Fundición es una forma de metalurgia extractiva; su uso principal es para producir un metal de su mineral. Esto incluye la producción de plata, hierro, cobre y otros metales de base a partir de sus minerales. Fundición utiliza calor y un producto químic o agente reductor para descomponer el mineral, conducir otros elementos como gases o escoria y dejando sólo el metal detrás. El agente reductor es comúnmente una fuente de carbono tal como coque, o en los primeros tiempos de carbón. El carbono elimina el oxígeno del mineral, dejando tras de metal elemental. El carbono se oxida por lo tanto en dos etapas, primero la producción de monóxido de carbono y dióxido de carbono a continuación. Como la mayoría de los minerales son impuros, a menudo es necesario el uso de flujo, tal como piedra caliza, para eliminar la ganga roca acompaña como escoria. Plantas para la reducción electrolítica de aluminio también se denominan en general como hornos de fundición. Estos no se funden óxido de aluminio pero en su lugar se disuelven en fluoruro de aluminio. Normalmente se utilizan electrodos de carbono, pero nuevos diseños fundiciones utilizan electrodos que no se consumen en el proceso. El producto final es de aluminio fundido.
Proceso Fundición implica algo más que fundir el metal de su mineral. La mayoría de los minerales son un compuesto químico del metal con otros elementos, tales como oxígeno, azufre, carbono y oxígeno juntos. Para producir el metal, estos compuestos tienen que someterse a una reacción química. Por lo tanto, de fundición consiste en utilizar sustancias reductores adecuados que se combinan con los elem entos oxidantes para liberar el metal. ASADO
En el caso de los carbonatos y sulfuros, un proceso llamado "unidades" de asar el carbono o azufre no deseados, dejando un óxido, que puede ser reducido directamente. Tostado se lleva a cabo por lo general en un ambiente oxidante. Algunos ejemplos prácticos:
Malaquita, un mineral común de cobre, es principalmente carbonato de cobre. Este mineral se somete a descomposición térmica de CuO y CO2 en varias etapas entre 250C y 350C. El dióxido de carbono es expulsado a la atmósfera, dejando óxido de cobre que puede ser reducido directamente al cobre como se describe en la siguiente sección titulada Reducción. Galena, el mineral más común de plomo, se llevan principalmente principalmente sulfuro. El sulfuro se oxida a un sulfito que se descompone térmicamente en óxido de plomo y el gas de dióxido de azufre. El dióxido de azufre es expulsado, y el óxido de plomo se reduce de la siguiente manera.
REDUCCIÓN
La reducción es el paso final, de alta temperatura de fusión. Es aquí que el óxido se convierte en el metal elemental. Un entorno de reducción de tira de los átomos de oxígeno finales del metal en bruto. La temperatura
requerida varía en un rango muy grande, tanto en términos absolutos, y en términos del punto de fusión del metal base. Algunos ejemplos:
óxido de hierro se convierte en hierro metálico en aproximadamente 1250C, casi 300 grados por debajo del punto de fusión del hierro de 1538C óxido de mercurio se convierte en vapor de mercurio cerca de 550 º C, unos 600 grados por encima del punto de fusión de mercurio-38C
Flujo y escoria puede proporcionar un servicio secundario después de la etapa de reducción es completa: Proporcionan una cubierta fundido en el metal purificado, evitando que entre en contacto con el oxígeno, mientras que todavía es lo suficientemente caliente como para oxidar fácilmente. FUNDENTES
Los flujos se utilizan en la fundición para diversos fines, entre los que catalizan las reacciones deseadas y vinculantes químicamente a las impurezas no deseadas o productos de reacción. El óxido de calcio, en forma de cal, se utiliza a menudo para este propósito, ya que podría reaccionar con el dióxido de carbono y dióxido de azufre producido durante el tostado y la fundición para mantenerlos fuera del entorno de trabajo.
