PROCESO DE FABRICACION DE METALES Metales ferrosos 1. EL HIERRO: El acero es una aleación de hierro y carbono máximo 2.11% 2.11% de carbono), al cual se le adicionan variados elementos de de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas mecánicas específicas específicas para su iferente utili!ación en en la industria.
1.1.
Extracci!:
Extracci! "el #ierro "e las $i!as: "anto anto si se trata de una mina subterránea o una mina a cielo abierto. 1. El primer paso será hacer explotar la roca con explosivos como la dinamita. 2. El material #ue se ha soltado $racias a la explosión se car$a en camiones.
"odos los pasos #ue si$uen tienen como obetivo separar la parte del mineral #ue tiene hierro conocida como la mena, de la tierra, rocas y otras impure!as conocida como $an$a. $an$a. &ara ello debemos reali!ar reali!ar las si$uientes operaciones' (. os camiones se hacen pasar por arcos detectores de m etal, de esa forma descartamos a#uellos #ue no tienen metal, los cuales directamente son eliminados. os camiones #ue si tienen metal son llevados a la planta de tratamiento en la #ue se reali!an los si$uientes pasos' *. &rimero se trituran las rocas, para facilitar la separación de la mena y la $an$a. +. inalmente se pueden eliminar parte de las impure!as mediante imanes o mediante flotación se aprovecha #ue el hierro pesa más #ue las rocas, o pueden emplearse deter$entes #ue se pe$an al hierro y lo hacen flotar.
-on todos estos pasos se puede conse$uir hierro con una pure!a aproximadamente del /%, es decir, a0n nos #ueda un (/% de impure!as, lo cual es un porcentae todavía muy importante #ue debemos se$uir
eliminando debido #ue las anteriores solo fueron extraidas las impure!as por propiedades fisicas.
O%te!ci! "el arra%io: En el apartado anterior conse$uimos un concentrado de hierro del /%, pero a0n no es suficiente, necesitamos eliminar a0n más im pure!as. &ara ello utili!amos el alto horno #ue recibe este nombre por sus dimensiones, ya #ue puede lle$ar a tener una altura de / metros. 3u4 introducimos en el alto horno5'
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Hierro: &rocedente de la mina o tambi4n de la chatarra 6coches,
electrodom4sticos,...).
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Car%! "e co'(e: -irve para' 7onvertir el óxido de hierro en hierro puro. 8l #uemarse proporciona calor al horno.
9a a ser el elemento #ue va a acompa:ar al hierro para formar la aleación de acero o fundición.
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F(!"e!te: -obre todo es carbonato cálcico #ue se me!cla con las impure!as y las hace menos pesadas. &odemos decir #ue es el deter$ente #ue utili!amos para limpiar el hierro.
el proceso sider0r$ico obtenemos'
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Escoria: Es la me!cla de fundente e impure!as, dicha me!cla al pesar menos se #ueda en la parte superior del horno.
Arra%io: Es la me!cla de hierro, el carbón #ue no se ha #uemado y ; al$unas impure!as #ue a0n no se han podido eliminar. Esta me!cla pesa más #ue la escoria por lo #ue se #ueda en la parte baa del horno. En la parte inferior hay un orificio #ue se llama pi#uera de arrabio por donde sale esta me!cla
). EL ACERO: El acero es una aleación de hierro y carbono máximo 2.11% de carbono), al cual se le adicionan variados elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su diferente utili!ación en la industria.
Extracci! "el #ierro $e"ia!te recicla*e "el acero: &ara poder ser utili!ados en los pasos #ue vamos a ver a continuación debemos terminar compactando los tro!os de hierro obtenidos para conse$uir nuevamente pe#ue:as rocas, a este le denominamos sinteri!ado. En $eneral, el reciclae de metal es una industrial piramidal #ue cuenta con muchas empresas pe#ue:as en la base #ue suministran chatarra a $randes multinacionales en la parte superior de la pirámide. El reciclae del acero se lleva a cabo en al$unos o todos de los si$uientes pasos' 7lasificación' ado #ue los imanes atraen el acero, este metal puede separarse fácilmente de otras materias reciclables como el papel en una planta de reciclae #ue cuente con cintas ma$n4ticas.
1.).
