Falun, las minas de cobre en Suecia Pep Vañó Piedra Departamento de Física y Química IES Andreu Sempere (Alcoi)

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Índice

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Falun y su zona minera declarada Patrimonio de la Humanidad

•

Historia

•

Clima

•

Museo de la mina

•

Rojo de Falun

•

•

•

Composición y obtención

•

Propiedades

•

Características

La Gran Montaña de Cobre de Falun • Historia •

Métodos de extracción

•

“Falu gruva”, la mina de Falun

•

Mineros libres

•

Era dorada

•

Vida en la mina

•

Historia moderna

•

Falugruva, un milenio de historia y leyendas

•

Contexto geológico

Afinación electrolítica del cobre •

Propiedades del cobre

•

Usos del cobre

•

La Edad del Cobre

•

El cobre en el Imperio Romano

•

El cobre en la Edad Media

•

El cobre en la era del electromagnetismo: el generador

•

Usos actuales del cobre

Bibliografía Webgrafía 2

Patrimonio de la Humanidad En 2001, la Gran Montaña de Cobre (Stora Kopparberg) de Falun fue declarada Patrimonio de la Humanidad por la Unesco. Además de la propia mina, el área de Patrimonio de la Humanidad abarca también la ciudad planificada de Falun, fundada en el siglo XVII, incluidas las zonas residenciales rurales del siglo XVII, vestigios industriales y domésticos de los poblamientos diseminados en gran parte de la región de Dalarna. Durante siglos esta área fue una de las más importantes zonas mineras del mundo. Falun es una ciudad que pertenece al condado de Dalarna, Suecia, con 37.291 habitantes en 2010. También es la capital del condado de Dalarna. Falun forma, junto con Borlange, un área metropolitana con cerca de 100.000 habitantes. La ciudad de Falun era famosa por su mina de cobre, y hoy en día continúa siendo una importante ciudad industrial, a pesar de que la mina está cerrada.

El ensanche de Falun Fundada en el siglo XVII y provista de magníficos edificios históricos, la ciudad planificada de Falun, así como los vestigios industriales y domésticos de los poblamientos diseminados en gran parte de la región de Dalarna, ofrecen una imagen vívida de la que fue, durante siglos, una de las más importantes zonas mineras del mundo. 3

El río Falun discurre a través de la ciudad, separándola en dos partes. La mina de cobre Falun se encuentra en uno de los lados que durante muchos siglos fue uno de los principales negocios de Suecia. Esta parte del río se suele llamar "el lado minero", donde no muchas plantas crecen debido al humo tóxico que contaminó el suelo. En el otro lado del río, donde el humo no alcanzó, se establecieron un gran número de hermosas villas que hicieron denominarlo como "el lado encantador". El centro de Falun consiste en calles peatonales clásicas con pequeñas tiendas. En 1998, la ciudad recuperó el premio de "centro de la ciudad del año" en Suecia. La ciudad de Falun tenía 55 000 habitantes en 2006.

Río Falun

Historia Se sabe que en la ciudad de Falun ya existía, en el siglo XIV, un mercado para las tierras circundantes. La minería del cobre fue un negocio local desde mediados del siglo XIII, o posiblemente desde el XI. La organización para la extracción de cobre y oro de la Gran Montaña de Cobre se cree que es la más antigua del mundo, aún operativa. La extracción del mineral se inició en el año 1347, mediante privilegio real, carta concedida por el rey Magnus IV de Suecia. La fundación de la compañía minera se realizó incluso antes de la concesión, en el año 1288. 4

Sin embargo, en los inicios, la empresa no era más que una cooperativa de propietarios, cada uno contribuyendo con una parte alícuota del dinero, el cual se utilizaba

para: las infraestructuras necesarias, construcciones,

herramientas, etc. necesarios para conseguir la extracción de mineral. En función de su contribución (acciones), los cooperativistas podían utilizar las instalaciones y compartir los beneficios de acuerdo con la participación relativa.

La ciudad de Falun recibió sus privilegios reales en 1641, para entonces Falun ya era una de las ciudades más grandes de Suecia, con cerca de 6.000 habitantes. Pronto, sin embargo, la importancia de la mina de cobre comenzó a disminuir. En 1687, una parte de la mina se derrumbó debido a un deslizamiento de tierra, creando un pozo de 100 m de profundidad. A pesar de que la mina se mantuvo en uso durante los siguientes 300 años, la producción disminuyó gradualmente, hasta que cerró sus puertas en 1992.

Cabe anotar que esta mina fue el mayor centro industrial de Suecia desde el siglo IX hasta que cerró en 1992, cuando la última explosión resonó en la mina, señalando el final de los mil años de la minería del cobre. Un total de cerca de 30 millones de toneladas de mineral habían sido extraídos, 10 millones en los últimos cien años.

Durante el período del Imperio sueco, en el siglo XVII, llegó a producir dos tercios de las necesidades de cobre de Europa y ayudó a financiar muchas de las guerras de Suecia de ese tiempo. Los avances tecnológicos en la mina tuvieron una profunda influencia sobre la minería a nivel mundial a lo largo de dos siglos, siendo en el siglo XVII el mayor productor del mundo.

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El Gran Pozo (Stora Stöten) a cielo abierto se originó tras un derrumbe provocado en 1667 por las técnicas de explotación empleadas en la época: la extracción del mineral se realizaba excavando amplias cámaras que se iban superponiendo. Desde entonces, el "gran pozo" (100 m de hondo y 400 m de ancho) se convirtió en una curiosidad ineludible. Un ascensor baja al visitante hasta una profundidad de 55 m. El circuito (alrededor de 600 m) pasa por algunas de las cámaras y galerías más antiguas, así como por el pozo donde se iniciaron las extracciones en 1662. Cada pozo tiene un nombre y una historia propios.

