7.2.4 Beneficiamento de Minérios de cobre oxidados

As reservas de minério de cobre oxidado são pequenas, geralmente localizadas na seção de oxidação da parte superior do depósito, e as condições físico-químicas presentes são extremamente complexas; por isso, as propriedades do minério também são extremamente complexas. Nos últimos anos, a separação de minérios de cobre oxidados tem evoluído gradualmente no sentido de lidar com minérios refratários de baixo teor, com alto teor de lodo e alta taxa de oxidação.

7.2.4.1 A flutuabilidade dos minerais de cobre oxidados

Malaquita (Cu₂(OH)₂CO₃) contém 57,5% de Cu e apresenta boa flutuabilidade. Pode ser extraído diretamente por meio de ácidos graxos (como o ácido oleico, etc.) e seus sabões ou pelo ácido hidroxâmico. A malaquita também pode ser tratada por flotação por sulfidação, na qual o mineral é ativado pelo sulfeto de sódio e, em seguida, coletado por xantato de alta pureza. A adição de sulfato de amônio pode promover a sulfidação.

Cuprita (Cu₂O) contém 88,8% de Cu e apresenta flutuabilidade semelhante à da malaquita.

Azurita (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) contém 55,3% de Cu e apresenta flotabilidade semelhante à da malaquita. A única diferença é que ele apresenta melhor flotabilidade do que a malaquita quando coletado por ácidos graxos e seus sabões, mas requer um tempo de ativação mais longo na flotação por sulfidação.

Crisocola ((Cu,Al)₂H₂Si₂O₅(OH)₄·nH₂O) contém 36,2% de Cu e apresenta baixa flutuabilidade devido à sua superfície fortemente hidrofílica. A principal razão é que se trata de minerais coloidais com composição e ocorrência instáveis. A película de adsorção do coletor só pode se formar dentro dos poros da superfície do mineral e é bastante instável.

Sulfato de cobre pentahidratado (CuSO₄·5H₂O) e atacamita (Cu₂(OH)₃Cl) são minerais solúveis, facilmente dissolvem-se na polpa e são completamente perdidos nos rejeitos durante a flotação. A dissolução desses minerais pode aumentar a concentração de íons de cobre na polpa e comprometer a seletividade do processo de flotação, aumentando o consumo de reagentes.

Brochanit (CuSO₄·3Cu(OH)₂) tem baixa solubilidade e é difícil de separar por flotação, ficando retido nos rejeitos.

7.2.4.2 Os métodos de beneficiamento para Minério de cobre oxidado

A flotação é a primeira opção para o beneficiamento de minério de cobre oxidado, processo no qual diversos reagentes de flotação são fundamentais. Como a flotabilidade da maioria dos minerais oxidados é geralmente baixa, é difícil obter bons resultados por meio da flotação direta. Nesse caso, recorre-se à flotação por sulfuração. No entanto, a flotação de alguns minerais, como a azurita, a atacamita e a crisocola, não é satisfatória. Para minerais que não podem ser recuperados por flotação única, utiliza-se principalmente a combinação de beneficiamento químico e flotação. Contudo, esse método causa grande poluição ambiental e alto consumo de energia, o que limita seu desenvolvimento.

Os métodos de beneficiamento do minério de cobre oxidado são descritos a seguir:

(1) Flotação por sulfuração utilizando xantato como coletor
Esse método utiliza sulfeto de sódio ou outros agentes sulfurizantes (como o hidrossulfeto de sódio) para ativar minerais oxidados, e os coletores de xantato são de alta qualidade. Esse método é aplicado a carbonatos de cobre, tais como malachita, azurita, etc., ou cuprita. Crisocola é difícil de ser sulfurizado sem pré-tratamento.

(2) Flotação direta utilizando ácido graxo como coletor
Quando ácidos graxos e sabões são utilizados como coletores, geralmente são necessários agentes redutores de ganga, como vidro líquido e fosfato, e reguladores de pH, como o carbonato de sódio. Esse método só pode ser aplicado a minérios de óxido de cobre cuja ganga não seja carbonato. Quando há uma grande quantidade de minerais de ferro e manganês na ganga, os resultados da flotação se deterioram.

(3) Lixiviação e flotação por precipitação
Esse método utiliza ácido, geralmente ácido sulfúrico, para lixiviar óxidos de cobre, que são difíceis de flutuar, mas fáceis de dissolver. Em seguida, o cobre é substituído por pó de ferro e precipita na forma de metal, sendo então submetido à flotação para a recuperação do cobre. Esse método é aplicado a minerais refratários, como a crisocola, ou outros óxidos de cobre refratários com alto índice de lodo, mas baixo índice de separação.

(4) Segregação e flotação
Este método consiste em misturar o minério triturado com 0,1%-1,0% de sal e 0,5%-2,0% de carvão pulverizado e submetê-los a calcinamento a cerca de 900 ℃, o que resulta na segregação do cobre na forma de metal na superfície das partículas de carvão. As areias calcinadas são moídas após o resfriamento e separadas por flotação para se obter o concentrado de cobre. Esse método é aplicado a minerais refratários de óxido de cobre com grande quantidade de lodo e pode proporcionar resultados satisfatórios.

(5) Método biológico
Esse método utiliza a lixiviação microbiana, na qual alguns componentes dos minerais metálicos são oxidados ou reduzidos por bactérias e seus metabólitos, e os componentes úteis são separados das matérias-primas na forma solúvel ou precipitada. Esse método permite o aproveitamento total dos recursos minerais, ao tratar minério de cobre de baixo teor ou até mesmo rejeitos. Esse método permite reduzir os custos de investimento, pois pode lixiviar diretamente o minério de cobre de baixo teor com granulometria inferior a 20 mm, reduzindo os custos correspondentes de transporte, britagem e moagem. Ele também apresenta vantagens como baixa poluição ambiental e ausência de descarga de águas residuais, e o enxofre produzido pode ser utilizado na fabricação de ácido sulfúrico. Uma de suas desvantagens é o longo período de oxidação dos minerais por bactérias e a dificuldade no cultivo rápido e em larga escala dessas bactérias, o que limitou sua utilização industrial.

7.2.5 Extração de cobre

7.2.5.1 Pirometalurgia
A pirometalurgia é um método tradicional de fundição de cobre, utilizado principalmente para o tratamento do sulfeto de cobre. Mais de 80% do cobre mundial é fundido por meio do fogo. O processo pirometalúrgico é mostrado na Fig. 7.2, na qual a mata é um material fundido composto principalmente por cobre, ferro e enxofre.

7.2.5.2 Hidrometalurgia
A hidrometalurgia é um novo método de fundição de cobre, utilizado principalmente para o tratamento de minérios de cobre oxidados. O processo é suave, mas sofre restrições decorrentes do preço do solvente, da corrosividade, da composição mineral e outros fatores. Seu fluxo de processo é mostrado na Fig. 7.3.

(1) Dissolução: As matérias-primas do minério de cobre são lixiviadas com ácido ou tratadas com bactérias para se obter sal de cobre solúvel. A fim de melhorar a eficácia e a velocidade da lixiviação ácida, às vezes o minério é calcinado para ser ativado previamente.

(2) Eletrólise: Os sais de cobre solúveis purificados são diretamente eletrolisados para se obter produtos de cobre eletrolítico.