Unidad 1 - Minerales y tratamientos térmicos

Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149

Metalurgia Extractiva Unidad N° 1 “Introducción” Contenido Minerales ................................................................................................................................. 2 Definición.............................................................................................................................. 2 Composición química ............................................................................................................ 2 Criterios económicos de usos ................................................................................................ 2 Preparación de los minerales ................................................................................................... 3 Generalidades ....................................................................................................................... 3 Tratamiento térmico de los minerales ................................................................................... 4 Secado .............................................................................................................................. 4 Calcinación ........................................................................................................................ 6 Tostación .......................................................................................................................... 6 Aglomeración .................................................................................................................. 10 Fusión ............................................................................................................................. 12 Refinación ....................................................................................................................... 16 Métodos Generales de Elaboración de los Metales................................................................ Metales................................................................ 17 Generalidades ..................................................................................................................... 17 Tratamiento de los minerales nativos .................................................................................. 17 Tratamiento de óxidos y carbonatos ................................................................................... 17 Tratamiento de los minerales sulfurados................................................... .................... .................................................. .......................... ....... 18 Tratamiento de silicatos ...................................................................................................... 19 Refinación de los metales brutos ......................................................................................... 19 Bibliografía............................................................................................................................. Bibliografía ............................................................................................................................. 20

Industrias mineras de base metálica - 2010

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Minerales Definición Se llama minerales a aquellos materiales del suelo o el subsuelo que sirven para preparar ciertos metales. 1) Los metales en estado nativo, es decir en estado metálico y más o menos puros, son muy raros. Los metales que existen en forma nativa son: el oro, el cobre, l a plata y el mercurio. 2) Lo más frecuente es encontrar el metal combinado con oxígeno, azufre, silicio, arsénico, etc. La propia combinación metálica está mezclada con impurezas que forma la ganga o estéril. La mezcla de la combinación metálica y la ganga es la mena, y propiamente el mineral es la combinación metálica útil. En la práctica esta distinción no se tiene en cuenta y se llama mineral a la mena sin diferenciar ambos conceptos. 3) Se llaman minerales artificiales, a los subproductos de algunas industrias.

Composición química 1) La combinación metálica puede ser sencilla: óxidos anhídros o hidratados, carbonatos y sulfuros. a. Como óxidos anhídros se encuentran: la magnetita (Fe 3O4), la hematites roja (Fe2O3), la casiterita (SnO 2), la pirolusita (MgO 2) b. Entre los óxidos hidratados tenemos: la hematites parda (2Fe 2O3 . 3H2O) y la bauxita (Al2O3 . H2O) c. Como carbonatos se presentan: la siderosa (FeCO 3), la magnesita (MgCO 3), la calamina (ZnCO3), la whiterita (BaCO 3) d. Al estado de sulfuros tenemos: la pirita de hierro (FeS2), la blenda (ZnS), la galena (PbS), el cinabrio (HgS), la argirosa (Ag 2S) 2) El compuesto metálico se presenta a veces en formas más complicadas, resultando más difícil la extracción del metal. Por ejemplo la pirita de cobre o calcopirita que es un sulfuro doble de hierro y cobre (Cu 2S . Fe2S3)

Criterios económicos de usos El valor de un mineral depende: 1) De la cotización del metal 2) Del contenido en metal. El contenido mínimo que permite utilizar un mineral varía con el metal. Por ejemplo, es del 20% para el hierro, 6% para el níquel, 1% para el cobre, y 0,0005% para el oro. 3) De la naturaleza de la ganga y en particular de la presencia de elementos útiles o perjudiciales. Así, se buscan los minerales de hierro con ganga caliza que contenga


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 manganeso y estén exentos de arsénico. La presencia de arsénico y azufre produce complicaciones en el tratamiento metalúrgico 4) Del perfeccionamiento y simplicidad del tratamiento metalúrgico. En tiempos pasados no se podía extraer el hierro de los materiales fosforosos, actualmente el 95% de la producción francesa proviene de minerales de este tipo. Hace 50 años no se consideraba la bauxita como mineral de aluminio, y hoy se emplean como minerales de aluminio incluso las arcillas, que son silicatos de aluminio más o menos puro.

