Fundición de cobre a partir de mineral de malaquita — Metalurgia extractiva

Construya un pequeño horno de eje a partir de arcilla mezclada con arena y paja picada (la arena y la paja mejoran la resistencia al choque térmico). El horno es un cilindro hueco de aproximadamente 30-40 cm de diámetro interno y 50-70 cm de altura. Deje una abertura en la base para la tobera: un tubo de arcilla por el que los fuelles suministran aire forzado. La tobera debe entrar en el horno con un ligero ángulo ascendente, a unos 5-10 cm por encima de la base. Deje un orificio de colada o un tapón desmontable en la base, en el lado opuesto a la tobera, para drenar la escoria. Deje que el horno se seque completamente antes de cocerlo: la arcilla húmeda se agrietará al calentarse.

Tritura el mineral de malaquita en trozos pequeños (aproximadamente 1-2 cm) usando un martillo de piedra sobre un yunque de piedra plano. Los trozos más pequeños exponen más superficie a los gases reductores, mejorando la eficiencia de la fundición. La malaquita (Cu2CO3(OH)2) es un mineral de carbonato de cobre de color verde que es relativamente fácil de reducir en comparación con los minerales de sulfuro de cobre: solo requiere una atmósfera de monóxido de carbono a una temperatura suficiente. Separa cualquier roca evidente que no sea de cobre (ganga) para mejorar el contenido de cobre de tu carga. El mineral de malaquita rico contiene aproximadamente un 57 por ciento de cobre en peso.

Llene el horno con capas alternas de carbón vegetal y mineral triturado: una capa de carbón vegetal de 5-8 cm de grosor, luego una capa de mineral de 2-3 cm de grosor, repitiendo hasta que el horno esté lleno. Encienda el carbón vegetal desde la parte superior y deje que se queme lentamente. Una vez que el carbón vegetal esté bien encendido, comience a bombear el fuelle para forzar el aire a través de la tobera. El aire forzado aumenta drásticamente la temperatura de combustión. El carbón vegetal que arde en un horno de tiro forzado alcanza los 1100-1200 grados C, muy por encima del punto de fusión del cobre, que es de 1085 grados C. El monóxido de carbono producido por el carbón vegetal reacciona con el óxido de cobre del mineral, reduciéndolo a cobre metálico.

Continúe accionando el fuelle de manera constante durante 2-4 horas. A medida que la carga desciende en el horno, añada más carbón vegetal y mineral desde la parte superior para mantener la columna. La reacción química procede así: CuO + CO -> Cu + CO2. El cobre liberado se acumula en forma de pequeñas perlas (gotitas) que se hunden a través de la escoria hasta el fondo del horno. La escoria —una mezcla vítrea de óxido de hierro, sílice y otras impurezas— flota sobre el cobre, que es más denso. Si el horno tiene un orificio de colada, drene periódicamente la escoria fundida para evitar que obstruya el horno. La fundición está completa cuando se ha consumido todo el mineral.

Deje que el horno se enfríe y luego ábralo para extraer el cobre. El cobre normalmente forma una masa rugosa y esponjosa (llamada lingote "bun" o lingote plano-convexo) en la base, con escoria adherida a la parte superior y a los lados. Separe el cobre de la escoria martillando: la escoria es frágil y se rompe en pedazos, mientras que el cobre es maleable y se deforma. Para obtener un cobre más puro, vuelva a fundir el lingote bruto en un crisol de arcilla con carbón vegetal fresco y retire la escoria de la superficie. El cobre resultante suele tener una pureza del 95-98 por ciento y puede martillarse, fundirse o aleársese con estaño para fabricar bronce. Una fundición exitosa a partir de malaquita rica produce aproximadamente 200-400 g de cobre por kilogramo de mineral.