Milagrosamente nadie resultó muerto en el derrumbe, ya que se produjo el día de San Juan, cuando los mineros estaban libres de trabajo. Ahora se ha convertido en el Museo de la Mina de Falun que es la atracción para los visitantes que realizan un tour de metro cuyo recorrido transcurre a más de 170 metros bajo el nivel del suelo, visitando sus pozos fríos y oscuro.

El ascensor desciende a los visitantes hasta los túneles de esta mina medieval. Es un ambiente frío y húmedo, el único sonido que se escucha es el del agua que gotea. Ya en 1702, un visitante escribió: “El que no ha visto Stora Kopparberget no ha visto a Suecia.”

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Clima Falun se considera que tiene un clima polar continental. En promedio, el mes más frío es enero con una baja temperatura media de -11 C. El invierno es la temporada más larga que dura aproximadamente desde mediados de noviembre hasta finales de abril. Con una temperatura máxima promedio de 22 C, julio es el mes más caluroso. La mayoría de la precipitación ocurre durante los meses de verano de julio y agosto. La temperatura más baja jamás registrada en Falun es de -40 C.

Área minera de la gran montaña de cobre de Falun •

El paisaje de Falun está dominado por la producción y residuos de la mina de cobre.

•

Las sucesivas etapas en el desarrollo económico y social de la industria del cobre en Falun, desde los inicios “artesanos” hasta una producción totalmente industrializada, nos muestran las características industriales, urbanas y domésticas de esta industria minera que todavía perviven en la fabricación de pinturas de Falun.

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Museo de la mina En 1922 el antiguo edificio administrativo (en sueco Stora Gruvstugan), que había sido construido en la década de 1770, se convirtió en el museo de la minería. En 1966 dicho edificio tuvo que ser demolido por una ampliación de la mina y se realizó una copia que es la que sigue hasta el momento. El museo cuenta con alrededor de 100 000 visitantes al año. Se muestra la historia de la minería de cobre en la Gran Montaña a través de los siglos, incluyendo la extracción de minerales, los modelos de máquinas, herramientas y la gente de la mina. También tiene una gran colección de retratos, desde el siglo XVII, de las personas significativas de la mina. Este museo de la compañía que explotaba la mina alberga una rica colección que repasa su historia desde el punto de vista industrial y técnico. Destacan en particular las invenciones de Christopher Polhem (1661-1751), padre de la mecánica sueca. La historia de los métodos de producción del hierro está ilustrada con cuadros y maquetas. También llaman la atención los minerales, así como la colección de placas de metal utilizadas para acuñar moneda de 1650 a 1717 y las enormes monedas de cobre del s. XVIII.

Museo de la mina de Falun (Gruvmuseet)

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Rojo de Falun

Casas tradicionales suecas pintadas con pintura rojo Falun

Rojo de Falun o rojo Falun (del sueco Falu röd) es el nombre de un pigmento con el que se elabora una pintura para superficies exteriores de viviendas que es de uso tradicional en Suecia. El pigmento toma su nombre de la mina de cobre de Falun, en la provincia sueca de Dalarna, de donde se extrae un ocre amarillo cuyo color se modifica por cocción; la coloración típica del producto final es roja. Debido a la composición química de este pigmento, la pintura con él elaborada ejerce un efecto protector sobre la madera.

Composición y obtención El rojo de Falun es técnicamente un ocre tostado, es decir, óxido de hierro hidratado sometido a la acción del calor para modificar su color; contiene también sílice, cobre y cinc. La mina de cobre de Falun, aunque ya no se excava para extraer ese metal, contiene depósitos aprovechables de ocre en los montículos de escoria depositados durante la explotación del cobre y en el sedimento del agua de la mina, el cual, al secarse , se convierte en ocre amarillo.

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Socavón de la mina de cobre de Falun, con ocre amarillo visible

La acción de los elementos atmosféricos sobre

los montículos de

residuos de la mina ha eliminado los sulfatos más solubles, como los de cobre y cinc, mientras que los menos solubles como los sulfatos ferrosos y las rocas duras han sedimentado. La lenta descomposición de los minerales ferrosos ha dado lugar a la formación de un ocre amarillo a pardo amarillento. Las aguas ácidas de las minas, por otra parte, suelen contener hierro concentrado, el cual se oxida rápidamente al acercarse a la superficie y promueve también la formación de ocre. En la fábrica de pintura establecida junto a la mina, el ocre se separa de los otros minerales mediante sedimentación y luego se lava, se cuela y se pulveriza. Aunque este ocre amarillo es ya un pigmento, en la fábrica se le somete todavía a un proceso de cocción que transforma su coloración. El color tradicionalmente buscado es el rojo, pero variando la temperatura de cocción se pueden lograr también otros colores. Actualmente se producen pinturas en los colores llamados röd (rojo), ljusröd (rojo claro), grå (gris) y svart (negro).

Casa pintada con pintura negra de Falun 10

Propiedades

La pintura rojo Falun da un color mate y extremadamente estable ante la luz; produce una capa porosa, con lo que protege a la madera de la intemperie pero no retiene la humedad. En su versión industrial, el vehículo del pigmento es el almidón y el aceite de linaza, de manera que la pintura es soluble en agua. Es algo reflectante debido a su contenido de sílice.