Preparación de los minerales Generalidades 1) Antes de comenzar el proceso metalúrgico propiamente dicho, se somete el mineral a un tratamiento mecánico que tiene por fin concentrar la parte metálica y eliminar los elementos perjudiciales (ver Mineralogía y su Beneficio) 2) Estas operaciones se completan a veces por un tratamiento térmico (tostación o fusión) que producen en el mineral cambios químicos, los cuales dan lugar a un producto intermedio entre el mineral y el metal y facilitan la extrac ción. Una vez realizado el tratamiento mecánico de los minerales, parte de la roca se desecha como material sin valor, mientras que el concentrado del compuesto mineral va al proceso de extracción para producir el metal, ya sea por tr atamiento pirometalúrgico o hidrometalúrgico. La pirometalurgia incluye operaciones en las que se aplican tratamientos en hornos a temperaturas elevadas. Los procesos pirometalúrgicos se agrupan generalmente dentro de las siguientes categorías: •

Secado

•

Calcinación

•

Tostación

•

Fusión

•

Refinación (O Afino)

La extracción hidrometalurgica es la lixiviación con un agente químico acuoso. Por lo general está dividida en tres áreas: •

Lixiviación

•

Concentrado y purificación de la solución

•

Recuperación del metal


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Tratamiento térmico de los minerales A veces se somete el mineral, ya concentrado, a la acción del calor para producir una modificación química. Se obtiene así un producto intermedio más fácil de tratar posteriormente. Hay 2 tipos fundamentales de operaciones: la calcinación en horno de cuba para mineral en briquetas o en trozos grandes, y la tostación en hornos de soleas, sobre las que se extiende el mineral fino en capas delgadas.

Secado El secado térmico es la eliminación de la humedad del líquido (no ligada químicamente) de un material. El secado se realiza normalmente mediante el contacto de los sólidos húmedos con los gases calientes de la combustión generados por la quema de combustibles fósiles. En algunos casos, el calor para el secado puede ser proporcionado por aire caliente o un gas inerte que se ha calentado indirectamente. La cantidad de calor necesaria para una determinada operación de secado se corresponde con el calor necesario para evaporar la humedad líquida, el calor necesario para elevar la temperatura de los productos (sólidos secos y vapor de agua) a la temperatura de secado final, y el calor necesario para compensar las pérdidas de calor radiante. Por lo general, la temperatura de secado se fija en un valor nominal por encima del punto de ebullición del agua, a menudo cerca de 120 ° C. En casos especiales, como en el secado de ciertas sales solubles en agua, es necesario un aumento de temperaturas de secado. En el secado por sales, la humedad de alimentación está saturada de sales disueltas, lo que altera el punto de ebullición y requiere altas temperaturas de secado. El secado de los sólidos húmedos se lleva a cabo en varios tipos de secadores industriales, incluyendo secadores rotatorios, secadores de lecho fluidizado, y secador flash. Otro tipo de secado, llamado secado spray, se lleva a cabo cuando el material a secar se disuelve completamente en disolución acuosa. La solución se pulveriza (generalmente a través de una boquilla especialmente diseñada) en una cámara climatizada y mientras que el agua se evapora, los sólidos cristalizan. El vapor de agua se agotada del secador, y los sólidos se recogen en seco, por lo general en una sección cónica del secador. El material sólido producido a partir de un secador spray a menudo tiene ti ene tamaños partícula especiales y formas características, que puede ser controlada por la concentración de material disuelto en la solución, y el diseño de la boquilla de atomización.


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Calcinación La calcinación se aplica al carbonato de hierro, que se calienta en un horno de cuba en presencia de un exceso de oxígeno.