Historia De los siete metales conocidos en la antigüedad sólo el oro se produjo regularmente en forma nativa en el medio natural. Los otros - cobre, plomo, plata, estaño, hierro y mercurio - se producen principalmente como minerales, aunque el cobre se encuentra ocasionalmente en su estado nativo en cantidades comercialmente significativas. Estos minerales son principalmente carbonatos, sulfuros u óxidos de metal, mezcladas con otros componentes tales como sílice y alúmina. Asar el carbonato y minerales de sulfuro en el aire los convierte en óxidos. Los óxidos, a su vez, se funden en el metal. El monóxido de carbono era el agente reductor de elección para la fundición. Se produce fácilmente durante el proceso de calentamiento, y como un gas entra en contacto íntimo con la mena. En el Viejo Mundo, los humanos aprendieron a fundir metales en la prehistoria, hace más de 8000 años. El descubrimiento y el uso de los metales "útiles" - de cobre y bronce en un primer momento, y luego limar algunos milenios más tarde - tuvo un enorme impacto en la sociedad humana. El impacto fue tan penetrante que los eruditos tradicionalmente dividen la historia antigua en la Edad de Piedra, Edad de Bronce y la Edad de Hierro. En las Américas, las civilizaciones pre-incas de los Andes centrales de Perú habían dominado la fundición del cobre y de la plata por lo menos seis siglos antes de la primera llegada de los europeos en el siglo 16. ESTAÑO Y PLOMO
En el Viejo Mundo, los primeros metales fundidos son el estaño y el plomo. Las primeras conocidas cuentas de plomo fundido se encontraron
en el sitio Hyk atal en Anatolia, y datan de aproximadamente 6500 aC, pero el metal pueden haber sido conocidos antes. Desde el descubrimiento ocurrió varios milenios antes de la invención de la escritura, no hay constancia escrita de cómo se hizo. Sin embargo, el estaño y el plomo pueden ser fundidos mediante la colocación de los minerales en un fuego de leña, dejando la posibilidad de que el descubrimiento puede haber ocurrido por casualidad. Aunque el plom o es un metal común, su descubrimiento tuvo un im pacto relativamente pequeño en el mundo antiguo. Es demasiado blando para ser usado para armas o para elementos estructurales. Sin embargo, ser fácil de lanzar y dar forma, llegó a ser ampliamente utilizado en el mundo clásico de la antigua Grecia y la antigua Roma para las tuberías y el almacenamiento de agua. También se utiliza como un mortero en edificios de piedra, y como material de escritura. Estaño era mucho menos común que el plomo y es sólo ligeramente más duro, y tenía un impacto aún menor por sí mismo. COBRE Y BRONCE
Después de estaño y plomo, el siguiente metal a fundir parece haber sido el cobre. ¿Cómo se produjo el descubrimiento es un asunto de mucho debate. Las fogatas son alrededor de 200 C por debajo de la temperatura necesaria para que, por lo que se ha conjeturado que la primera fundición de cobre puede haberse logrado en los hornos de cerámica. El desarrollo de la fundición de cobre en los Andes, que se cree para haber ocurrido independientemente de que en el Viejo Mundo, puede haber ocurrido de la misma manera. La evidencia más temprana actual de la fundición de cobre, que data de entre 5500 aC y 5000 aC, ha sido encontrado en Plocnik y Belovode, Serbia. Una cabeza de maza encontrada en Can Hasan, Turquía y datado en 5000 aC, una vez que cree que es la evidencia más antigua, ahora parece ser martillado cobre nativo. Mediante la combinación de cobre con estaño y/o arsénico en las proporciones adecuadas, se obtiene de bronce, una aleación que es significativamente más duro que el cobre. El primero de cobre/bronce arsénico fecha de 4200 aC en Asia Menor. Las aleaciones de bronce incas también eran de este tipo. El arsénico es a menudo una impureza en los minerales de cobre, por lo que el descubrimiento podría haber sido hecha por accidente; pero eventualmente minerales de arsénico-cojinete se añaden intencionadamente durante la fundición. Cobre/estaño bronce, más duro y más duradero, se han desarrollado en torno a 3200 antes de Cristo, también en Asia Menor. El proceso a través del cual los herreros aprendieron a producir bronces de cobre/estaño es una vez más un misterio. El primero de estos bronces fueron probablemente un accidente afortunado de la contaminación lata de minerales de cobre, pero en el año 2000 antes de Cristo, sabemos que el estaño se está explotando a propósito para la producción de bronce. Esto es sorprendente, dado que el estaño es un metal semi-rara, e incluso
