Introduccion a la Pirometalurgia
Antecedentes históricos En la Antigüedad los hombres comenzaron a desarrollar distintos utensilios para sus labores hechos principalmente de piedra. Por este motivo, se llama a este periodo de la historia como la Edad de Piedra. Posteriormente los hombres descubrieron que podían ocupar mejores materiales para sus artefactos, dando asi origen al uso de los metales. Primeros usos de los Metales (5000 a. C) El año 5000 a C. los habitantes de la Península de Anatolia son los pioneros en el uso de los metales. Luego transmitieron estos conocimientos a Egipto y a Mesopotamia os cuales carecían de estos yacimientos, por los que se comienza a comercializar en el Mediterráneo Metales como cobre y Estaño. Con estos conocimientos el hombre comenzó a utilizar mucho más los metales dando así origen a la Época de la Historia llamada Edad de los Metales. Edad de los Metales Es la época donde el hombre comenzó a fabricar objetos de metales fundidos. En esta época entonces nace la Metalurgia. LA edad de los Metales se extiende desde que en la Peninsula de Anatolia se comienza a fundir el cobre hasta que estos conocimientos llegan a Europa (Pimer milenio A. C)
Edad de Cobre (5000 a 3000 a C)
El cobre, la plata y el oro fueron los primeros metales utilizados ya que se podían encontrar en el ambiente como pepitas (minerales nativos). Se hacían piezas de cobre ornamentales a través de un martilleado en frio. Se descubrió durante este periodo que el cobre podía obtenerse de otros minerales. Para esto debían usar hornos especiales, en los cuales se podían alcanzar temperaturas de hasta 1000°C.
El proceso para obtener cobre consistía en que se inyectaba aire soplando por toberas, para alcanzar la temperatura adecuada. Se mezclaba el mineral ( principalmente carbonatos de cobre )con carbón o con leña. Cuando se alcanzaba la temperatura de 1000 °C el metal en esta liquido fluia hacia el fondo del horno. Por un agujero se llevaba el metal hacia moldes y las impurezas quedaban en el horno. Parte de las impurezas quedaban flotando el metal obtenido, pero las sacabam con utensilios llamados escoriadores. Edad de Bronce
( 3 000 - 1 500 a.c )
El bronce es el resultado de la aleación de cobre y estaño . Fueron los egipcios los primeros en añadir estaño al cobre, al observar que éste le daba mejores cualidades, como la dureza, un punto más bajo de fusión y la perdurabilidad (ya que el estaño no se oxida fácilmente con el aire y es resistente a la corrosión). Además el bronce es reciclable, pudiéndose fundir varias veces para obtener nuevos objetos de otros ya desechados. La técnica de trabajo del bronce es virtualmente idéntica a la del cobre, por lo que no vamos a incidir en ello (la única dificultad reside en exceder la temperatura adecuada, lo que podría provocar que el mineral se echase a perder por oxidación). El bronce se origina en la actual Armenia, en torno al año 2800 a.C., pero también simultáneamente en la India, Irán, Sumeria y Egipto. Hacia el 2400 a.C. llega al Egeo y hacia el 1700 a.C. a Europa.
Los metalúrgicos de estas áreas, para satisfacer ésta y la de otros metales preciosos, debieron de convertirse también en exploradores (a la búsqueda de minas) y comerciantes
(que ofrecían sus productos a cambio de las preciadas materias primas). El mar Egeo es un área de intenso comercio del bronce.
Edad del Hierro (1500 a : C) Los primeros en trabajar el hierro en abundancia fueron los hititas, hacia el 1300 a.C., que lo exportaban a Egipto y a Asiria.
El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre,17 sin embargo, su utilización práctica comenzó 7000 años más tarde que el cobre y 2500 años después del bronce. Este retraso no se debe al desconocimiento de este metal, puesto que los antiguos conocían el hierro y lo consideraban más valioso que cualquier otra joya, pero se trataba de «hierro meteórico», es decir, procedente demeteoritos Las materias primas de estos primeros herreros debieron ser minerales como el hematites, limonita o magnetita, casi todosóxidos de hierro que ya eran utilizados para otros fines en la Prehistoria, por ejemplo para ayudar a eliminar impurezas de la fundición del cobre o como colorantes. De hecho se sospecha que en los hornos de fundición de cobre y bronce pudieron generarse pequeños residuos de hierro casi puro, a partir de los cuales comenzaría el conocimiento de la verdadera siderurgia. Fabricar hierro seguía un procedimiento muy distinto al del cobre y el bronce (para empezar el metal no se licuaba), primero porque había que conseguir hornos con gran capacidad calórica: el mineral machacado debía estar totalmente rodeado de carbón de leña (que se consumía en enormes cantidades) y numerosos fuelles que, a través de toberas, insuflaban oxígeno continuamente. El mineral debía ser precalentado en un horno y por medio de golpes se eliminaban algunas impurezas; luego se llevaba al estado incandescente, en un segundo horno, hasta obtener una masa denominada hierro esponjoso, altamente impuro, por lo que volvía a ser golpeado en caliente para refinarlo. Después de un largo y repetitivo proceso de martilleo y calentamiento, evitando que el hierro se enfriase, se obtenía una barra forjada, bastante pura, resistente y maleable.
En el siguiente diagrama se determina las épocas aproximadas de la Edad de los Metales en las diferentes culturas
Pirometalurgia Se describe como el estudio conjunto de procesos químicos y operaciones físicas a alta temperatura que, convenientemente elegidas entre diferentes variantes y en su secuencia, permiten que l metal en estado nativ o como componente de uno o varios compuestos en un mineral, pueda obtenerse en estado metalico o formando un compuesto con pureza y/o forma adecuada para su utilización posterior. Los metales más comunes que se tratan por estos métodos incluyen cobre, níquel, plomo cobalto
Diagrama de la Metalurgia Extractiva
Aproximadamente el 90% del cobre primario mundial se extrae desde minerales sulfurados. Estos minerales, por ser difícilmente explotables por métodos hidrometalúrgicos, como son los óxidos, son tratados en su gran mayoría por técnicas pirometalúrgicas a partir de sus concentrados. Para lograr este objetivo, es necesario separar el elemento cobre, del hierro, azufre y otras impurezas contenidas en el
concentrado a través de un proceso pirometalúrgico que recaracteriza por realizarse a altas temperaturas (1.150 – 1300ºC).
El proceso
pirometalúrgico considera etapas consecutivas de fusión, Conversión y Refinación, las que permiten incrementar progresivamente la ley o contenidote cobre del material sometido a proceso, desde el 30 a 40% inicial del concentrado, hasta el 99,5% presente en el ánodo.
Estas estapas se realizan en un amplio rango de temperaturas, que van desde los 120 °C para eliminar la humedad del concentrado, hasta los 1280°C, en que por lo general se desarrolla la fusión primaria
Conceptos