Elaboración artesanal de pintura rojo Falun

La pintura rojo Falun es parte de la herencia cultural de Suecia desde el siglo XVI: en una carta fechada en 1573 y dirigida al superintendente en jefe del castillo de Estocolmo, el rey Juan III le solicitaba la adquisición de esta pintura para pintar de rojo todos los tejados de la residencia real. Por entonces, sin embargo, era inusual que alguien pintase una casa familiar, y los que lo hacían preparaban el rojo de Falun en forma artesanal, mezclándolo con alquitrán de madera para lograr un buen color y una buena resistencia al clima. A mediados del siglo XVIII se inició la producción industrial de esta pintura, introduciéndose también el procedimiento de hervirla con agua y harina de centeno. El atractivo de la pintura rojo Falun residía en que daba a las sencillas casas de madera de los mineros el color de las construcciones de ladrillos de las clases pudientes del centro de Europa, siendo a la vez fácil de preparar, durable y económica. Esto hizo que su uso se difundiera rápidamente. Aunque la mina de cobre de Falun fue cerrada en 1992, la producción de rojo de Falun no se detuvo, ya que desde sus comienzos aprovechó el ocre que 11

se encontraba en los montículos de residuos de la mina y en los sedimentos del agua. Recientemente, la exportación de la pintura rojo Falun se ha puesto en cuestión ante la posibilidad de que las reservas de ocre que se encuentran en los desechos de la mina se agoten.

Casas suecas pintadas con rojo de Falun

¿Les suena conocido el término rojo de Falun? Pues es una de las pinturas más empleadas en Suecia y lleva su nombre del lugar de origen de donde se extrae el pigmento necesario para formarlo, la famosa mina de cobre. La mina de cobre es conocida generalmente como “la gran montaña de cobre de Falun” y es, para variar, Patrimonio de la Humanidad, aunque pueda sonar un tanto extraño. Os aseguro que no está para nada mal la mención una vez que la disfrutamos y apreciamos en propia persona y ver que su grandeza y colorido es un paisaje completamente diferente al que solemos tomar como patrimonio, pero no por ello menos hermoso. Hoy en día se encuentra en desuso como mina de cobre pero se prosigue con la extracción del pigmento para el color de la pintura, único en el mundo y realmente hermoso. Solo basta con ver las decenas de casitas pintadas del

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mismo color para admirar un paisaje nuevamente diferente al resto, tal y como sucede con la mina. La auténtica pintura roja de Falun contiene pigmentos minerales naturales procedentes de la mina de Falun. A partir del residuo mineral pobre en cobre, se forma la tierra roja que contiene un compuesto muy complejo de color ocre

Características La pintura al agua de Falun es natural y ecológica, presentando un bella superficie mate. Es permeable y consta de gruesos cristales de ácido silícico que fragmentan y reflejan los rayos de luz. A la luz del atardecer, la pintura roja de Falun se intensifica y llega a ser casi fluorescente. Tonalidades: Pintura de Falun roja, pintura de Falun roja clara (color ligeramente más claro), el matiz más común en el siglo XVIII que actualmente conoce un verdadero renacimiento. Pintura de Falun negra, un color muy utilizado y de Falun gris.

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Mina de cobre de Falun

La Gran Montaña de Cobre de Falun

Historia No hay registros escritos que establezcan exactamente cuándo comenzaron las operaciones mineras en la Gran Montaña de Cobre. Estudios arqueológicos y geológicos indican, con una incertidumbre considerable, que lo hicieron alrededor del año 1000, si bien el intervalo de 14

estudio lo data alrededor del año 1080, pero ninguna actividad significativa habría comenzado antes de 850. Han sido encontrados objetos del siglo X. Al principio, las actuaciones fueron de pequeña escala, con los agricultores locales trabajando en la recolección de minerales, fundición y utilizando el metal para las necesidades del hogar. En la época de Magnus III, el rey de Suecia, entre 1275 y 1290, comenzó una explotación de la mina más industrial. Nobles y comerciantes extranjeros que llegaban desde Lübeck se habían hecho cargo de la explotación. Los comerciantes transportaban y vendían el cobre en Europa, pero también influían en las operaciones mineras y desarrollaron los métodos y la tecnología mineras. El primer documento escrito sobre la mina es de 1288. Se registra que, a cambio de una finca, el obispo de Västerås adquirió una participación del 12,5 % en la mina. A mediados del siglo XIV, la mina se había convertido en un recurso nacional vital y una gran parte de los ingresos para el estado de Suecia en los siglos siguientes. El rey Magnus II Eriksson visitó la zona personalmente y redactó una carta para las operaciones mineras, mostrando así el interés financiero del soberano.

Métodos de extracción

Acción de la mina de Falun, datada en 1288

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El método principal para la extracción de cobre fue el calentamiento de la roca por medio de grandes incendios, conocidos como fuego controlado. Cuando la roca se enfriaba se volvía quebradiza y podía romperse con facilidad, permitiendo que las herramientas manuales, como cuñas y mazas, etc., pudieran ser utilizadas. Después de que el mineral había sido transportado fuera de la mina, era tostado para reducir el contenido de azufre, y posteriormente ser llevado a los hornos. El humo denso y venenoso producido debió ser un rasgo distintivo de la zona de Falun durante siglos. Después de la torrefacción, el mineral se fundía, y como resultado quedaba un material rico en cobre. El ciclo de calcinación y fundición se repetía varias veces hasta que se conseguía el cobre en bruto. Este era el producto final de la mina; el refino se llevaba a cabo en las refinerías de cobre, ya en otros lugares. Este proceso se utilizó sin ningún cambio importante durante siete siglos, hasta el final del XIX. Es probable que los métodos y la tecnología utilizados para la producción de fuego y el drenaje fueran importados de las minas alemanas, tales como las de las montañas de Harz, debido a ello llegó a ser el mayor productor de cobre durante el siglo XVII y ejerció una profunda influencia en la tecnología minera en todo el mundo a lo largo de dos centurias

“Falu gruva”, la mina de Falun

La cantidad de mineral extraído a lo largo de los casi diez siglos de explotación son aproximadamente 30.000.000 t, con la siguiente proporción: •

400.000 t de blister copper (cobre negro)

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500.000 t de cinc.

