calcinación proceso que consiste en calentar un mineral (carbonato o hidróxido)

7/22/2019 Calcinacin Proceso que consiste en calentar un mineral (Carbonato o hidrxido)

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IES Valle de AllerTecnologa Industrial I . Materiales

METALURGIA GENERAL

Slo unos pocos metales se encuentran en la Naturaleza en estado libre o nativo ( Au,

Ag, Hg, Pt y el Cu, aunque no es el estado ms usual). La mayor parte se encuentra en

estado combinado, en forma de xidos, sulfuros , carbonatos, , silicatos., de

composicin qumica y sistema de cristalizacin definido , constituyendo los mineralesHay muchos metales que se encuentran en forma de xidos, oxgeno, al estar presente

en grandes cantidades en la atmsfera, se combina muy fcilmente con los metales, que

son elementos reductores (bauxita (Al2O3) , limonita (Fe2O3). )

Los sulfuros constituyen el tipo de mena metlica ms frecuente. En este grupo destacan

el sulfuro de cobre (I), Cu2S, el sulfuro de mercurio (II), HgS, el sulfuro de Pb (II) PbS

y el sulfuro de bismuto (III), Bi2S3.

Los metales alcalinos, adems del berilio y el magnesio, se suelen extraer a partir de los

cloruros depositados debido a la evaporacin de mares y lagos, aunque tambin se

extrae del agua del mar. El ejemplo ms caracterstico es el cloruro sdico NaCl.

Algunos metales alcalino-trreos, el calcio, el estroncio y el bario, se obtienen a partir

de los carbonatos insolubles en los que estn insertos. Por ltimo, los lantnidos yactnidos se suelen obtener a partir de los fosfatos, que son unas sales en las que pueden

estar incluidos.

METALURGIA: Ciencia y tecnologa de los metales, que incluye su extraccin apartir de los minerales metlicos, su preparacin y el estudio de las relaciones entre sus

estructuras y propiedades.

Los procesos metalrgicos constan de dos operaciones:

Preparacin de las menas: Consiste en separar el metal o compuesto metlico

del material residual que lo acompaa en el mineral . Afino del metal bruto: En el que se trata de producir el metal en un estado puro

o casi puro, adecuado para su empleo.

Tanto para la preparacin, como para el refinado se emplean tres tipos de procesos:

mecnicos, qumicos y elctricos. En la mayora de los casos se usa una combinacin de

los tres.

1- PREPARACIN DE LAS MENAS: Despus de extradas de la mina se someten aalguno de estos tratamientos.

- Concentracin del mineral

El primer paso consiste en eliminar la mayor cantidad posible de la ganga queimpurifica el mineral, esto se consigue a veces por una simple seleccin manual, pero lo

ms frecuente es reducir la mena a un polvo fino por trituracin o molido y

posteriormente someterlo a alguna de las siguientes operaciones:

a- Tamizado: Consiste en separar partculas slidas de acuerdo a su tamao.Prcticamente es utilizar coladores de diferentes tamaos en los orificios, colocados en

forma consecutiva, en orden decreciente, de acuerdo al tamao de los orificios. Es decir,

los de orificios ms grandes se encuentran en la parte superior y los ms pequeos en la

inferior. Los coladores reciben el nombre de tamiz y estn elaborados en telas metlicas.


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b- Levigacin. Se utiliza una corriente de agua que arrastra los materiales ms livianosa travs de una mayor distancia, mientras que los ms pesados se van depositando; de

esta manera hay una separacin de los componentes de acuerdo a lo pesado que sean.

c- Evaporacin. Es la separacin de un slido disuelto en un lquido, por

calentamiento, hasta que hierve y se transforma en vapor. Como no todas las sustanciasse evaporan con la misma rapidez, el slido disuelto se obtiene en forma pura.

d- Centrifugacin: Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar lasedimentacin. Se coloca la mezcla dentro de una centrifuga, la cual tiene un

movimiento de rotacin constante y rpido, logrndose que las partculas de mayor

densidad, se vayan al fondo y las ms livianas queden en la parte superior. . Para la

separacin completa, puede realizarse posteriormente una filtracin o decantacin.

e- Imantacin. Se fundamenta en la propiedad de algunos materiales de ser atrados porun imn. Los minerales con propiedades magnticas muy marcadas, como la magnetita,

se concentran por medio de electroimanes que atraen el metal pero no la ganga.

f- Filtracin. Es un tipo de separacin mecnica, que sirve para separar slidosinsolubles de grano fino de un lquido en el cual se encuentran mezclados; este mtodo

consiste en verter la mezcla a travs de un medio poroso (filtro) que deje pasar el

lquido y retenga el slido.

g- Destilacin:Es el proceso mediante el cual se efecta la separacin de dos o mslquidos miscibles y consiste en un a evaporacin y condensacin sucesivas,

aprovechando los diferentes puntos de ebullicin de cada uno de los lquidos, tambin

se emplea para purificar un liquido eliminando sus impurezas., se emplea tambin en

etapas posteriores de refinado en diversos metales.