El mineral y el c ombustible (10kg de carbón por tonelada de mineral) se c rgan por el tragante. El aire se sopla en la base

través de toberas, regularmente repartidas,

el producto que se

extrae por la base se envía al alto horno. La calcinación oxidante tr nsforma el carbonato en trióxido de hierro

1   2   2    3

Un horno de 100m de ca acidad produce 60tn de material calcinado en 2 4hs.

Tostación La tostación es una ope ación metalúrgica que se aplica a los sulfuro , aprovechándose el dióxido de azufre para obten r ácido sulfúrico. La tostación puede conducirse de varias maneras:

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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 1)

La tostación a muerte quema completamente el azufre. Se practica con los sulfuros de

hierro, zinc, y plomo.

  4  11  8 + 2  2  + 3  2 + 2   2  + 3  2 + 2   Los óxidos se envían al aparato metalúrgico. 2)

La tostación sulfurante y clorurante se realiza tostando una mezcla de mineral y sal

común; el metal pasa primero a sulfato y luego a cl oruro soluble. Se realiza con el sulfuro de plata, en la primera parte de la tostación se transforma el sulfuro en sulfato

2  + 4   2  En presencia de cloruro de sodio pasa el metal a cloruro soluble en sulfato de sodio.

2 2 +   2 +   Una reacción análoga con sulfuro de cobre da el cloruro soluble en agua. 3)

La tostación aglomerante no pretende escencialmente una transformación química, sino

una fusión parcial que permita la aglomeración de los finos, que se convierten en tortas semifundidas muy porosas que facilitan el tratamiento posterior. La sinterización de los finos del mineral de hierro es una operación de este tipo que tiene gran interés siderúrgico.

Aparatos para la tostación Los aparatos utilizados en la tostación dependen del tipo de azufre. 1)

Si el contenido de azufre es grande gr ande (pirita de hierro FeS 2, que si es pura contiene el 53% de

S), la combustión prosigue por si sola una vez i niciada. Se dice que el mineral es autocombustible. 2)

Cuando el contenido de azufre es menor (la blenda, ZnS, c ontiene pura el 33%), no basta el

calor desprendido en la combustión para mantener la tostación, y el mineral no es autocombustible.


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Universidad Nacional de uyo Facultad de Ciencias Apli adas a la Industria Alumno: Cristian Gonzále Legajo N° 3149 Existen así 2 tipos de horn os:

Horno Wedge para mine ral autocombustible (de hogar múltiple) El horno es cilíndrico y suele tener unos 9m de altura y 7m de diámetro. Consta de varias soleras superpuestas. El mi eral se carga por la parte superior, y un árb l hueco, provisto de rastrillos, remueve el minera l y lo hace pasar de una solera a la siguiente p or aberturas situadas alternativamente en la perife ria y cerca del eje. El árbol central y los rastri llos están refrigerados por circulación de agua.

Horno Edwards para mi erales no autocombustibl autocombustibles. es. Es un horno de reverbero, cuya solera, inclinada para facilitar la salida del mineral, puede tener hasta 90m de longitud. La solera es calentada por un hogar principal y o ros laterales (carbón pulverizado, mazout, etc). Puertas laterales permiten regular el acceso de air . La bóveda del horno está atravesada por una serie de arboles verticales p ovistos de rastrillos o rables. Son huecos y se re frigeran con agua; giran continuamente rem viendo al mineral y haciéndolo descender a lo l argo de la pendiente del horno. El rable repa te los finos sobre la periferia 1; ligeramente desf sado respecto a R1, recoge una parte de los finos y los reparte en la trayectoria 2, etc. Los finos b jan por la solera en dirección al hogar.