Procesa"o:
&ara poder producir acero, las industrias $eneralmente utili!an uno de dos procesos, cada proceso utili!a diferentes materiales y tecnolo$ía. Estos dos procesos principales para hacer acero son' ;
El horno de oxí$eno básico
;
El horno de arco el4ctrico
El +roceso "e Hor!o "e Ox,-e!o Bsico: =ásicamente funde hierro rico en carbono #ue se transforma en acero, su proceso se distin$ue por los si$uientes pasos'
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El hierro es fundido en un horno, posteriormente es vertido en un contenedor $rande para reali!arle un pre;tratamiento llamado contenedor =>. Este pre; tratamiento consiste en tratar al metal para reducir la car$a de a!ufre, silicio y fósforo. a cantidad de impure!as #ue se #uita del metal determina la calidad final del acero fabricado. El proceso => se distin$ue por hacer uso de hierro vieo para fabricar acero nuevo, así #ue es necesario balancear la car$a del acero nuevo con hierro vieo, se hace en una proporción aproximada de +/% de cada tipo de metal. ?na ve! en el contenedor, se le inyecta oxi$eno @@% puro dentro del acero y hierro, se #uema el carbono disolvi4ndose en el acero para formar monóxido de carbono y dióxido de carbono, causando #ue la temperatura suba cerca de los 1//A7. 7uando es fundido, el metal reduce su contenido de carbono y ayuda a remover los indeseados elementos #uímicos. Este es el uso del oxí$eno es este proceso. -e me!cla cal viva o dolomita para formar un tipo de residuo #ue absorbe las impure!as en el proceso de fabricación del acero El recipiente de =>- se inclina de nuevo y el acero se vierte en un ca!o $i$ante. El acero se refina en este horno, mediante la adición de productos de aleación para dar a las propiedades de aceros especiales re#ueridos por el cliente. 8 veces, ar$ón o nitró$eno $aseoso. El acero ahora contiene /.1;1% de carbono. 7uanto más carbono en el acero, más duro es, pero tambi4n es más frá$il y menos flexible. espu4s el acero se retira del recipiente de =>-, los residuos llena de impure!as, se separan y enfrían.
Proceso "e Hor!o "e Arco El/ctrico: =ásicamente se hace uso de la electricidad para fabricar acero a partir de casi el 1//% de acero vieo para fabricar acero nuevo. El proceso consiste en los si$uientes pasos'
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os residuos de metal son colocados en un contenedor el cual se compone por residuos de chatarra de autos, línea blanca y con hierro fundido para mantener el e#uilibrio #uímico. a chatarra es colocada en una cesta donde se reali!a un pre; calentamiento y será llevada al horno E8 donde se deará caer esta chatarra. Es $enerada una $ran cantidad de ener$ía a la hora de dear caer la chatarra en el horno E8. ?na ve! car$ado el horno con la chatarra de metal se colocan unos electrodos #ue serán alimentados de electricidad por el horno de arco #ue permitirán triturar el metal empe!ando por la parte superior, voltaes inferiores son seleccionados para esta primera parte de la operación para prote$er el techo y las paredes del calor excesivo y da:o de los arcos el4ctricos. ?na ve! #ue los electrodos han lle$ado a la $ran fusión en la base del horno y los arcos están prote$idos por la chatarra de metal, el voltae se puede aumentar. Esto permite #ue se funda más rápido el metal. ?na parte importante de la producción de acero es la formación de escoria, #ue flota en la superficie del acero fundido. esta escoria por lo $eneral consiste de metales óxidos, y ayudan a #uitar las impure!as del metal. ?na ve! hecho este primer proceso de fundición puede volver se a car$ar el horno y fundirse, despu4s de este proceso se puede revisar y corre$ir la composición #uímica del acero. 7on la formación de escoria se pueden eliminar las impure!as de silicio, a!ufre, fósforo, aluminio, ma$nesio y calcio. a eliminación de carbono tiene lu$ar despu4s de #ue estos elementos se han #uemado, ya #ue tienen mayor afinidad al oxí$eno. os metales #ue tiene una afinidad más pobre de oxí$eno #ue el hierro, tales como el ní#uel y cobre, no se pueden #uitar a trav4s de la oxidación y debe ser controlado a trav4s del tratamiento #uímico solo de la chatarra. ?na ve! #ue la temperatura y la #uímica son correctas, el acero se extrae en un ca!o pre;calentado a trav4s de la inclinación del horno. &ara al$unos tipos de acero especiales, incluyendo el acero inoxidable, la escoria se vierte en el contenedor, así, para ser tratado en el horno para recuperar los valiosos elementos de aleación.
& Mol"ea"o: se solía usar para elementos de formas compleas, difíciles de obtener con uniones remachadas o atornilladas. a aparición de la soldadura ha reducido mucho su uso. Boy se usa en pie!as muy car$adas y con
posibilidad de $iro o desli!amiento sobre otras 6por eemplo aparatos de apoyo). &resenta problemas de falta de homo$eneidad, debi4ndose radio$rafiar o comprobar por ultrasonidos las pie!as. "iene mayor resistencia a tracción y flexión #ue la fundición pero mucho m enos #ue el acero laminado.
& For*a"o: se trabaa sobre el acero en caliente por aplastamiento con un martillo pilón. -u uso se limita tambi4n a !onas especiales con esfuer!os altos y compleos 6apoyos). &resenta una buena homo$eneidad y resistencia.
& Trefila"o: tienen alta resistencia 6Cr D 12/// a 1/// $Fcm2). -e usan en cables de construcción y hormi$ón pretensado.