En la industria, la destilacin se efecta por medio de alambiques, que constan de

caldera o retorta, el refrigerante en forma de serpentn y el recolector

h- Flotacin: Es hoy el mtodo ms importante de concentracin mecnica. En suforma ms simple, es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metlico

finamente triturado se mezcla con un lquido. El metal o compuesto metlico suele

flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. En la

mayora de los procesos de flotacin modernos se emplean aceites u otros agentes

tensioactivos para ayudar a flotar al metal o a la ganga. Esto permite que floten en agua

sustancias de cierto peso. Se utiliza por ejemplo en el proceso de obtencin del Cu , enel que se mezcla con agua un mineral finamente triturado que contiene sulfuro de cobre,

al que se le aaden pequeas cantidades de aceite, cido y otros reactivos de flotacin.

Cuando se insufla aire en esta mezcla se forma una espuma en la superficie, que se

mezcla con el sulfuro pero no con la ganga. Esta ltima se va al fondo, y el sulfuro se

recoge de la espuma. El proceso de flotacin ha permitido explotar muchos depsitos

minerales de baja concentracin, e incluso residuos de plantas de procesado que utilizan

tcnicas menos eficientes.

i- Decantacin: Es la separacin mecnica de un slido de grano grueso, insoluble, enun lquido; consiste en verter cuidadosamente el lquido, despus de que se ha

sedimentado el slido. Por este proceso se separan dos lquidos miscibles, de diferentedensidad, por ejemplo, agua y aceite


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j- Sinterizacin: Proceso en el que se aglomeran partculas finas de mineral., utilizandoun combustible, agua, aire y calor para fundir las partculas finas de mineral y

convertirlas en una masa porosa.

k- Sublimacin: se emplea para separar un slido voltil de otro no voltil Por

ejemplo, al calentar una mezcla slida de yodo y arena, el primero volatiliza y puederecuperarse colocando sobre la mezcla una superficie fra sobre la cual condensa el

vapor de yodo.

l- Lixiviacin: (leaching) proceso hidrometalrgico mediante el cual se provoca ladisolucin de un elemento desde el mineral que lo contiene para ser recuperado en

etapas posteriores mediante electrlisis. Este proceso se aplica a las rocas que contienen

minerales oxidados, ya que stos son fcilmente atacables por los cidos. En la

lixiviacin del cobre se utiliza una solucin de cido sulfrico.

m- Amalgamacin: Es un proceso metalrgico que utiliza mercurio para disolver platau oro formando una amalgama. Este sistema ha sido sustituido en gran medida por elproceso con cianuro, en el que se disuelve oro o plata en disoluciones de cianuro de

sodio o potasio.

Ejemplo: Obtencin de oro

El oro, se halla en la naturaleza en una

proporcin bajsima, el 0,0000005 % en

peso. Es un metal de color amarillo

caracterstico, blando (por ello suele

emplearse aleado con el cobre o con la

plata), muy dctil y maleable, pues puede

reducirse a laminas de hasta una

diezmilsima de milmetro de espesor (pan

de oro).

El oro se presenta en la naturaleza bajo

formas diversas: en filones de rocas

aurferas, asociado a otros metales (por

ejemplo el cobre) y en forma de polvo o de

grnulos redondeados o achatados

conocidos como pepitas; en depsitos de

arena y lechos fluviales (placeresaurferos).

Para extraer el metal que se encuentra en

dichos depsitos se procede en primer lugar

al lavado (levigacin) y cribado de las

tierras con un tamiz para separar las

partculas del metal precioso. Luego estas

son sometidas a diversos procesos (por lo

general, amalgamacin con mercurio y posterior destilacin de la amalgama) hasta

obtener oro puro o bien, a la cloruracin o a la cianuracin. Mediante la lixiviacin con

estos disolventes, se obtiene cloruro de oro y aurocianuro de sodio respectivamente, delos cuales a su vez se obtiene oro puro.


