Minerales De Cobre j6ym

INGENIERÍA EN MINAS Y METALÚRGIA

Minerales de Cobre Calcopirita, Bornita, Covelina, Calcosina, Atacamita, Malaquita, Crisocola

INTRODUCCIÓN El cobre se encuentra disperso en grandes áreas y mezclado con rocas estériles y otros minerales, los cuales se pueden clasificar en dos grupos: minerales sulfurados y minerales oxidados. Los minerales sulfurados frecuentemente son mezclas de cobre y fierro combinados con compuestos de otros diferentes elementos. Este tipo de mineral es la principal fuente de cobre primario. Los minerales oxidados de cobre se originan en la descomposición y oxidación de los minerales sulfurados. Fueron los primeros explotados, es por esto, que hoy su obtención es muy limitada debido a la baja cantidad de mineral disponible. La presente expondrá los principales minerales de cobre existentes en los yacimientos del país, mencionados en la siguiente tabla. Tipo Mineral

Sulfuro de cobre

Óxido de cobre

Mineral

Clasificación de Strunz

Fórmula química

% Cu

Calcopirita

Sulfuro

CuFeS2

34,5

Bornita

Sulfuro

Cu5FeS4

63,3

Covelina

Sulfuro

CuS

66,5

Calcosina

Sulfuro

Cu2S

79,8

Atacamita

Halogenuro

Cu2Cl(OH)3

59,5

Malaquita

Carbonato

Cu2CO3(OH)2

57,3

Crisocola

Silicato

CuSiO3xnH2O

37,9

Tabla 1. Minerales de cobre, clasificación, fórmula química y porcentaje de cobre presente.

OBJETIVOS

Conocer y describir los principales minerales presentes en los yacimientos de cobre mineralizado en el país.

Identificar los distintos procesos geológicos generadores de los minerales de cobre. Determinar los principales yacimientos en donde se encuentran estos minerales.

MINERALES DE COBRE Según su origen, los yacimientos mineros se agrupan en magmáticos (cristalización de minerales), hidrotermales (escape de fluidos calientes), sedimentarios (precipitación de minerales a partir de un lago u océano), placeres (decantación de minerales en ríos) y residuales (minerales meteorizados por la acción del clima y/o micro-organismos). Los pórfidos cupríferos (yacimientos de gran extensión y baja ley) se forman a partir de sistemas hidrotermales.

Más del 50% de la producción de Cu mundial proviene de este tipo de depósitos. La mayor parte de la producción chilena de cobre proviene de 16 pórfidos cupríferos en explotación, 12 en el Norte de Chile y 4 en la Zona Central. Chile posee algunos de los pórfidos cupríferos más grandes del mundo como El Teniente y Chuquicamata. Imagen 1: Sistema Hidrotermal.

MINERALES DE COBRE La alteración hidrotermal es un proceso geológico en donde las rocas sufren los efectos de la circulación de fluidos de agua a altas temperaturas que son químicamente activos, dando origen a cuatro zonas mineralizadas: 1) Cubierta lixiviada (Zona de o con la superficie, oxidación intensa) 2) Zona de oxidación (Cobre se estabiliza en la forma de minerales oxidados) 3) Zona de cementación (Bajo el nivel freático, formación de sulfuros secundarios) 4) Zona primaria (Mineralización inalterada de súlfuros de origen hidrotermal)

Imagen 2: Figura obtenida del Curso “Geología para Metalurgistas”, Dr. Marcos Pincheira, Universidad de Concepción, 2003.

MINERALES DE COBRE Zonación por efectos supérgenos en un pórfido cuprífero: 1. Gossan o sombrero de hierro en la parte superior (óxidos e hidróxidos de hierro), seguido en profundidad por, 2. Zona lixiviada (escaso contenido metálico), luego, 3. Zona oxidada (minerales oxidados de cobre; crisocola, atacamita, malaquita), luego, 4. Zona de enriquecimiento supergeno (sulfuros secundarios; calcosina, covelina) y finalmente, 5. Zona primaria o hipógena en profundidad (sulfuros primarios; bornita, calcopirita, pirita).