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Tostador de lecho fluido Este tipo de tostador reemplazó al horno wedge para mineral autocom ustible debido a que tiene una capacidad equivale nte a 8 veces respecto a este último para la mis a área de hogar. El horno está formado p r un casco de acero cilíndrico recubierto de la drillo y cerrado en el fondo por una rejilla. Desd

una cada de viento situada abajo de la rejil la se inyecta aire en

volumen suficiente y se distr ibuye uniformemente por la rejilla para mante er en suspensión las partículas sólidas de la alim ntación y dar un excelente contacto entre gas y sólido en todas las superficies. En forma continua se alim enta una pulpa, una suspensión de sólidos en a gua, del material que habrá de tostarse, manteni ndo el tamaño máximo de partícula a alrede or de ¼ de pulgada (6,3mm), la cual pasa a tra és de un tubo descendente hasta la capa tur ulenta del tostador. Dicha capa turbulenta con us partículas sólidas en suspensión tiene las características de un fluido. Si el material de alim entación tiene tamaños y densidades mezclad s, las partículas más pequeñas y más ligeras ascie nden a la parte superior de la capa turbulenta, mientras que las más grandes y pesadas se juntan n la parte inferior. Parte de los calcinados t stados salen por un tubo de derrame para descarga lateral, y otra parte es arrastrada por los g ses de escape, de los cuales se recupera como olvo de chimenea en un sistema de depuración d gases. Mediante serpentines de enfriamiento e remueve el exceso de calor de reacción de la ca a turbulenta, y en casi todos t odos los casos se aprovecha este calor para la


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Universidad Nacional de uyo Facultad de Ciencias Apli adas a la Industria Alumno: Cristian Gonzále Legajo N° 3149 producción de vapor de agua, estando conectado el sistema de enfriamien o del tostador a una caldera de recuperación. La reacción oxidante es a tógena, y la alta turbulencia de la suspensión y el excelente contacto resultante entre gas y sólido, así como el intercambio de calor explican el mu y elevado régimen de reacción del proceso, y su al a capacidad consecuente. Esta capacidad es del orden de 2tn cortas 2

de material piritoso alimenta do por día y por pie cuadrado (0,09m ) de área e rejilla. El contenido de dióxido de azufre del gas el tostador es de 9 a 12%.

Aglomeración Con los tratamientos m cánicos se consigue un mineral molido y co centrado, y con los tratamientos térmicos se produce la transformación química necesaria. Sin embargo, en los aparatos metalúrgicos no se puede introducir el mine ral en forma de finos, porque perturbarían la circulación de los gases reductores. Es necesario aglo merar el mineral con o sin un aglutinante, bien formado briquetas o nódulos y sometiéndo los a una tostación aglomerante o bien por una imple tostación como en la sinterización de los Las briquetas sin aglutina te se hacen en el caso de minerales arcillosos

inerales de hierro. e hierro; los finos se

llevan cerca del punto de abl andamiento (250°C para la magnetita, 150°C p ra la hematites roja). La nodulación consiste en f rmar en húmedo bolas de hierro, que luego se cuecen para darles consistencia. La sinterizació

se realiza cargando en las pailas capas de mineral y de coque; la

combustión del último produce un filtrado de los finos, y resultan bloques

uy aptos para cargar

en el alto horno. La aglomeración con agl tinante suele emplearse para minerales no fé rreos y añadiendo el aglutinante en proporciones del 3 al 5%.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 Los desperdicios metálicos, tales como limalla y torneaduras, se aglomeran también antes de enviarlos al aparato metalúrgico.