•

160.000 t de plomo.

•

380 t de plata.

•

5 t de oro.

El oro, plata, plomo y azufre se empezaron a producirse desde el año 1790, pero el zinc lo hizo posteriormente. 16

Hacia 1650 la mina tuvo su principal auge cuando se convirtió en el principal exportador de cobre del mundo llegando a copar en el mercado ¡las 2/3 partes de toda la producción mundial! Era muy empleado en toda Europa destacándose su uso para la construcción del techo del mismo Palacio de Versalles o incluso en España, cuando bajo el reinado de Felipe III se acuñaban monedas con dicho material sueco. Mineros libres La estructura organizativa de la Gran Montaña de Cobre creada en virtud

de

la

carta

de 1347 se

adelantó

a

su

tiempo.

Los

mineros

conseguían acciones de la empresa proporcionales a su participación en la fundición de cobre. La estructura fue precursora de las modernas sociedades anónimas y de Stora Enso, la sucesora moderna de la vieja empresa minera, que es referida a menudo como la sociedad anónima más antigua en el mundo todavía en funcionamiento, aunque ya en el siglo XXI en su campo de operaciones no incluya la minería.

Carretillas y otras herramientas utilizadas para la minería, en la exposición de la mina de Falun

Era dorada En el siglo XVII la capacidad de producción alcanzó su punto máximo. Durante este tiempo las ganancias de la mina se utilizaron para financiar la política expansionista de Suecia en su era de grandeza. El Consejo Privado de Suecia se refirió a la mina como la tesorería de la nación y su fortaleza. El apogeo de producción se produjo en 1650, con más de 3 000 toneladas de cobre.

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En la víspera del verano de 1687 la pared que divide las fosas principales cedió y una significativa porción de la mina se derrumbó. Esto, fácilmente, podría haberse convertido en una gran catástrofe, causando la muerte de cientos de hombres que trabajaban en la mina, pero ocurrió en la víspera del midsummer, uno de los días del año en que los mineros no trabajaban.

Vida en la mina La

embriaguez

era

considerada

bastante

normal

para

los

mineros. Linneo visitó la mina en el siglo XVIII y realizó una vívida descripción de su vida. Relató que los mineros llegaban con escaleras desvencijadas, llenos de sudor que brotaba de sus cuerpos como «agua de un baño». Continuó: «La mina de Falun es una de las grandes maravillas de Suecia, pero tan horrible como el infierno mismo». «El hollín y las tinieblas rodean todo el sitio. Piedras, grava, vitriolo corrosivo que gotea, humo, gases, calor, polvo, están por todos lados». En 1690, Erik Odhelius, un metalúrgico destacado, fue enviado por el rey para estudiar el mercado de metales europeo. Aunque la producción de cobre en la mina de Falun ya había comenzado a declinar en ese momento, Odhelius escribió algo que no era ningún secreto: « la producción de cobre de Suecia siempre ha sido como una madre y, aunque hay muchos lugares dentro y fuera de Europa donde hay algunas extracciones de cobre, no son nada al lado de la abundancia del cobre sueco». Pero para los estándares modernos, la producción no era muy grande. El pico de producción apenas llegó a 3 000 toneladas de cobre, cayendo a menos de 2 000 toneladas en 1665 y en 1720 fue apenas de 1 000 toneladas al año. La producción de cobre mundial a principios del siglo XXI estaba cerca de los 15 millones de toneladas por año.

Historia moderna La producción de cobre fue en declive durante el siglo XVIII y la empresa minera comenzó a diversificarse. La producción de la icónica pintura rojo de Falun comenzó a realizarse de forma industrial. En el siglo XIX el hierro continuó creciendo en importancia, así como los productos forestales. 18

En 1881 se descubrió oro en la Gran Montaña de Cobre, lo que resultó en una breve fiebre del oro. Un total de 5 toneladas de este metal precioso fueron extraídas. Pero no había escapatoria al hecho de que la mina ya no era económicamente viable.

Vista panorámica de la mina. El pozo abierto en 1687 se derrumbó dejando un hueco de cerca de 100 metros de profundidad

Falugruva, un milenio de historia y leyendas La leyenda cuenta que hace mil años, durante un atardecer a orillas del Lago Run, en Falun, Suecia, un pastor se encontraba reuniendo a las cabras de su rebaño. La tarde transcurría normalmente, no obstante, una de las cabras, llamada Kåre, apareció con la cornamenta teñida de rojo. Intrigado, el pastor decidió seguirla al día siguiente y averiguar el porqué de esa extraña coloración. Al observarla, descubrió que la cabra frotaba sus cuernos contra las rocas, dejando al descubierto una capa rojiza, que no se trataba de otra cosa más que cobre. De esta forma comenzó la larga historia de la mina de cobre de la ciudad de Falun, conocida como Falugruva. Durante los primeros años de existencia de la mina, únicamente los granjeros se dedicaban a recolectar el cobre, con el fin de fabricar utensilios de uso común. Sin embargo, con el paso del tiempo, la mina se convirtió en una gran industria. Durante el siglo XIII, la mina operaba con la más alta tecnología de la época y el cobre era exportado a distintas regiones de Europa. La época de esplendor de la mina ocurrió durante el siglo XVII, cuando se obtuvo en 1650 un máximo de producción de 3000 toneladas; además se daba empleo a mil hombres diariamente y proveía las dos terceras partes de las 19

necesidades europeas de cobre, sumado a que era un pilar en la economía sueca. En ese entonces, la Falugruva era la mayor mina de cobre en Europa, tal como lo mencionó el metalúrgico Erik Odhelius: “Para la producción de cobre de Suecia, la mina siempre ha sido como una madre; y aunque hay muchos lugares dentro y fuera de Europa donde hay algunas extracciones de cobre, no son nada al lado de la abundancia del cobre sueco”.