Imagen 3: Zonación por efectos supérgenos en un pórfido cuprífero.

MINERALES DE COBRE De esta forma, durante la explotación de los yacimientos mineros del tipo pórfido cuprífero, se generan inicialmente óxidos y posteriormente súlfuros, como podemos apreciar esquemáticamente en este caso de la mina “La Escondida” de BHP Billiton, y sus diversas fases de expansión.

Imagen 4 y 5: Fases de Expansión de mina “La Escondida” de BHP Billiton.

CALCOPIRITA Propiedades físico-químicas Fórmula química: CuFeS2 Composición: 30.43% Fe, 34.63% Cu, 34.94% S Impurezas comunes: Ag, Au, In, Tl, Se, Te Strunz 10ª ed.: 2.CB.10a 2: sulfuros y sulfosales C: Metal Sulfuros, M: S = 1: 1 (y similares) B: Con Zn, Fe, Cu, Ag, etc.

Lustre: Metálico Diafanidad: Opaco Color: Amarillo latón, a menudo con un deslustre iridiscente. Raya: Negro verdoso Dureza (Mohs): 3½ - 4 Dureza (Vickers): VHN 100 = 187 Datos Dureza: Mesurado Tenacidad: Frágil Fractura: Irregular / Desigual 3 Densidad: 4,1 a 4,3 g / cm (medido)

CALCOPIRITA Marco geológico Es el mineral de cobre más extendido en la corteza terrestre. Tiene un origen claramente hidrotermal de alta temperatura aunque, también aparece como elemento diseminado en la mayoría de las rocas igneas o en yacimientos metamórficos de o tipo skarn.

Calcopirita, malaquita y pirita

Interés económico: Constituye la principal mena para la obtención industrial del cobre y como subproducto, el oro e incluso la plata. Sistema cristalino: Tetragonal

Calcopirita y galena

BORNITA Propiedades físico-químicas

Fórmula química: Cu5FeS4 Datos analíticos (%): Análisis químico húmedo de material de Messina: Cu (63,32), Fe (11,13), S (25.55). Impurezas comunes: Ag, Ge, Bi, In, Pb. Strunz 10a ed.: 2.BA.15 2: sulfuros y sulfosales. B: Metal Sulfuros, M:S> 1:1 (ppalmente. 2:1) R: Con Cu, Ag, Au Lustre: Metálico Diafanidad: Opaco Color: Cobre-roja para Pinchbeck. Marrón, empaña rápidamente a una superficie de color púrpura iridiscente. Raya: Gris negro Dureza (Mohs): 3 Datos Dureza: Mesurado Tenacidad: Frágil Fractura: Irregular / Desigual 3 Densidad: 5,06-5,09 g / cm (medido)

BORNITA Marco geológico La bornita puede tener diversas génesis: Suele estar asociada a otros sulfuros en filones pegmatíticos o hidrotermales de media alta temperatura; asociada a la zona de cementación de otros minerales de cobre como la calcocita; o asociado a rocas básicas como mineral rio. Bornita y calcopirita

Interés económico La bornita constituye una importante mena de cobre. Sistema cristalino: Ortorrómbico

COVELINA Propiedades físico-químicas

Fórmula química: CuS Análisis químico (%): Material húmedo de Bor, Siberia: Cu 65.49, Fe 0.25, S 33.53. Las impurezas comunes: Fe, Se, Ag, Pb Strunz 10a ed.: 2.CA.05a 2: sulfuros y sulfosales C: Metal Sulfuros, M: S = 1: 1 R: Con Cu Lustre: Resinoso a terroso. Diafanidad (Transparencia): Opaco Color: Indigo-azul o más oscuro, inclinando hacia el azul-negro, a menudo iridiscente con púrpura, rojo intenso y reflejos cobrizos amarilla. Raya: Metálica brillante, de plomo gris a negro Dureza (Mohs): 1½ - 2 Datos Dureza: Mesurado Tenacidad: Flexible Fractura: Irregular / desigual, áspero 3 Densidad: 4,6 a 4,76 g / cm (medido)