Tostador de Tiro (sinterización) Se emplean para tostar y aglomerar simultáneamente la carga para fundirla en el horno de cuba. Una máquina de sinterización está formada por secciones articuladas con fondo de rejilla, armadas en forma de cadenas sin fin que se mueve sobre rodillos. Tiene una caja de succión situada bajo las rejillas articuladas, y la velocidad de la cadena de secciones es ajustable. La carga formada por un material fino de alimentación, generalmente de media pulgada de diámetro o menor, o bien por pellets preformados de media pulgada, se humedece, se mezcla y se alimenta en una capa de media pulgada de espesor sobre las secciones móviles antes de que pasen por la caja de succión. Al pasar la sección sobre la caga de succión de viento, se encienden los sulfuros que lleva la carga por medio de un quemador situado arriba. El proceso no requiere combustible adicional, ya que la temperatura de reacción se mantiene por el calor que se produce al oxidarse los sulfuros con el aire que se succiona a t ravés de la carga. La zona de tostación avanza hacia abajo a través de la carga que lleva cada sección articulada de la máquina a medida que se mueven hacia adelante las secciones sobre la caja de viento dividida en secciones, y la zona de combustión pasa gradualmente por todo el espesor de la capa, desde arriba hasta abajo, antes de que el material tostado sea descargado de la máquina de sinterización. La torta de sinter se clasifica por tamaños pasando la porción gruesa en una dirección ara convertirse en alimentación de hornos o retortas y regresándose los finos como alimentación de retorno para la máquina de sinterización. La máquina que se acaba de describir es del tipo de “tiro descendente”, y tiene la caja de viento de succión debajo de las rejillas de las secciones móviles. Existe un segundo tipo, la de “tiro ascendente”, en ésta la caja de viento está arriba de la rejilla, succionando el aire hacia arriba a través de la carga que llevan las secciones móviles.


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Fusión La fusión es un proceso de concentración en el que una parte de las imp urezas de la carga se reúne formando un produc o ligero de desecho llamado escoria, el cual puede separarse por gravedad de la porción más esada que contiene prácticamente todos los co mponentes metálicos deseados. La carga que se alimenta a un horno de fusión está formada princip almente por sólidos, aunque también puede ca garse en ciertas operaciones algo de mater ial fundido. El calor suministrado para fundir es a carga sólida puede provenir de combustible fósil, electricidad, o bien, si se cargan sulfuros, del calor producido por la reacción exotérmica de oxidación. La carga del horno debe fundirse para que sea posible la separación por gravedad de las capas de escoria y metal, y también para facilit r la circulación y el contacto de los compuestos que reaccionan en el seno de la carga. Los componentes de la e scoria estarán formados por los óxidos de la ca rga, tanto los que se encuentran en forma natural en el mineral, como la sílice (SiO 2) y los que se han oxidado durante la tostación, como el Fe3O4. Ya que estos óxidos tienen altos puntos de f usión, de hecho más elevados que los de los co mpuestos metálicos que contienen la carga, es necesario agregar fundentes, siendo los más fr ecuentes el SiO 2 o el CaO, para que se combin n con estos óxidos y formen una escoria de meno punto de fusión.


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Tipos de Fusión Existen dos tipos principales de fusión: •

Fusión por reducción, reducción, que produce un metal fundido impuro y una escoria fundida por la

reacción de un óxido metálico con un agente reductor. Los valores metálicos de la carga y los compuestos que forman la escoria están presentes como óxidos. En el horno se provoca una condición reductora, mediante la cual estos valores metálicos, que pueden reducirse más fácilmente a metales que los óxidos de la ganga, se reducen a un metal impuro y dejan que en la ganga permanezcan los óxidos que formarán parte de la escoria. Cualquier tipo de horno horno puede adaptarse a la fusión por reducción pero los que se emplean más comúnmente son el alto horno y el horno eléctrico. eléctrico. •

Fusión de mata, mata, que produce una mezcla fundida de sulfuros metálicos y escoria.