Metales !o ferrosos 1. EL COBRE Extracci! 0 Procesa"o -
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Exploración $eoló$ica' es la primera etapa, y sin ella, nin$una otra etapa posterior tendría sentido. 8#uí, se identifica #ue hay un yacimiento con mineral suficiente para ser trabaado, se determinan sus características y se establece la forma de explotarlo. Extracción, car$uío y transporte' teniendo claro #ue existe un yacimiento, se decide comen!ar a trabaar en 4l. as rocas y los minerales adecuados se extraen de la mina y son transportadas a la planta donde contin0an los demás procesos de producción. 7hancado' Es la etapa en la #ue $randes má#uinas reducen el tama:o del material extraído en la mina a porciones cada ve! más pe#ue:as y compactas, de no más de 1,+ pul$adas. icho material se ordena apilándolo. Basta a#uí no hay diferencias, sin embar$o, de a#uí en más, existen diferentes procesos productivos, dependiendo si el cobre se encontró en la naturale!a combinado con oxí$eno 6oxidado) o a!ufre 6sulfurado). Generalmente en los yacimientos, el cobre oxidado se encuentra más superficialmente.
Procesos +ara la extracci! "el co%re oxi"a"o -
Lixiiaci!: as pilas de material minerali!ado se rie$an con una solución de a$ua con ácido sulf0rico #ue disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre.
Esta solución escurre a trav4s de la pila, se reco$e, lue$o se purifica y se concentra antes de llevarla a la electro obtención.
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Electro o%te!ci!: Es una electrólisis, es decir un proceso mediante el cual se separa un compuesto ;cobre, en este caso;, de otros, usando para ello la electricidad.
8sí, se recupera el cobre desde la solución desarrollada en la lexiviación, obteni4ndose cátodos de la más alta pure!a 6@@,@@%).
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Cto"os: os cátodos obtenidos son examinados cuidadosamente.
8#uellos seleccionados son apilados, pesados y embalados para su despacho, el #ue se reali!a mediante trenes y camiones a los puertos de embar#ue.
Procesos +ara la extracci! "el co%re s(lf(ra"o -
Molie!"a: mediante molinos se contin0a reduciendo las partículas de mineral hasta obtener un tama:o máximo de 1/ micrones 6/,1mm). 7on esto se forma una pulpa con a$ua y reactivos #ue se lleva a la flotación.
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Flotaci!: en esta etapa se $enera espuma, cuyas burbuas atrapan el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa.
ue$o de varios ciclos, se recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre #ue contin0a su purificación.
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F(!"ici!: para separar el cobre de otros minerales e impure!as, el concentrado de cobre seco se trata a $randes temperaturas en hornos especiales.
ue$o de varios procesos se obtiene cobre H8 6refinado a fue$o) el #ue es moldeado en placas de un peso aproximado de 22+ $, l lamadas ánodos.
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Electro refi!aci!: los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. e este proceso se obtienen cátodos de alta pure!a. @@,@@ % de cobre.
). EL AL2MINIO Extracci! 0 Procesa"o El aluminio se puede extraer de la =auxita, por los si$uientes procesos' 1. Iediante el proceso =ayer se transforma la =auxita en 8l0mina, y a continuación
2. Iediante electrólisis se transforma la 8l0mina En 8luminio
3. EL ESTA4O Extracci! 0 Procesa"o ALEACIONES BRONCE -e obtiene al me!clar co%re 0 esta5o. Es mucho más duro #ue el cobre y se utili!a por eemplo para h4lices de barco, campanas, ornamentación
Procesa"o 1. Iodelado ori$inal en barro, escayola u otro material. 2. "oma del molde principal, $eneralmente en escayola. ?na ve! fra$uado, se retira el n0cleo 6modelo ori$inal). (. El molde Jne$ativoJ se llena con cera para producir un JpositivoJ de este material. *. -e recubre la cera con una me!cla de arcilla. ?na ve! seca, se lleva a horno, donde la cera se funde y se JpierdeJ. +. En el caso de obetos pe#ue:os, el nuevo molde sirve directamente para el colado del bronce. &ara pie!as mayores, es habitual llenarlo con una capa de cera #ue formará una película del espesor deseado para el bronce, y el interior 6macho) se rellena con material refractario. "odo el proceso re#uiere la colocación de aireadores, canales de colado y diversos cuidados para obtener una colada homo$4nea. K. 8cabado #ue incluye limado de imperfecciones, aspere!as y pulido de la pie!a. . &átina, mediante la aplicación de distintos ácidos y calentamiento a soplete para a$ili!ar la oxidación.
LATON Lat!: -e obtiene al me!clar co%re 0 6i!c. -e utili!a en artículos de ferretería 6bisa$ras, tornillos,....), tambi4n como ornamentación.
Procesa"o HO7ALATA
Ho*alata: ormada por una fina capa de esta5o #ue se unta a una capa de acero. -e utili!a para envasar alimentos.
Procesa"o D2RAL2MINIO 7uando al al($i!iose le a:aden otros componentes 6 co%re8 $a!-a!eso8 $a-!esio8 silicio) #ue le hacen más duro. -e emplea en la construcción de aviones, bicicletas de alta calidad, coches de competición,...
Procesa"o CORDON DE SOLDAD2RA Es una me!cla de esta5o 0 +lo$o, se utili!a para soldar 6unir) metales.
Procesa"o