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En todo proceso metalrgico, generalmente interesa que el mineral se encuentre en

forma de xido. Si la mena ya es un xido, entonces, una vez concentrada, puede pasar

directamente al proceso de reduccin, en caso contrario, habr que transformar el

mineral en el xido metlico correspondiente, esto se consigue mediante los procesos de

tostacin o calcinacin:

Tostacin :El proceso consisten calentar la mena concentrada en una corriente de aire,con lo cual se transforman los sulfuros en xidos y se eliminan elementos como ( S, As ,

Sb, Se..) , fcilmente oxidables y voltiles.

En el proceso el azufre se combina con el oxgeno del aire para formar dixido de

azufre gaseoso, y tambin resulta un xido metlico. Los xidos se reducen despus por

fundicin.

2 PbS + 3O2 2 PbO + 2 SO22 ZnS + 3O2 2 ZnO + 2SO2

Calcinacin: Proceso que consiste en calentar un mineral (Carbonato o hidrxido) ,para conseguir su descomposicin en el xido correspondiente.

Los carbonatos metlicos se tratan mediante calcinacin, calentndolos hasta una

temperatura por debajo del punto de fusin del metal, en el proceso se desprende

dixido de carbono, y queda un xido metlico.

Los xidos se reducen despus por fundicin.

CaCO3 CaO + CO2ZnCO3 ZnO + CO22 Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H O2

Reduccin: Cuando el mineral se encuentra ya en forma de xido se procede a sureduccin con objeto de obtener el metal en estado libre. Esta se efecta en hornos

especiales donde el xido metlico se quema con carbn de cok,, para que el CO

producido por la combustin incompleta del cok, reduzca el xido a metal libre.

Fe2O3+ 3CO 2 Fe + 3 CO2

Como la mena nunca se encuentra totalmente purificada, y con objeto de que la ganga

no influya en el proceso, se aaden ciertas sustancias, fundentes, que se combinan

formando escorias fusibles, que se separan fcilmente del metal .La reduccin puederealizarse tambin por mtodos electrolticos como en el caso del Al.


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2- AFINO DEL METAL BRUTO

Los metales en bruto, tal como salen de los hornos , contienen impurezas (escorias,

xidos , sulfuros, metales extraos, gases disueltos), procedentes de la mena, del

fundente, del reductor, del refractario del horno y de la atmsfera que les rodea, estasimpurezas comunican caractersticas indeseables para determinados usos siendo

necesario someterlos a un proceso de afino, que varia segn la naturaleza del metal y de

las impurezas . Pueden considerarse los siguientes procesos generales de afino

a- Licuacin: Se aprovecha la diferencia de temperatura de fusin entre el metal y lasimpurezas. As los metales fcilmente fusibles ( Pb, Sn , Sb) , se separan del

metal y sus impurezas volvindolos a fundir en presencia de fundentes adecuados.

b- Destilacin:Se aprovecha la diferencia de temperatura de ebullicin entre el metaly sus impurezas. As se afinan los metales voltiles ( Zn, Cd y Hg)

c- Oxidacin: Se basa en la mayor afinidad del oxigeno para combinarse con lasimpurezas que van con el metal. Para ello se hace pasar una corriente de aire o deoxigeno a travs del metal fundido en hornos adecuados. EL oxigeno se combina

con las impurezas y las transforma en xidos, stos flotan en la superficie como

espuma o se combinan con los fundentes para dar escorias. As se afina la plata,

tambin el arrabio en el convertidor.

d- Electrolisis: Con este proceso se consigue un grado de pureza del 99,999%.El proceso consiste en colocar un metal impuro como nodo de una cubaelectroltica, como electrolito una solucin de una sal del metal y como ctodo una

lmina delgada del mismo metal puro. Al pasar la corriente elctrica, se consigue

depositar en el ctodo el metal puro y disolver el nodo impuro. Las impurezas

quedan depositadas en el nodo. El cobre, el nquel, el cinc, la plata y el oro son

varios ejemplos de metales refinados por deposicin a partir de disoluciones

acuosas. El aluminio, el bario, el calcio, el magnesio, el berilio, el potasio y el sodio

se procesan en hornos electrolticos.

MINERAL

TRITURACINMOLIENDA

SEPARACINDE LA GANGALEVIGACINFLOTACIN

GANGA

TOSTACINCALCINACIN ELA MENA PARAOBTENER

XIDOS

REDUCCINDEL OXIDO DEMETAL PARAOBTENER EL

METAL LIBRE

FUNDENTE

ESCORIA

ELECTROLISISAFINO DELMETAL

METAL 99,999%

calcinación proceso que consiste en calentar un mineral (carbonato o hidróxido)

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