Es algo diferente a la fusión por reducción, ya que se forma la mata por la combinación de los sulfuros líquidos de cobre, níquel, hierro, y cobalto en una solución homogénea. Los metales preciosos presentes y las pequeñas cantidades de otros metales básicos se disuelven en la mata. La porción restante de la carga, consistente en óxido de hierro, ganga y fundente sílice, se combina para formar una escoria. La fusión de mata se hace en una variedad de tipo de hornos, entre los que están el horno de reverbero, reverbero, el horno de cuba, cuba, el horno eléctrico, eléctrico, el horno de fusión instantánea, instantánea, y lo más reciente, el proceso de fusión continuo, continuo, formado por 3 hornos en serie: en el primero ocurre la fusión, el segundo se usa para la limpieza de la escoria, y el tercero para la conversión a metal. Veamos dos de los más importantes:

Horno de reverbero El horno de reverbero es un tipo de horno generalmente rectangular, cubierto por una bóveda de ladrillo refractario y con chimenea, que refleja (o reverbera) el calor producido en un sitio independiente del hogar donde se hace la lumbre. Es utilizado para realizar la fusión del concentrado de cobre y separar la escoria, así como para fundir metales de bajo punto de fusión como el aluminio. Es utilizado para realizar la fusión del concentrado de cobre y separar la escoria, así como para la fundición de mineral y el refinado o la fusión de metales. Tales hornos se usan en la producción de cobre, estaño y níquel, en la producción de ciertos hormigones y cementos y en el reciclado del aluminio. Los hornos de reverbero se utilizan para la fundición tanto de metales férreos como de metales no férreos, como cobre latón, bronce y aluminio.


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Alto Horno El alto horno es la instalación industrial dónde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza. Una vez obtenido el acero líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.


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Refinación Consiste en la purificación de un material impuro, en este caso, de un metal. Se debe distinguir de otros procesos tales como la fusión fusión y la calcinación en que estos estos dos involucran un cambio químico en los materiales materiales oxidados, mientras que que en la refinación, refinación, el material final es por lo general químicamente idéntico al original, solo que es más puro.


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Métodos Generales de Elaboración de los Metales Generalidades Los métodos de obtención de los metales brutos, es decir, cargados de impurezas se pueden clasificar en dos grupos: 1) Métodos por vía seca, en los que los minerales se tratan por calcinación, tostación, fusión, destilación, o por procedimientos electrometalúrgicos. 2) Métodos por vía húmeda para tratar los minerales pobres; el costo de operación no es elevado. Se procede generalmente por disolución seguida de precipitación, electrólisis o desplazamiento por otro metal.

Tratamiento de los minerales nativos Si el mineral es rico se trabaja por fusión, una parte del metal se combina con la ganga para formar la escoria, que se separa por densidad. Este es el caso de los minerales de cobre nativo. En los metales preciosos (oro o plata) el contenido en metal es escaso; se emplea un disolvente apropiado, como el cianuro de potasio, que no ataca la ganga. De esta forma se obtiene cianuro doble de potasio y oro (o de plata) que se somete a la electrólisis

Tratamiento de óxidos y carbonatos Estos dos tipos de minerales pueden considerarse como uno solo, porque la calcinación transforma los carbonatos en óxidos. El tratamiento de los óxidos es la operación metalúrgica fundamental; mediante ella se obtienen el arrabio, el estaño, el aluminio, el manganeso, el cromo, etc. 1) Se realiza una fusión reductora por la que el reductor toma el oxígeno del compuesto metálico, formándose 2 productos distintos: a.

Una escoria que contiene los elementos no reducidos de la ganga.

b. Un metal fundido o mata que contiene los elementos reducidos y que se somete a un proceso de refinación para eliminar las impurezas. La ecuación general de la fusión reductora se puede escribir así:

    +    +           Ó 2) Para realizar una fusión reductora es necesario que en el aparato metalúrgico se alcance una temperatura tal que el material fundido y la ganga se separen en estado líquido. La ganga suele fundir con menos facilidad que el metal, por lo que es necesario añadir fundentes, que disminuyen la temperatura de fusión:


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cal, si la ganga es siliciosa;

•

sílice, si la ganga es calcárea.

La combinación del fundente y la ganga forma la escoria y se puede escribir:

Ó  +        +  Mineral

   +        

3) Como reductor se emplea principalmente el carbono, y en ocasiones el hidrógeno, fósforo y aluminio: a.