Falugruva cubierta de nieve

En el siglo XVIII, la minería era complementada con otras industrias como la extracción de cobre y la madera; además se dio inicio a la producción industrial de la pintura conocida como “Rojo Falun”, fabricada a partir de residuos de cobre. Asimismo, en el Siglo XIX se descubrió oro en la mina, lo que originó un nuevo desarrollo económico en la zona, sin embargo, la producción de oro fue de sólo 5 toneladas. La vida en la mina era difícil; el ambiente estaba impregnado de hollín, grava, líquidos corrosivos goteando de los techos y las paredes, gases, humo, polvo y calor insoportable. El naturalista Carl Linnaeus no la pudo haber descrito mejor durante una de sus visitas.

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Contexto geológico

Oro nativo sobre cuarcita y otros minerales, extraído de la mina alrededor de 1925 La mina Falun está localizada en la parte noroeste de Bergslagen, es un yacimiento de tipo estratiforme de sulfuros y óxidos que se formó durante el Paleo-proterozoico. Desde un punto de vista petrológico en Falun se pueden encontrar leptita, micacita y cuarcita, junto con mármol, skarn, intrusiones de cuarzo porfídico y anfibolita. Todas estas rocas han sufrido metamorfismo, perteneciendo a las facies de anfibolitas. La calcopirita es la mena principal del cobre en este yacimiento. Dentro de la mina se explotaron dos yacimientos:

La calcopirita es la mena de cobre más ampliamente distribuida. Del griego khalkós, cobre y pyrós, fuego o pirita, literalmente ‘pirita de cobre’.CuFeS2 21

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Yacimiento «duro»: presentaba contenidos altos de oro y cobre, y estaba formado por asociaciones de calcopirita, pirita y esfalerita, que se podían encontrar de manera diseminada o formando vetas, junto con minerales accesorios como pirrotina, magnetita, oro y minerales de bismuto. Como método general de separación se emplea la lixiviación. Consiste en tratar la mena triturada con ácido sulfúrico diluido, que disuelve el compuesto de cobre. El metal se separa entonces de la disolución por electrólisis. Este método solo puede aplicarse cuando la mena contiene óxido o carbonato de cobre, solubles en el ácido.

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Yacimiento «compacto»: formado por pirita masiva y asociaciones de calcopirita, esfalerita y galena. La extracción de cobre de una mena sulfurada implica varias operaciones laboriosas, porque muchas calcopiritas contienen gran proporción de sulfuro de hierro, que debe separarse, para lo cual se transforma en óxido y se elimina por último en forma de escoria, como silicato de hierro. Los yacimientos de cobre contienen generalmente concentraciones muy

bajas del metal. Esta es la causa de que muchas de las distintas fases de producción tengan por objeto la eliminación de impurezas La primera etapa consiste en triturar y concentrar la mena , utilizándose extensamente para ello el método de flotación, en la que el cobre se concentra en la superficie, mientras los fragmentos sobrantes se hunden. Las menas pobres que contienen solo un 2% de cobre, y los residuos de métodos más antiguos de concentrar menas sulfuradas por simple lavado, se tratan ahora con éxito por este procedimiento de concentración.

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Afinación electrolítica del cobre

Grandes planchas de cobre sirven de ánodos de la celda, mientras los cátodos son láminas delgadas de cobre. Ambos electrodos se encuentran en una solución acuosa de sulfato cúprico. Al aplicar una diferencia de potencial apropiada, provoca la oxidación del cobre metálico a Cu2+ en el ánodo y la reducción del Cu2+ a Cu metálico en el cátodo.El proceso ocurre gracias a que es más fácil que ocurra la reducción del Cu2+ que la del agua

Los ánodos de cobre en bruto se suspenden en un baño de sulfato cúprico acidulado con ácido sulfúrico. Los cátodos son láminas delgadas de cobre puro recubierto de grafito, para que el metal depositado por la corriente eléctrica pueda separarse después fácilmente; las láminas se suspenden alternativamente con los ánodos en el mismo baño. Cuando pasa la corriente, los iones cobre se descargan en el cátodo, que va engrosando gradualmente por el metal puro adherido, a la vez que en el ánodo se disuelve una cantidad equivalente de cobre, formando iones cúpricos. Si las impurezas del cobre son de elementos más activos, situados encima de él en la serie electromotriz de los metales, pasan a la disolución y quedan en ella. Si están por debajo del cobre en dicha serie, no se disuelven, y caen al fondo de las cubas, debajo de los ánodos, como barro anódico, del que se recuperan el oro, la plata y el platino, muchas veces en cantidades suficientes para pagar el proceso de afinación.

