Optimización de la recuperación de cobre de menas óxido‑sulfuro mediante separación por gravedad y técnicas de flotación

Por qué importa esta historia del cobre

El cobre está presente en casi todo lo que alimenta la vida moderna, desde coches eléctricos y teléfonos inteligentes hasta redes eléctricas y centros de datos. Sin embargo, muchos de los yacimientos más accesibles ya han sido explotados, lo que obliga a la industria a recurrir a menas de menor ley y más complejas que son más difíciles y costosas de procesar. Este estudio explora cómo extraer cobre de forma más eficiente de uno de esos depósitos difíciles en Irán, combinando de manera inteligente dos métodos clásicos de separación y afinando la química que hace que las partículas de cobre floten.

Una roca difícil con diminutas vetas valiosas

Los investigadores trabajaron con muestras de testigos de perforación del área de cobre Ali Goodarz, que contienen solo alrededor de medio por ciento de cobre en conjunto. Bajo el microscopio hallaron una mezcla compleja: el cobre aparecía tanto como un mineral sulfurosado (calcopirita) como un mineral oxídico (malaquita), todo estrechamente entrelazado con arcillas y óxidos de hierro. Los granos de cobre eran muy finos, en su mayoría por debajo de 74 micrómetros, lo que hace que se comporten fácilmente como lodo en el agua. Esta combinación de tamaño fino, arcillas pegajosas y tipos minerales mixtos dificulta separar el cobre de la roca circundante con métodos estándar.

Examinar la mena grano a grano

Para entender la mejor manera de tratar esta mena, el equipo primero cartografió su composición mineral en detalle. Usaron difracción de rayos X y fluorescencia de rayos X para identificar minerales principales como cuarzo, feldespatos, carbonatos y varios tipos de arcilla, y para medir la química general. Pruebas por absorción atómica mostraron que el cobre tenía baja ley y estaba solo parcialmente oxidado, mientras que el oro estaba presente solo en trazas ínfimas. Microscopios electrónicos de alta resolución y mapas de elementos revelaron cómo los minerales de cobre se vinculaban a óxidos de hierro y arcillas, y confirmaron que la mayoría de los granos de calcopirita ya estaban liberados al tamaño de molienda objetivo. Esta visión mineral por mineral orientó la elección de las etapas de proceso y las condiciones de operación.

Dejar que la gravedad haga la primera clasificación

Debido a que algunas partículas eran mucho más densas que otras, los investigadores probaron primero una mesa vibratoria húmeda, un dispositivo que usa una superficie inclinada y vibrante y agua que fluye para clasificar los granos por densidad. Ensayaron distintos intervalos de tamaño de partícula y encontraron que material relativamente fino (hasta unos 120 micrómetros) ofrecía el mejor compromiso entre ley de cobre y recuperación. En esta etapa, la separación por gravedad por sí sola pudo recuperar cerca de dos tercios del cobre en un producto modestamente enriquecido, pero el contenido de cobre seguía siendo demasiado bajo para uso final. El paso de gravedad funcionó mejor como etapa de pre‑concentración, eliminando desechos evidentes y alimentando una corriente más pequeña y más rica al siguiente proceso.

Hacer que los granos de cobre floten en burbujas

La segunda etapa se basó en la flotación, donde los productos químicos hacen que las partículas que contienen cobre sean hidrofóbicas para que se adhieran a burbujas de aire y asciendan, mientras que los minerales de desecho se hunden. Los minerales de cobre oxídicos como la malaquita normalmente no responden bien a los colectores habituales, por lo que el equipo primero "sulfidizó" sus superficies usando hidrosulfuro de sodio. Este tratamiento recubre los granos oxídicos con una delgada capa de tipo sulfurosado que los colectores xantatos estándar pueden captar. A través de docenas de ensayos, los investigadores ajustaron la acidez de la pulpa (pH), la mezcla y la cantidad de colectores, y la dosis y el tipo de agente sulfidizante. Demostraron que un pH ligeramente alcalino de 9,5, una dosis combinada de colectores relativamente alta y el uso de hidrosulfuro de sodio en lugar de sulfuro de sodio producían una respuesta más fuerte y controlable, obteniendo altas leyes y recuperaciones de cobre.

Perfeccionar para un metal más limpio

Una vez conocidas las mejores condiciones preliminares, el equipo avanzó más. Aumentar la concentración total de colector incrementó de forma sostenida la recuperación hasta 500 gramos por tonelada de mena, más allá de lo cual las mejoras probablemente se aplanarían o introducirían demasiado material indeseado. Para la sulfidación, una dosis de hidrosulfuro de sodio de 500 gramos por tonelada resultó ser un punto óptimo: una dosis insuficiente dejaba cobre oxídico sin activar, mientras que una dosis excesiva comenzaba a interferir con la flotación al sobrerecubrir las superficies. Bajo estas condiciones optimizadas, la flotación directa alcanzó una ley de cobre de aproximadamente 22,5% con más del 94% del cobre recuperado en el concentrado grueso.

Combinar métodos para un mejor aprovechamiento de la mena de baja ley

Al usar primero la mesa vibratoria para eliminar residuos fáciles y luego aplicar una sulfidación‑flotación cuidadosamente ajustada, los investigadores produjeron un concentrado de limpieza final («cleaner») con alrededor del 27% de cobre manteniendo todavía cerca del 70% del metal inicialmente presente en la mena. Para un depósito tan de baja ley, rico en arcillas y mixto óxido‑sulfuro, este es un resultado sólido. En términos sencillos, el estudio muestra que incluso las menas de cobre más desafiantes pueden convertirse en alimentaciones útiles para las fundiciones si comprendemos su estructura microscópica y combinamos con criterio la clasificación física con una química a medida. A medida que los yacimientos de alta ley se agotan, estrategias como esta serán clave para mantener el suministro de cobre sin incrementar drásticamente los costos o los impactos ambientales.

Cita: Sobouti, A., Rezai, B. Optimization of copper recovery from oxide-sulfide ores through gravity separation and flotation techniques. Sci Rep 16, 11970 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42015-y

Palabras clave: procesamiento de mineral de cobre, flotación, separación por gravedad, sulfidación, menas de baja ley