un rico mineral de casiterita tiene solamente 5% de estaño. Asimismo, se requiere de habilidades especiales para encontrar y localizar los filones más ricos. Sin embargo, las medidas que se tomaron para aprender acerca de estaño, estos se enti enden completamente en el año 2000 antes de Cristo. El descubrimiento del cobre y la producción de bronce tenía un impacto significativo en la historia del Viejo Mundo. Metales eran lo suficientemente duro para fabricar armas que eran más pesados, más fuerte y más resistente a los daños por impacto relacionado a su madera, hueso, piedra o equivalentes. Durante varios milenios, el bronce fue el material de elección para las armas tales como espadas, dagas, hachas y lanzas y flechas puntos, así como los equipos de protección, tales como escudos, cascos, espinilleras y demás chalecos antibalas. Bronce también suplantó piedra, madera y materiales orgánicos en todo tipo de herramientas y utensilios para el hogar, tales como cinceles, sierras, hachas, clavos, tijeras de hoja, cuchillos, agujas de coser y alfileres, jarros, ollas y calderos, espejos, arneses de caball o , y mucho más. Estaño y el cobre también ha contribuido a la creación de redes comerciales que abarcan grandes áreas de Europa y Asia, y tuvo un efecto importante en la distribución de la riqueza entre los individuos y las naciones. TEMPRANO LA FUNDICIÓN DE HIERRO
¿Dónde y cómo la fundición de hierro fue descubierto es ampliamente debatido y sigue siendo incierto debido a la significativa falta de producción reciente. Sin embargo, existe cierto consenso en que la tecnología del hierro se originó en el Cercano Oriente, tal vez en Anatolia oriental. En el Antiguo Egipto, en algún lugar entre el Tercer Periodo Intermedio y la dinastía 23, hay indicios de trabajo de hierro. Significativamente, sin embargo, no hay evidencia para la fundición de hierro a partir del mineral ha sido atestiguado a Egipto en cualquier período. Hay una posibilidad adicional de la fundición de hierro y de trabajo en África occidental en 1200 antes de Cristo. Además, se encontraron muy tempranos casos de acero al carbono como en la prod ucción de alrededor de 2000 años antes del presente, en el noroeste de Tanzania, con base en los principios de precalentamiento complejos. Estos descubrimientos son significativos para la historia de la metalurgia. Mayoría de los primeros procesos en Europa y África involucrados mineral de hierro de fundición en un bloomery, donde la temperatura se mantiene lo suficientemente baja de manera que el hierro no se derrite. Esto produce una masa esponjosa de hierro llamado floración, que luego tiene que ser consolidada con un martillo. La evidencia más temprana hasta la fecha para la fundición bloomery de hierro se encuentra en Tell Hammeh, Jordania y fechas a 930 antes de Cristo. MÁS TARDE LA FUNDICIÓN DE HIERRO
Desde el período medieval, el proceso de reducción directa en bloomeries comenzó a ser reemplazado por un proceso indirecto. En este sentido, un
alto horno se utiliza para hacer lingotes de hierro, que luego tuvo que someterse a un nuevo proceso para hacer forgeable barra de hierro. Los procesos para la segunda etapa incluyen clarificantes en una fragua galas y, a partir de la Revolución Industrial, el encharcamiento. Sin embargo, ambos procesos se han quedado obsoletas, y el hierro forjado es ahora casi no hicieron. En su lugar, de acero suave se produce a partir de un convertidor Bessemer o por otros medios.
Los metales básicos Los minerales de metales de base son a menudo sulfuros. En los últimos siglos, se han utilizado hornos de reverbero. Éstos mantienen el combustible y la carga que se funden por separado. Tradicionalmente, estos fueron utilizados para llevar a cabo la primera etapa: formación de dos líquidos, uno de una escoria que contiene óxido de la mayor parte de los elementos de impurezas, y el otro un mate de sulfuro que contiene el sulfuro de metal valioso y algunas impurezas. Estos hornos de "reverberación" son hoy de 40 m de largo, 3 m de altura y 10 m de ancho. Combustible se quema en un extremo y el calor funde concentrados de sulfuro de la seca, que se alimenta a través de las aberturas en el techo del horno. Los escoria flota en la parte superior de la mate más pesado, y se retira y desecha o reciclados. El sulfuro de mate se envía a continuación al convertidor. Los detalles exactos del proceso variará de un horno a otro dependiendo de la mineralogía del yacimiento del que procede el concentrado. Hornos más recientes han sido diseñados sobre la base de fundición de baño, tapa de chorro de lanza fundición, fundición flash y altos hornos. Algunos ejem plos de baño de fundiciones incluyen el horno Noranda, el horno Isasmelt, el reactor Teniente, la fundición Vunyukov y la tecnología SKS para nombrar unos pocos. Top chorro de lanza de fundiciones incluye el reactor de fundición de Mitsubishi. Flash cuenta fundiciones de más del 50% de la del mundo fundiciones de cobre. Hay muchas más variedades de fundiciones, incluido el Kivset, Ausmelt, Tamano, EAF y BF.