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El circuito del cobre comprende omprende las plantas de preparación, tostadores, fundición y refinería. De este circuito se obtiene como productos principales cobre refinado, plata y oro y como subproductos antimonio, sulfato de cobre y trióxido de arsénico. Además, con el uso de tecnología propia, se produce selenio, telurio y bismuto, este último considerado el más puro del mundo y muy apreciado en el mercado de metales. met La mena concentrada se tuesta a una temperatura insuficiente para par fundir los compuestos de hierro o cobre. Durante la tostación se desprende dióxido de azufre (SO2), que puede utilizarse para la fabricación de ácido sulfúrico y quedan Cu2O y Fe2O3. Luego ego ser mezcla el mineral tostado como mineral “verde”( sin tostar) i cok, y se carga todo en un horno de reverbero. Si el mineral no tiene bastante sílice, se agrega a la carga del horno lo que haga falta. En el horno se opera de modo que una parte del hierro hierro se convierte en óxido que se combina con la sílice para formar silicato ferroso (escoria), y el cobre forma sulfuro cuproso, SCu2, y constituye la mata del cobre..

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La mata fundida, junto con la arena agregada, se vierten en un convertidor basculante análogo al Bessemer usado en la industria del acero. A través de la masa fundida caliente se insufla una corriente de aire, que oxida el azufre y hierro. Se separan los óxidos volátiles, y el óxido de hierro se une con la sílice para formar escoria, que se vierte inclinando el convertidor. La insuflación prosigue hasta convertir todo el sulfuro cuproso en cobre metálico.

El cobre fundido del convertidor es moldeado, y debe ser refinado una vez más por electrólisis antes de utilizarse para la fabricación de productos como cables eléctricos y herramientas Tan pronto como comienzan a oxidarse cantidades apreciables de cobre (lo que se advierte por el aspecto de la llama que sale del convertidor), se interrumpe el acceso de aire y se vierte el cobre. Al solidificarse este se desprende el dióxido de azufre disuelto, y el metal presenta señales de ampollas o vesículas, por lo que se denomina cobre blister (cobre negro). El cobre negro contiene un 97 a 99% de cobre, además del oro y la plata existente en la mena.

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Durante más de 700 años, en la mina se extrajeron un total aproximado de 30 millones de toneladas de minerales, 10 millones de estos en los últimos cien años. Las estimaciones para cada uno de los productos son: azufre 3 500 000 millones

de

toneladas, zinc 500 000

toneladas,

cobre

400 000

toneladas, plomo 160 toneladas, plata 380 toneladas y oro 5 toneladas. . Propiedades del cobre El cobre en su forma natural es sólido (diamagnético). El cobre es un elemento químico de aspecto metálico, rojizo y pertenece al grupo de los metales de transición. Cuando se le calienta adquiere irisaciones o reflejos de color azul o verde. Es estable al aire; sin embargo, en ambientes muy húmedos y en presencia de CO2, se recubre de una capa verde azulada, de un carbonato básico (cardenillo), muy tóxica. El número atómico del cobre es 29. El símbolo químico del cobre es Cu. El punto de fusión del cobre es de 1357,77 Kelvin o de 1085,62 o C. El punto de ebullición del cobre es de 3200 Kelvin o de 2927,85 o C. El cobre es un metal sensacional, debido a que ni es venenoso, ni explota cuando toca el agua (esto pasa con otros metales). Puede ser tóxico pero se requiere un gran esfuerzo para lograrlo: tendría que consumir grandes cantidades de sulfato de cobre o comer de manera rutinaria comidas ácidas que se hayan almacenado en recipientes de cobre durante largo tiempo. El contacto prolongado con objetos de cobre rara vez causa daños. Tiene propiedades antimicrobianas que lo hacen útil en los hospitales para los pomos de puertas y otras superficies que puedan transmitir infecciones. El cobre es lo bastante suave para trabajarse con herramientas manuales o eléctricas no muy pesadas, pero es lo bastante resistente para convertirse en muchas cosas útiles, en especial cuando integra aleaciones con estaño o zinc para crear bronce o latón. Se puede incluso encontrar cobre en metales nativos de varias partes del mundo, lo que lo convierte en uno de los primeros metales útiles (de ahí la 26

“edad de bronce” que suena mejor que la “edad de aleación de cobre”).Si bien es más corriente en minerales sulfurados, como calcopirita (CuFeS2) y calcocita (Cu2S); carbonatados, como azurita [Cu3(CO3)2(OH)2] y malaquita Cu2(CO3)2 u oxidados, como cuprita (Cu2O) y tetraedrita (CuO) El cobre es el único metal de un precio razonable que no es más o menos gris, un hecho interesante, porque cada uno de los poco más de cien elementos metálicos es de algún tono gris plateado, salvo el cesio, el oro y el cobre.

Producción mundial de cobre

Usos del cobre Durante miles de años, el hombre primitivo usó casi exclusivamente la piedra. Por medio de ella, conseguía defenderse, atacar y hasta protegerse. No se sabe si el uso del oro precedió al del cobre o si ambos se utilizaron al mismo tiempo. Dondequiera y cuando quiera que se usara el cobre metálico por primera vez, el hecho es tan antiguo que probablemente nunca se sabrá quién lo utilizó o para qué propósito. No es sorprendente que la utilización del cobre se remonte tanto en el tiempo ya que el cobre, como el oro, aparece a veces como metal nativo, de manera que nuestros antepasados no tenían primero que aprender a fundir los minerales para obtener el metal. Lo que tuvieron que aprender fue cómo batir el cobre nativo hasta hacerlo útil, algo más que afilar o picar, como habían hecho previamente con las piedras. 27

Hacia el año 6000 a.C, se produjo un descubrimiento que lo cambiaría todo: el cobre. Su uso se hizo cada vez más común y abarcó unos 4000 años, hasta el 2000 a.C. La Edad del Cobre De acuerdo con los investigadores, la primera Edad del Cobre tuvo su mayor presencia en Egipto.

