Refinación y Fundición

FECHA : 03/03/2017 

FUNDICIÓN Y REFINACION EN LA MINERÍA

1.- INTRODUCCIÓN De los siete metales conocidos en la antigüedad (oro, plata, cobre, estaño, plomo, mercurio y hierro) solo el oro se encuentra regularmente en forma nativa en la naturaleza. Los demás se encuentran principalmente formando parte de minerales, aunque todos ellos pueden aparecer en pequeñas cantidades en forma nativa (comercialmente insignificantes). Estos minerales son principalmente óxidos, sulfuros y carbonatos del metal mezclados con otros componentes como sílice y alúmina. Al calcinar los carbonatos y sulfuros en contacto con el aire se convierten en óxidos. Los óxidos no necesitan transformación previa en el proceso de fundición. El monóxido de carbono (CO) era (y es) el principal agente reductor elegido para la fundición. Se produce fácilmente durante el proceso de combustión usado para calentar los minerales en el horno y como es un gas entra en contacto con la mena mineral directamente 1. Esto implica que los diferentes metales necesitan ser refinadados, es decir separados de otros elementos metálicos que están junto al metal de interés, hasta lo más puro posible de tal manera pueda tener más valor y posteriormente ser fundido para tener resultados en lingotes de oro, plata, estaño, plomo, mercurio hierro, etc. En el ámbito de la industria minera boliviana uno de los grandes problemas que atraviesa la minería boliviana es la incapacidad para fundir los concentrados de mineral que produce y que contribuiría a subir el valor de exportación, en ese sentido en las condiciones actuales, la exportación de minerales, principalmente de plomo, plata y zinc, se pierde hasta un 43% de su valor bruto porque debe ser fundida en el extranjero2. Se estima además que más del 80% de la exportación de minerales del país está compuesta por concentrados concentrados de mineral, es decir productos productos con muy bajo valor en en 1

Wikipedia, Fundición (metalurgia), obtenido (metalurgia),  obtenido de: (www.wikipedia.org), consultada (27 de marzo de 2017), anónimo. 2 Ramos,

S. P. (2015) Grupo Nueva de Economía, La minería en Bolivia, Bolivia , obtenido de: http://nuevaeco http://nuevaeconomia.com.bo/gne.co nomia.com.bo/gne.com.bo/?p=1339, m.bo/?p=1339, (27 de marzo de 2017). Bolivia.

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el mercado internacional al no ser metálicos (barras o lingotes obtenidos de la fundición). “Bolivia ni siquiera llegó a la etapa de la fundición en todos sus concentrados” ya que menos del 20% del mineral que se exporta es fundido y peor aún, por falta de este proceso, el Estado no recibe el total de las regalías producto de la venta de los minerales ya que su valor se reduce por los costos de operación realizados en otro país. Bolivia arrastra esta odisea de la fundición desde la nacionalización de las minas a los barones del estaño  –  Hochschild, Patiño y Aramayo- y en la actualidad existen muchos tropiezos que impiden que pueda concretar ese largo anhelo. No solo fue la voluntad política sino la acción y presión de varios sectores que logró que Bolivia cuente  –al menos- con fundiciones de estaño y antimonio.

2.- DESARROLLO Para abarcar el tema de refinación y fundición, que son dos pasos consecuentes en el proceso de la industrialización de los metales (minerales), es fundamental conceptualizar a qué se está refiriendo estos dos términos en la jerga (lingo) de la industria minera.

2.1.- Fundición Fundición (metalurgia). La fundición es una forma de metalurgia extractiva. El proceso de fundición implica calentar y reducir la mena mineral para obtener un metal puro, y separarlo de la ganga y otros posibles elementos. ... en los demás minerales), dejando el metal en su forma elemental. Además se dice de las instalaciones metalúrgicas en la que se funden metales para fabricar lingotes, darles una forma determinada, colado sobre molde apropiado y posterior solidificación dentro de él.

