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Metalurgia

Metalurgia
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Concepto:Ciencia apliacada al tratamiento de los metales

Metalurgia. Ciencia aplicada cuyo objeto es el estudio de las operaciones industriales tendentes a la preparación, tratamiento físico - químico y producción de metales y las aleaciones.

Fases de la metalurgia

En términos generales, la técnica metalúrgica comprende las siguientes frases:

  • Afino o purificación del metal.
  • Preparación de aleaciones.
  • Tratamientos mecánicos, térmicos o termoquímicos para la mejor utilización. Existen diversos tipos de técnica metalúrgica, según sea el metal que se quiere beneficiar o el proceso utilizado. Así, se distinguen la Siderurgia (Hierro, Acero); las metalurgias especiales (Cobre, Aluminio, Cinc, Plomo, Estaño); la pulvimetalurgia y la electrometalurgia.

Procedimientos mecánicos

La concentración pretende aumentar la riqueza metálica del mineral por medio de la eliminación de la mayor cantidad posible de sustancias no aprovechables. La separación entre la ganga y la mena se realiza mediante diversos procedimientos, cuya aplicación depende del mineral:

  • Por agitación o por arrastre con corriente de agua, previa trituración en molinos adecuados;
  • Por flotación, utilizados en los sulfuros (se pulveriza el mineral y se colocan en agua a la que se han añadido un aceite mineral y una sustancias espumante; a continuación, la mezcla se agita y se le atraviesa por una corriente de aire; con ello, la ganga va al fondo y las partículas metálicas se adhieren el aceite y flotan en la espuma).
  • Por formación de escoria, método que consiste en adicionar al mineral un fundente, el cual con la ganga da lugar a la escoria; este método es el más frecuentemente utilizado.
  • Lixiviación procedimiento parecido al de flotación, se le agrega agua al mineral y una pequeña cantidad de aceite, solo que en este caso se filtran los componentes.

Procedimientos químicos

Se realiza por medio de calcinación o de la tostación y tiene por objeto facilitar la operación de reducción. La calcinación se efectúa en los hornos de cuba (o de cal) para eliminar por la acción del calor el dióxido de carbono contenido en los carbonatos y obtener así los óxidos metálicos.

También se emplea la calcinación para tratar hidróxidos: La tostación se utiliza para la obtención de óxidos de metales pesados. Se practica calentando fuertemente el mineral en presencia del aire. Esta operación se aplica en especial a los sulfuros. Cuando el metal se combina con el Carbón, hay que buscar otro agente reductor (Hidrógeno, Aluminio, Calcio y Magnesio)

Afinación

También llamado enriquecimiento o purificación, consiste en la eliminación de impurezas que quedan en el metal tras la reducción de su óxido.

Electrólisis

Electroquímica, parte de la Química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes.

El método de galvanizado más frecuente es el proceso de inmersión en caliente. Se aplica un baño químico (inmerso en ácido) al hierro para limpiarlo de polvo, grasa y suciedad. Después se lava y se introduce en cinc fundido. En un proceso llamado sherardización, se recubre el producto con polvo de cinc y se calienta en un tambor cerrado durante varias horas a una temperatura entre 300 y 420ºC. Otro método de galvanizado consisten en depositar el cinc mediante galvanoplastia para obtener una capa de espesor uniforme.

Principales yacimientos

  • Oro: Elemento químico, metal amarillo, el más dúctil y maleable de todos, muy pesado, sólo atacable por el cloro y el bromo y el agua regia. Su símbolo es Au , su número atómico 79 y su peso atómico 196,96.
  • Cobre: Elemento químico, metal de color rojizo, tenaz, muy dúctil, maleable y uno de los mejores conductores de la electricidad; entra en muchas aleaciones (bronce y latón); se encuentra nativo, pero con mayor frecuencia combinado en forma de óxidos o sulfuros minerales. Su símbolo es Cu, su número atómico 29 y su peso atómico 63,546.
  • Plata: Elemento químico, metal noble muy dúctil y maleable; buen conductor del calor y la electricidad; se alea con el cobre para la fabricación de monedas. Su símbolo es Ag , su número atómico 47 y su peso atómico 107,8.
  • Hierro: Elemento químico, metal dúctil, maleable, muy tenaz, magnético y fácilmente oxidable, que formando diversos compuestos es abundantísimo en la naturaleza. Su símbolo es Fe , su número atómico 26 y su peso atómico 55,84.
  • Aluminio: Elemento químico, metal de color blanco, ligero, maleable y resistente a la oxidación; se obtiene de la bauxita y se emplea para utensilios, cables eléctricos y, puro o en aleación, para piezas de avión y automóvil. Su símbolo es Al , su número atómico 13 y su peso atómico 26,98.

Metalurgia del cobre

El tratamiento metalúrgico para la obtención del cobre depende del mineral de procedencia. Veamos los distintos procesos:

  • Cobre procedentes de minerales que contiene el metal puro en estado nativo. El tratamiento e estos minerales, actualmente escasos, es muy sencillo, debiendo atenderse solamente en la separación del metal mas pesado, englobado en una masa inerte en forma de granos o paja, mediante procesos mecánicos capaces de separar las masa, previamente machacadas, según sus diferentes densidades.
  • Cobre procedente de minerales que lo contienen en forma de óxidos. Si los minerales son ricos, puede ser rentable el tratamiento pirometalùrgico, que se efectúa en un horno de fusión con adición de carbón como elemento reductor.
  • Cobre procedente de minerales que lo contiene como sulfuro. En este caso, un proceso fisicoquímico preliminar de flotación permite el enriquecimiento del metal, separando las partículas del sulfuro de las de la ganga.

Metalurgia del hierro

Para obtener el hierro se parte de minerales que lo contengan en forma de óxido (ya sea naturalmente o previamente convertido en óxido), a los que se reduce. La reducción podría conseguirse con la intervención de un metal mas oxidable que el hierro, pero por razones económicas se emplea carbón o un gas reductor.

Los minerales que suele partir en la obtención del hierro son la magnetita, el oligisto o hematites rojas, la limonita o hematites parda y la siderita. En la actualidad, casi todo el hierro se funde en hornos altos, es decir, con lecho de fusión alto, aunque también se emplean hornos con lecho de fusión bajo, como el horno eléctrico de cuba baja y los hornos giratorios, tanto los de gran longitud (denominados giratorios tubulares) como los cortos (llamados de tambor).

Metalurgia del Oro

Sus minerales en estado nativo acompaña la plata y el plomo. Se obtiene mediante las arenas auríferas con disolución de cianuro de potasio, se precipita con zinc y se purifica mediante la electrolisis.

Metalurgia de la Plata

Sus minerales son el argentita y el sulfuro de plata. Se obtiene como subproducto en la obtención de plomo y de cobre. Se refina por electrólisis. En general, la plata se extrae de las menas de plata calcinando la mena en un horno para convertir los sulfuros en sulfatos y luego precipitar químicamente la plata metálica.

Metalurgia del Aluminio

Sus minerales son la bauxita óxido de aluminio hidratado. Se obtiene por electrolisis de la mena de la bauxita, se origina la formación de aluminio en el cátodo y la liberación de oxigeno en el anodo.

Fuente