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Procesos de obtención de metales
ETAPAS EN LA PRODUCCIÓN: Extracción de la mena Pretratamiento de menas Reducción a metales libres Afino o purificación
Extracción de la mena
Mineral:
compuesto que contiene el elemento.
Ganga:
desperdicios como arena, roca y arcilla.
Pretratamiento de menas
a) FLOTACIÓNAplicable a sustancias que repelen el agua.
b) TOSTACIÓNConversión de un compuesto metálico en óxido.
c) SEPARACIÓN MAGNÉTICA
FLOTACION
Reducción a metales libres
El método usado depende la fuerza de unión entre lo iones metálicos y los aniones.
Metales menos activos:
-Existen en estado libre y no requieren reducción.
Metales más activos:
-El óxido metálico se reduce a metal libre.
-Se usa como agente reductor el carbono, por su bajo coste y su fácil manejo.
Purificacióna) DESTILACIÓN
Metal más volátil que sus impurezas.
b) ELECTROLISIS
c) PURIFICACIÓN MEDIANTE FUSIÓN POR ZONASObtención de metales extremadamente puros.
MÉTODOS ALTERNATIVOS
Algunas menas contienen varios metales que no siempre es necesario separar:
• Proceso Kroll (lento)• Proceso electrolítico (menor coste)
COBRE
Cobre (Cu): metal de transición de apariencia metálica y color pardo rojizo.
La extracción del cobre es complicada porque contiene sulfuros de hierro y azufre.
Los procesos metalúrgicos normales sufren modificaciones para extraer el cobre sin contaminaciones.
Concentración
Flotación: concentra el metal
Tostación:
sulfuros de Fe y S
óxidos fundidos
Fundición
Fusión: en un horno a 1400 ºC, se separa en dos capas:
1ª. Mata de Cobre (inferior), Cu y Fe fundido.2ª. Escoria de Silicato (superior), desechos de óxidos.
Conversión Se insufla aire a la mata de Cobre
Los sulfuros de hierro: escoria que se separa
Cobre obtenido: BLISTER Se insufla aire al blister
Se obtiene Cobre con el 99% de pureza
2 Cu2S + 3 O2 (g) 2 Cu2O + 2 SO2 (g)
2 Cu2O + Cu2S 6Cu (l) + SO2 (g)COBRE NEGRO
Procesos pirometalúrgicos
Características:
Altas temperaturas Gran cantidad de desechos Consumo de energía Emisiones gaseosas
Procesos hidrometalúrgicosEtapas:Lixiviación: extracción de iones
metálicosPurificación y Concentración:
separación de impurezas. Obtención de electrolito de Cobre.
Precipitación: los iones de precipitan a sólidos iónicos o metal libre.
HIERRO
El hierro es el metal más utilizado de la corteza terrestre, siendo su principal aleación el acero.
Proceso de recuperación del Fe de sus menas: “Reducción por carbono en un alto horno”.
Proceso de conversión de la mena de hierro a hierro metálico
implica reacciones rédox y reacciones ácido-base complejas
Alto Horno: Funcionamiento
Alto Horno: Resultado
El material obtenido se denomina arrabio. Contiene aproximadamente 95% de Fe, 3-4%
de C y otras impurezas. Se lleva a un convertidor para obtener el
acero.
Obtención Acero: Proceso De Oxígeno BásicoConvertidor
Pasos para transformar el arrabio en acero:
Oxidación de las impurezas (C, Si, P, Mn, S)
Obtención de “acero al carbono”
Añadir elementos de aleación (Cr, Ni, Mn, V, Mo,W) que confieran al acerolas propiedades deseadas.
Reducción del contenido de
carbono
También contiene otras impurezas