COVELINA

Marco geológico: Por lo general, se encuentra como mineral de cobre secundario en depósitos de cobre, más raramente como un mineral primario de dichos depósitos. Normalmente se encuentra como recubrimiento de la zona de sulfuros. Asociada a calcosina, calcopirita, bornita y enargita

Sistema cristalino: Hexagonal

CALCOSINA Propiedades físico-químicas Fórmula química: Cu2S Las impurezas comunes: Fe

Strunz 10a ed.: 2.BA.05 2: sulfuros y sulfosales B: Metal Sulfuros, M: S> 1: 1 (principalmente 2: 1) R: Con Cu, Ag, Au

Lustre: Metálico Diafanidad: Opaco Color: Negro azul, gris, negro, gris negro, o gris acero Raya: Gris plomo negruzco Dureza (Mohs): 2½ - ​3 Tenacidad: Frágil Fractura: Concoidea Comentario: Ligeramente séctil 3 Densidad: 5,5 a 5,8 g / cm (medido)

Calcosina y pirita

CALCOSINA

Marco geológico: Aparece como mineral secundario en o cerca de las zonas de oxidación de los yacimientos de minerales sulfuros del cobre, formada a partir de ellos en lo que se llaman zonas de enriquecimiento supergénico.

Sistema cristalino: Monoclínico Calcosina y azurita

ATACAMITA Propiedades físico-químicas Fórmula: Cu2Cl(OH)3 Datos analíticos (%): Resultados de análisis químico del material de Collahuasi, Chile: Cu (14.82), CuO (56.01), Cl (16,55), H2O (12,69). Impurezas comunes: Ca, Co Strunz 10ª ed.: 3.DA.10a 3: Haluros D: Oxihalogenuros, hidroxihaluros y dobles haluros relacionados R: Con Cu, etc., sin Pb Lustre: Diamantinas, Vítreo Diafanidad: Transparente, translúcido Color: Verde brillante, verde oscuro, verde esmeralda a negruzco; tonos de verde en luz transmitida. Dureza (Mohs): 3 - 3½ Tenacidad: Frágil Fractura: Concoidea 3 Densidad: 3,745 a 3,776 g / cm (medido)

Atacamita y calcita

ATACAMITA Marco geológico La atacamita necesita agua muy salina para formarse (de ahí la presencia de cloro en su composición) pero en presencia de agua superficial (agua de lluvia) se disuelve. Por eso es un mineral muy frecuente en el desierto de Atacama y no en otra parte del mundo, dada sus condiciones de híper aridez extrema.

Atacamita en crisocola

Es un mineral secundario formado por oxidación superficial de yacimientos de sulfuros, fundamentalmente de cobre, en clima árido desértico. Sistema cristalino: Ortorrómbico

MALAQUITA Propiedades físico-químicas Fórmula: Cu2(CO3)(OH)2 Las impurezas comunes: Zn, Co, Ni Strunz 10a ed.: 5.BA.10 5: carbonatos (nitratos) B: Carbonatos con aniones adicionales, sin H2O A: Con Cu, Co, Ni, Zn, Mg, Mn Lustre: Diamantinas, Vítreo, sedoso, terroso Diafanidad: Transparente, translúcido Color: Verde brillante, con cristales de tonos más oscuros de verde, incluso puede variar a casi negro; verde a verde amarillento con luz transmitida. Raya: Verde claro Dureza (Mohs): 3½ - 4 Datos Dureza: Mesurado Tenacidad: Frágil Fractura: Irregular / irregular, Sub-Concoidea, fibroso 3 Densidad: 3.6 a 4.5 g / cm (medido)

MALAQUITA Marco geológico Típico mineral secundario en la zona de oxidación superficial de los depósitos de cobre.