2.2.- Refinación Es la eliminación de impurezas de metales en bruto. Después de la extracción de materias primas, metales en bruto son entre 96 y 99 por ciento de pureza del principal metal, siendo el resto impurezas. Metales en bruto no puede ser utilizado por la industria en esta etapa debido a la característica inferior en propiedades físicas, químicas, y propiedades mecánicas. Las impurezas que se encuentran en metales en bruto pueden tener un valor elevado en sí mismos, el oro y la plata recuperable de cobre, por ejemplo, pagar el costo total del proceso de refinación 3. Por otro lado, según el diccionario de Larousse lo exhibe que es proceso de industrial mediante el cual se hace más puro o sustancia eliminado sus impurezas 4.

Los tres métodos básicos de refinación son pirometalúrgico, electrolítico y químico. Todos estos métodos se basan en las propiedades distintivas de los elementos individuales, como la temperatura de fusión, la densidad, y la electronegatividad. Los metales puros se obtienen frecuentemente mediante el empleo de varios métodos de refinación en sucesión,

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A. Minería Urbana, obtenido de: https://mineriaurbana.org/2014/03/03/refinacion-demetales/ç, consultada (27 de marzo de 2017), anónimo. 4 Larousse, Diccionario Enciclopédico (2010), ISBN: 978-607-4-00146-4. 16ta Ed. Colombia.

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Refinación pirometalúrgica La refinación pirometalúrgico, que se lleva a cabo a una alta temperatura en una masa fundida, tiene un número de variaciones. Refinación de oxidación se basa en la tendencia de algunas impurezas para formar compuestos con O, S, Cl, F y que son más estables que los compuestos de la principal metal y estos elementos. Esta técnica se utiliza para refinar Cu, Pb, Zn y Sn. Por ejemplo, cuando una corriente de aire es forzado a través del cobre fundido, los óxidos se forman mezclas de Fe, Ni, Zn, Pb, Sb, As, y Sn, ya que las mezclas tienen una mayor tendencia a reaccionar con el oxígeno que el cobre; la óxidos de subir a la superficie del tanque y se retiran.

Fusión y separación por densidad (Licuefacción).   Separación se basa en las diferencias en las temperaturas de fusión y densidades de componentes de la aleación y en el bajo nivel de solubilidad mutua de los componentes. Por ejemplo, cuando el plomo crudo fundido se enfría, los cristales de cobre (escoria) separar a cabo a temperaturas establecidas y, debido a su baja densidad, flotan en la superficie y se puede quitar. Este método se utiliza para eliminar Cu, Ag, Au, Bi y de plomo crudo, para eliminar el Fe, Cu, Pb y de Zinc en bruto, y para refinar estaño y otros metales.

Recristalización fraccionada. Utiliza la diferencia en las solubilidades de un aditivo metálico en las fases sólida y líquida y la lenta difusión de impurezas en la fase sólida. Este método se utiliza en la producción de materiales semiconductores y en la preparación de los metales de alta pureza, sino que se emplea en la zona de fusión, la metalurgia del plasma, la eliminación de los cristales individuales a partir de una masa fundida, y la dirigida cristalización.

Destilación. Se basa en la diferencia entre el punto de ebullición del metal principal y la de las impurezas. Refinación se lleva a cabo como un proceso continuo en el que el reflujo se repite volatilización y condensación de la fracción que se separa muchas veces. Rectificación se puede acelerar considerablemente si se realiza en un vacío. Este método tiene aplicación en la eliminación de Cd de Zn o Zn de Pb, en la separación de Al y Mg, Ti y en la metalurgia. La filtración a vacío de un metal líquido a través de filtros de cerámica elimina las impurezas sólidas suspendidas; el proceso se utiliza en metalurgia Sn. Cuando el acero es refinado en una cuchara de colada con escoria sintética líquida, la superficie de contacto del metal y la escoria es apreciablemente mayor (debido a la mezcla), que cuando los procesos de refinación se lleva a cabo en un agregado de fusión. Esto mejora enormemente la eficiencia de desulfuración, defosforación, y desoxidación de metales en la eliminación de impurezas no metálicas. Los gases inertes son soplados a través de acero fundido en un procedimiento de refinado que elimina suspendidas partículas de escoria u óxidos sólidos del metal. Las impurezas se adhieren a las burbujas de gas y f lotan en la superficie de la masa fundida.