Carbono: actúa directamente o por intermedio del monóxido de carbono formado en combustión incompleta. El monóxido de carbono es preferible al carbono, porque las reacciones se producen a temperaturas más bajas, y atraviesa fácilmente los productos a t ratar.

b. Hidrógeno: se utiliza para preparar el wolframio a partir de su óxido. c.

Fósforo: se emplea para desoxidar los bronces y los latones en forma de fosfuro de cobre o estaño, ya que la reacción del fósforo es m uy violenta.

d. Aluminio: se emplea en la aluminotermia para obtener metales como el hierro, el cromo, el molibdeno, el titanio y el manganeso. e.

Sulfuros: un sulfuro no tostado puede emplearse como reductor.

4) Existen además métodos especiales: •

El aluminio se obtiene por electrólisis, 950°C, de alúmina disuelta en criolita.

•

Los minerales pobres de óxidos de cobre se tratan con ácido sulfúrico. El cobre se precipita de su solución con hierro o se obtiene por electrólisis del sulfato cúprico.

Tratamiento de los minerales sulfurados Los sulfuros son los constituyentes principales de los minerales de cobre, níquel, zinc, plomo, etc. 1) Si el mineral es puro, se lo tuesta a muerte y se trata como en el caso de un óxido. Se dice que se opera por tostación y por reducción. 2) Se puede hacer actuar el sulfuro sobre el óxido parcialmente tostado; es el método de tostación y reacción. 3) El método de tostación sulfatante, disolución y precipitación se aplica a los minerales de cobre: a.

Tostación sulfatante:  2

  

b. Disolución del sulfato cúprico en agua c.

Precipitación del cobre por hierro:  + 

  + 

El sulfato de cobre(II) se puede someter también a electrólisis


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 4) Por último, ciertos minerales de cobre y níquel que contienen mucho sulfuro de hierro (FeS) se someten a una fusión de mata. La mata es un mineral intermedio, concentrado, en el que el metal principal se encuentra todavía en estado de sulfuro.

Tratamiento de silicatos 1) Ciertos minerales de zinc se tratan con una base fuerte que descompone el silicato, obteniéndose óxido:

2     +  +      2 2) Algunos minerales de níquel se transforman en sulfuros por calentamiento con una mezcla de carbón y sulfato de calcio

 +   + 3    +    + 2 +  

Refinación de los metales brutos El metal bruto es impuro; las impurezas son de distinta naturaleza: óxidos, sulfuros, carbono, metales extraños, etc. La eliminación de las impurezas perjudiciales para la calidad exigida al metal se realiza en el curso de la refinación. A continuación se citan 4 métodos generales: 1) Fusión oxidante: oxidante: El arrabio, que contiene 3%C, puede purificarse hasta contenidos muy bajos soplando aire a través de él en estado líquido. Las otras im purezas, como el silicio y el fósforo, desaparecen en forma de escorias, cuya formación se facilita por la adición de cal. El azufre se elimina como dióxido de azufre (SO 2). 2) Dilución: Dilución: A un metal fundido impuro se añade una cierta cantidad de metal puro, con lo que el contenido de impurezas disminuye. 3) Adiciones finales: finales: El metal oxidado formado en el baño se reduce por adición de silicio, aluminio, o ferroaleaciones. Dosificando bien las adiciones se consiguen no solo la desoxidación, sino dar al metal final una composición determinada 4) Electrólisis: Electrólisis: Es uno de los métodos más modernos que produce los metales más puros. El metal bruto sirve de ánodo soluble; hay un transporte del metal por la electrólisis y se obtiene en el cátodo el metal electrolítico. Este método se emplea en las metalurgias de cobre, plomo, níquel, zinc, etc.


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Bibliografía •

Curso de metalurgia 7ma edición - L.Quevron, L. Oudine - Editorial Aguilar 1963

•

Metalurgia extractiva no ferrosa – C.B. Gill – Noriega Editores 1989

•

www.wikipedia.org

•

Imágenes de google.com


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