Se haya en las zonas de oxidación de las vetas de Cu, asociada a la azurita, cuprita, cobre nativo y óxidos férricos. Generalmente en vetas de Cu donde yacen calizas. Sistema cristalino: Monoclínico Muestras asociadas con azurita

CRISOCOLA Propiedades físico-químicas Fórmula: Cu2-xAlx(H2-x SiSi22O5 )(OH)4·nH2O con (x <1) Strunz 10a ed.: 9.ED.20 9: silicatos (germanatos) E: filosilicatos D: filosilicatos con capas de caolinita compuestas de redes tetraédricos y octaédricos Lustre: Vítreo, ceroso, terroso Diafanidad (Transparencia): Translúcido, opaco Color: Verde, azul, azul verde negruzco, o marrón Raya: Verde claro Dureza (Mohs): 2½ - ​3½ Datos Dureza: Mesurado Tenacidad: Frágil Fractura: Irregular / irregular, Sub-Concoidea 3 Densidad: 1,93 a 2,4 g / cm (medido)

CRISOCOLA Marco geológico La crisocola es un típico mineral de alteración de los depósitos de cobre, donde se asocia generalmente con azurita y malaquita, llegando a formar grandes masas. Por su apariencia constituye un importante indicio geoquímico de los yacimientos de cobre diseminados.

Crisocola y oro

Sistema cristalino Se presenta por lo general en forma de masas o costras esferoidales, botrioidales o estalactíticas, sin cristalización aparete, por lo que se puede decir que posee una estructura AMORFA. Interés económico Mineral de interés geoquímico dado que su presencia puede ser un indicio de la existencia de otras menas de cobre. Minerales asociados Azurita, malaquita, cuprita.

METALOGÉNE SIS EN CHILE Pórfidos de Cu

Imagen 6: Franja Metalogénica del Eoceno Superior – Oligoceno Inferior. Se muestra también el Sistema de Falla de Domeyko.

Imagen 7: Franja Metalogénica del Neógeno. Incorpora las previas Fajas del Indio y Maricunga.

Imagen 6

Imagen 7

CONCLUSIÓN Los yacimientos pórfidos cupríferos chilenos son de baja ley, por lo que su explotación se da en una primera instancia a rajo abierto, para que sea rentable la operación. Los minerales oxidados, como la atacamita, malaquita y crisocola, son los primeros minerales explotados en un yacimiento tipo pórfido, ya que se encuentran en un estrato más cercano a la superficie en comparación a los minerales sulfurados. Los sulfuros primarios de cobre, como los minerales bornita, calcopirita, pirita, son los principales minerales explotados en la industria de cobre. Los sulfuros secundarios, por lo general, están asociados a minerales oxidados. Su tratamiento, al igual que los minerales oxidados, es a través de la lixiviación.

La recurrencia de mineralización cuprífera en Los Andes Chilenos refleja un sistema coherente de generación magmática ligado a la subducción de corteza oceánica debajo del borde continental.

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Calcopirita (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-955.html Bornita (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-727.html Covelina (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-1144.html Calcosina (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-962.html

Atacamita (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-406.html Malaquita (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-2550.html Crisocola (s.f.). Recuperado el 15 de noviembre de 2015 de http://www.mindat.org/min-1040.html Maksaev, V. (Ed.). (2001). Reseña metalogenica de Chile y de los procesos que determinan la metalogénesis andina. Recuperado del sitio web de la Facultad de ciencias físicas y matemáticas de la Universidad de Chile, de http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/METALOGENESIS%20DE%20CHILE.pdf Barros, H. (Ed.). (2014) Ingeniería de procesos en la industria minera. Recuperado del sitio web del Centro de transferencia tecnológica y vinculación, Facultad de ciencias naturales, matemática y medio ambiente de la Universidad Tecnológica Metropolitana, UTEM, de http://vtte.utem.cl/wpcontent/themes/blogum/presentaciones_seminarios/Charla-1.pdf