Refinación electrolítica.  Refinación electrolítica, la electrólisis de soluciones acuosas o sal se funde, produce metales de alta pureza. Se utiliza para la purificación completa de la mayoría de los metales no ferrosos. Refinación electrolítica con ánodos solubles implica la disolución del ánodo de los metales a ser purificada y la deposición de los metales puros en el cátodo, en este proceso, los electrones del circuito externo son capturados por iones del metal principal. La electrólisis puede ser utilizado para separar los metales debido a que

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el principal metal y mezclas de los tienen diferentes potenciales electroquímicos. Por ejemplo, el potencial de electrodo estándar relativa de Cu a un electrodo normal de hidrógeno-toma como cero-es + 0,346; los valores de Au y Ag son mayores, y las de Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn y Co son negativos. Durante la electrólisis, el cobre se deposita en el cátodo, los metales nobles no se disuelven sino que se depositan en el fondo de la celda electrolítica como una suspensión, y metales con potenciales de electrodo negativas se acumulan en el electrolito, que se lim pia periódicamente. Ocasionalmente-en la hidrometalurgia del zinc, por ejemplo-refinación electrolítica se realiza utilizando ánodos insolubles. Aquí, el metal principal es en una solución de la que las impurezas se retiran cuidadosamente de antemano, y durante la electrólisis se deposita en el cátodo como una masa compacta.

Refinado químico. La refinación química se basa en las diferentes solubilidades de un metal y sus impurezas en soluciones ácidas o alcalinas. Las impurezas se acumulan gradualmente en una solución y se eliminan por medios químicos, tales como la hidrólisis, la cementación, la formación de compuestos escasamente solubles, y purificación por extracción o de intercambio iónico. El refinado de metales nobles es un ejemplo de refinado químico. El oro (Au) se refina en ebullición sulfúrico o ácido nítrico; Cu, Ag, y otras impurezas metálicas se disuelven, mientras que el oro purificado, que es inmune al ataque con ácido, permanece como un residuo insoluble.

3.- CONCLUSINES 

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El tema de la fundición y la refinación es importante para los países donde se realiza explotación de los metales, puesto que a partir de la fundición y refinación, pueden generar más ingresos tanto para la empresa como también para las arcas del Estado vía contribución en el tema de las obligaciones tributarias. Además en los países primarios exportadores de los minerales, el sector y la industria minera es la que genera mayor empleo directo e indirecto. Es importante la fundición y la refinación, ya que gracias a este proceso de la industrialización, en mundo puede gozar de sus diferentes usos. En Bolivia, el tema de la industrialización es uno de los temas pendientes. Fundición y refinación, es una de las etapas de la industrialización que purifica y las moldea para obtener, lingotes de m etales.

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REFERENCIAS Wikipedia, Fundición (metalurgia), obtenido de www.wikipedia.org, consultada (27 de marzo de 2017), anónimo. Ramos, S. P. (2015) Grupo Nueva de Economía, La minería en Bolivia, obtenido de: http://nuevaeconomia.com.bo/gne.com.bo/?p=1339, (27 de marzo de 2017). Bolivia. Proto, A. Minería Urbana, obtenido de: https://mineriaurbana.org/2014/03/03/refinacionde-metales/ç, consultada (27 de marzo de 2017), anónimo.

Castro, G. (2009), Fundiciones, Departamento de Ingeniería Mecánica F.I.A.B. Larousse, Diccionario Enciclopédico (2010), ISBN: 978-607-4-00146-4. 16ta Ed. Colombia.

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