En la península de Sinaí, durante el reinado del faraón Snefru, en el 3800 a.C., se encontraron pruebas de explotación de minas de cobre. Además, se hallaron crisoles para fundición, lo que demuestra que junto con la extracción se realizaba la refinación del mineral. Cuando los egipcios colonizaron algunas regiones de África y del Mediterráneo, expandieron su conocimiento acerca de la utilización del cobre y también del oro. Posteriormente, con el hallazgo de la aleación del cobre con el estaño para producir bronce, surgieron nuevas posibilidades.

Quienes primero usaron el cobre advirtieron que el metal podía ser martillado con facilidad y hacer así láminas finas. Con ellas podían crear 28

utensilios y también objetos de ornamentación y para los ritos. Con la introducción del bronce fue factible fundir otras piezas muy variadas y que requerían una mayor resistencia. El cobre en el Imperio Romano Durante el apogeo del Imperio Romano se realizó un uso intensivo del cobre. A medida que sus legiones se expandían conquistando nuevos territorios, se diseminaban los beneficios del metal.

Preciosa pátina verde de un as de Claudio La mayor parte del cobre que empleaban los romanos provenía de la isla de Chipre, que llamaron Cyprium. De allí derivó la palabra latina “cuprum”, que a su vez dio origen a Cu, símbolo químico del cobre. El cobre en la Edad Media Durante la Edad Media, las propiedades del cobre y del bronce como agentes resistentes a la corrosión ayudó a que se los siguiera utilizando en diversos objetos e implementos relacionados con el hogar, la agricultura, la guerra y las pequeñas industrias propias de esa época. Y ese reinado siguió hasta la Revolución Industrial, que se extendió entre mediados del siglo XVII e inicios del XIX. El cobre en la era del electromagnetismo: el generador Aunque los antiguos no lo sabían, el cobre tiene otro atributo interesante: es el segundo metal en facilidad de conductividad eléctrica. Grandes cantidades

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de cobre se utilizan para hacer los cables eléctricos, lo que lo convierten en un metal vital de la era moderna, igual que lo era en la Edad de Bronce. En 1831, el descubrimiento del generador eléctrico por parte del investigador británico Michael Faraday, consiguió que el cobre se convirtiera en un metal imprescindible para el desarrollo industrial global. El siglo XIX trajo una gran expansión en el uso del cobre, debido a una de sus propiedades más importantes, su alta conductividad eléctrica. Aunque no solo el cobre puede transmitir electricidad con una pérdida mínima de corriente, los hilos de transmisión son flexibles y maleables y se pueden unir y soldar. Gran Bretaña fue, durante una buena parte del siglo XIX, el mayor productor mundial de cobre En la década de 1850, la producción era de 50 000 toneladas al año, y en la década de 1890, cuando la energía eléctrica y los telégrafos necesitaban crecer rápidamente, la producción llegó a 370 000 toneladas anuales. En el comienzo del siglo XXI, la producción mundial de cobre ha alcanzado los 12 millones de toneladas/año y continúa creciendo. La necesidad de contar con más cantidad de cobre hizo que se abrieran minas en países como Estados Unidos y Chile, y en otros de África. Usos actuales del cobre Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el cobre, a continuación tienes una lista de sus posibles usos:


El cobre se utiliza para las tuberías de suministro de agua. Este metal también se utiliza en refrigeradores y sistemas de aire acondicionado.

Tuberías de cobre, unidas con soldadura

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Los disipadores de calor de los ordenadores están hechos de cobre debido a que el cobre es capaz de absorber una gran cantidad de calor.

Disipador de calor de cobre sólido para un circuito integrado de una CPU




El magnetrón, la parte fundamental de los hornos de microondas, contiene cobre.




Los tubos de vacío y los tubos de rayos catódicos, contienen cobre.




A algunos fungicidas y los suplementos nutricionales se les añaden partículas de cobre. En la preparación de anticriptogámicos para la conservación de la madera y usos agrícolas(caldo Bordelés)

1 L de caldo bordelés recién hecho Esta fórmula fue inventada por agricultores franceses de la zona de Burdeos para proteger sus viñas hace ya más de un siglo, y aún hoy sigue utilizándose tanto a nivel particular haciéndolo uno mismo, como a nivel comercial: muchas firmas de fitosanitarios tienen en catálogo este preparado. El caldo bordelés es un potente fungicida que podemos usar para proteger nuestras plantas de las enfermedades provocadas por hongos. Tiene la ventaja de ser muy económico, fácil de hacer y está aceptado en agricultura ecológica.

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Sirve para: Combatir distintas clases de hongos como: antracnosis, roya, alternaria, abolladura, monilia, moteado, mildiu...


Como un buen conductor de electricidad, el cobre se utiliza en el hilo de cobre, electroimanes, relés e interruptores eléctricos.

Cable eléctrico de cobre lo bastante grueso para transmitir 400 amperios




El cobre es un material muy resistente al óxido. Se ha utilizado para hacer recipientes que contienen agua desde tiempos antiguos.

Quienes se dedican a trabajar el cobre pueden hacer jarras a mano, a partir de una lámina de cobre. Jarra y plato




Algunas estructuras y estatuas, como la Estatua de la Libertad, están hechas de cobre. Palacio de deportes Ciudad de México El bronce se utiliza para hacer estatuas en todo el mundo.

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Latón. El cobre se combina a veces con el níquel para hacer un material resistente a la corrosión.

Los coples de latón, conexiones y adaptadores, son componentes que tienen una gran variedad de aplicaciones, dentro de las que destacan los sistemas hidráulicos en mediana y baja presión, Instrumentación, sistemas de enfriamiento y refrigeración, sistemas de lubricación y sistemas de frenos de aire en aplicaciones de servicio pesado, entre otros.


