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Capítulo 6

Del mineral al cátodo

Los cinco capítulos anteriores, encadenados en un solo balance: cuántas toneladas de roca hacen falta para una tonelada de cátodo, por dónde se pierde el cobre, cuánta corriente necesita la nave y cómo la pureza sube de 0,6 % a 99,99 %.

01Un circuito cerrado, no una línea

La ruta parece lineal (mina, pila, SX, EW), pero las soluciones dan vueltas. El refino que sale de SX con el cobre que no se extrajo vuelve a regar la pila; el electrolito pobre vuelve de EW a SX; el sangrado vuelve al refino. Por eso una extracción de SX de 93 % no significa perder 7 % del cobre: ese cobre vuelve a la pila y se extrae en la vuelta siguiente.

El cobre se pierde de verdad en pocos lugares: el que queda en la pila al terminar el riego (el más grande, lejos), las fugas de solución y lo que se va con el orgánico arrastrado. Todo lo demás circula.

En términos eléctricos: es un circuito con realimentación. Las corrientes de solución circulan por mallas cerradas, y por la ley de Kirchhoff, en régimen permanente, el cobre que sale como cátodo es igual al que entra disuelto desde la pila menos las fugas. La extracción de SX cambia cuánto circula, no cuánto sale.

Laboratorio 1 · La planta completaRecuperación calibrada con los datos de ENAMI a 90 días (capítulo 3), PLS y electrolito de la encuesta de Sole y otros (capítulo 4), Faraday y voltaje de celda del capítulo 5. Las demás cifras son supuestos de orden típico.

Cátodo por día
Cátodo por año
Roca por tonelada de cátodo
Recuperación global

Dos pruebas que vale la pena hacer. Baja la extracción de SX de 93 % a 85 %: el cátodo casi no cambia, pero el caudal de PLS que hay que bombear sube. Después acorta el ciclo de riego de 90 a 45 días: ahí sí cae la producción, porque el cobre se queda en la pila. Y si bajas la eficiencia de corriente, el cátodo tampoco cambia: lo que cambia es la corriente y la energía que hay que pagar para obtenerlo.

02La pureza, etapa por etapa

Cada etapa saca una parte de lo que no es cobre. Con los datos reales de los capítulos anteriores se puede ver cuánto: en la roca, el cobre es menos del 1 %; en el PLS, un tercio de los metales disueltos; en el electrolito, 98 %; en el cátodo, al menos 99,9935 %. SX y EW eliminan cada una entre uno y tres órdenes de magnitud de impurezas, por eso el gráfico usa escala logarítmica. (Roca y PLS no se comparan exactamente igual: en la roca se cuenta toda la masa, y en las soluciones solo los metales disueltos principales.)

Laboratorio 2 · Lo que no es cobre, de la roca al cátodoEscala logarítmica. Roca: ley del laboratorio 1. PLS y electrolito: promedios sudamericanos de Sole y otros (Cu, Fe y Mn). Cátodo: máximo de impurezas permitido por la LME para grado A.

03Lo que ya sabes ahora

Capítulo 0 · QuímicapH y ORP son voltajes. Un balance de masa es Kirchhoff.
Capítulo 1 · YacimientoÓxidos arriba, sulfuros secundarios en medio, primarios abajo. La ley manda la cantidad de roca.
Capítulo 2 · AglomeraciónEl ácido se dosifica por razón con el tonelaje, compensando el retardo de la correa.
Capítulo 3 · LixiviaciónLa recuperación se aplana con el tiempo; el ciclo se decide por economía. Cobre = caudal × concentración.
Capítulo 4 · SXUn transformador que concentra quince veces y aísla las impurezas. Las etapas se ven en McCabe-Thiele.
Capítulo 5 · EWBatería, diodos y resistencia. La eficiencia de corriente cuesta energía; las impurezas cuestan el grado A.

Lo que une todo es que cada etapa tiene una variable que se mide con un instrumento y un lazo que la controla. Si conoces la química detrás de ese lazo, puedes discutir con el metalurgista en su idioma, y él contigo en el tuyo.

Fuentes

  • Saldaña, M., Toro, N. y otros (2019). Minerals, 9(7), 421. mdpi.com/2075-163X/9/7/421. CC BY 4.0. Recuperaciones a 90 días.
  • Sole, K. C. y otros. Global survey of copper solvent extraction operations and practices (datos de 2012). ResearchGate. PLS y electrolito.
  • London Metal Exchange, Special Contract Rules for Copper Grade A (BS EN 1978:2022).
  • Supuestos didácticos: pérdidas de solución, tasa de riego de 10 L/h/m² (dentro del rango de 5 a 15 L/h/m² de León y otros, 2025), cátodos de 1 m² por cara y 60 por celda, todas las celdas en una sola serie (en la práctica se reparten en varios circuitos, cada uno con su rectificador), voltaje de celda del modelo del capítulo 5. El balance supone régimen permanente: cada día entra a riego un módulo nuevo y sale uno que cumplió su ciclo.