El sulfato de cobre se usa en el tratamiento de aguas , también como algícida y tiene numerosas aplicaciones: fabricación de concentrados para animales, abonos, pesticidas, mordientes textiles, industria del cuero, pigmentos, baterías eléctricas, recubrimiento galvanizados (recubrimientos de cobre ácido por electrodeposición), sales de cobre, medicina, preservantes de la madera, procesos de grabado y litografía, flotación de 33

menas, industria del petróleo, caucho sintético, industria del acero, tratamiento del asfalto natural.




El cobre se utiliza a menudo para colorear el vidrio. Es también un componente del esmalte cerámico. Un 2 a 3% de óxido de cobre producen un color azul turquesa.

Varios tonos de azul pueden ser inducidos en una piedra preciosa por el uso de compuestos de cobre


Muchos de los instrumentos musicales, en particular instrumentos de bronce, están hechos de cobre.

Este instrumento fue fabricado en cobre latón 34




Joyería El cobre se lleva usando en joyería desde la antigüedad, siendo su única

desventaja que se mancha con el tiempo, mientras que el oro permanece brillante por siempre, pero a seis mil veces el precio del cobre. El bronce, una aleación del cobre, se ha usado en joyería desde tiempos antiguos hasta la actualidad

Pendiente de cobre: el cobre en los pendientes puede ser un problema porque algunas personas son alérgicas

Numismática La Moneda de bronce Tras su introducción en el 335 a.C. el As Grave, conocido también como As Libral sufrió cuatro devaluaciones subsecuentes en peso y en valor, Por lo tanto es posible encontrar monedas republicanas con los mismos cuños pero con pesos diferentes. La tabla inserta a continuación muestra los valores y pesos de las monedas. Es importante saber que al momento de la primera devaluación (de As libral a As Semi libral) la unidad de referencia cambia de "Libra ligera" (272.88 g) a "Libra pesada" (327 g).

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Aes tipo

LIBRALIS SEMILIBRALIS SEXTANTIALIS UNCIALIS SEMIUNCIALIS

Fecha

335 a.C.

286 a.C

268 a.C

217 a.C

89 a.C

ratio: 1 Aes =

1 "libra ligera"

1/2 "libra pesada”

1/6 "libra pesada”

1/12 "libra pesada”

1/24 "libra pesada”

unciae

g

unciae

g

unciae

g

unciae

g

unciae

g

AES

12

272.88

6

163.5

2

54.5

1

27.25

1/2

13.6

SEMIS

6

136.44

3

81.75

1

27.25

1/2

13.6

1/4

6.81

TRIENS

4

90.8

2

54.5

2/3

18.16

1/3

9.1

1/6

4.55

QUADRANS

3

68.1

1 1/2

40.87

1/2

13.6

1/4

6.81

1/8

3.4

SEXTANS

2

45.4

1

27.25

1/3

9.1

1/6

4.55

1/12

2.28

UNCIA

1

22.7

1/2

13.6

1/6

4.55

1/12

2.28

1/24

1.14

Londinium En cobre “AE” XXI, indicando la calidad del metal (20 partes de cobre y 1 de plata) acuñado sobre la mayoría de los antoninianos anteriores a la reforma de Diocleciano. En cobre “AE” Q, indicando la marca de valor de 1 Quinario de bronce.

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Moneda de bronce acuñada en Alexandria (Aegyptus), entre los años 152 y 153 d.C. Anverso: (A) YT K T AIΛ A∆P ANTWNINOC CEB EV C •

Nódulo de cobre de electro-extracción:

Notas y referencias 1. . «History of Falun Mine» (en inglés). World Heritage site. 2. International Council on Monuments and Sites (ICOMOS), 2001«Mining Area of the Great Copper Mountain in Falun» (en inglés). Unesco. 3. «The Mining Area of the Great Copper Mountain in Falun» (en inglés) (PDF). 4. . «Zona de explotación minera de la «Gran Montaña de Cobre» de Falun (2001)». 5. «Museum - Visitfalun» (en inglés). Visitfalun. Volver arriba↑ Rydberg, 1979, Midsummer en la Wikipedia en inglés. 6. «A genetic reinterpretation of the Falun and Åmmeberg ore types, Bergslagen, Sweden» (en inglés). Department of Geology and Geochemistry, Stockholm University. 7.

International Council on Monuments and Sites (ICOMOS), 2001,

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Bibliografía James R.Craig, David J.Vuahan, Brian J.Skinner. Recursos de la Tierra. Origen, uso e impacto ambiental. Prentice Hall, 2007. D.N. Trífonov y V.D.Trifonov. Cómo fueron descubiertos los elementos químicos. MIR.1984. J.A. Babor, José Ibarz. Química general moderna.7ª edición.Marín 1965. William H. Brock. Historia de la química. Alianza universidad.1998. F.Burriel; F. Lucena Conde; S. Arribas Jimeno y J.Hernández Méndez. Química analítica cualitativa. Decimoséptima edición. Paraninfo.1999. Theodore Gray. Els elements.IEC. 2010 Edward J. Tarbuck. Frederic K. Lutgens. Ciencias de la Tierra. Una introducción a la geología física. Prentice Hall.2005. Shiver & Atkins. Química inorgánica. Cuarta edición. Mc Graw-Hill. 2008. Gillespie. Humphreys.Baird.Robinson. Química. Reverté.1990 S.F.Bell, K.A.K. Lott. Un esquema moderno de la química inorgánica. Alhambra.1968. Hugh Aldersey-Williams. La tabla periódica. La curiosa historia de los elementos. Ariel.2012 Cotton y Wilkinson. Química inorgánica avanzada. Editorial Limusa Wiley S.A.

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