Obtención de materiales no ferrosos

Obtención de materiales no ferrosos Aluminio, titanio, cobre, magnesio, zinc y plomo.

Aluminio Debido a que el Al es un material no ferroso, no es posible encontrarlo directamente desde la naturaleza si no que necesita un proceso de obtención.

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Como metal se extrae únicamente del mineral

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Hay varios. A continuación se explica el mas común.

Bauxita

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Aluminio Debido a que el Al es un material no ferroso, no es posible encontrarlo directamente desde la naturaleza si no que necesita un proceso de obtención.

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Como metal se extrae únicamente del mineral

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Hay varios. A continuación se explica el mas común.

Bauxita

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El método Bayer •

El método Bayer es el más empleado por resultar el más económico. Consta de dos fases:

1. La bauxita se transporta desde la mina al lugar de transformación (cerca de puertos, ya que la mayoría se importa).

2. Se tritura y muele hasta que queda pulverizada.

3. Se almacena en silos hasta que se vaya a consumir.

4. En un mezclador se introduce bauxita en polvo, sosa cáustica, cal y agua caliente. Todo ello hace que la bauxita se disuelva en la sosa.

5. En el decantador se separan los residuos (óxidos que se hallan en estado sólido y no fueron atacados por la sosa).

6. En el intercambiador de calor se enfría la disolución y se le añade agua.

7. En la cuba de precipitación, la alúmina se precipita en el fondo de la cuba.

8. Un filtro permite separar la alúmina de la sosa.

9. La alúmina se calienta a unos 1200°C en un horno, para eliminar por completo la humedad.

10. En el refrigerador se enfría la alúmina hasta la temperatura ambiente.

2 Fase

11. Se disuelve la alúmina en criolita fundida (F 6AlNa3), que protege al baño de la oxidación, a una temperatura de unos 1 000 °C, y se la somete a un proceso de electrólisis que descompone el material en aluminio y oxígeno .

Titanio •

Para obtener titanio puro, a partir de los minerales( ) que lo contienen se utiliza mayoritariamente el llamado

Rutilo

Mineral de Titanio

y .

1 Cloración

2 Transformación Se calienta el mineral de titanio al rojo vivo. Luego se le añade carbón y se hace circular cloro a través de toda la masa. Se obtiene TiCl4

El compuesto se introduce en un horno a 800°C. Luego se introduce un gas inerte(helio o argon). Se forma titanio esponjoso.

3 Obtención El titanio esponjoso se introduce en un horno eléctrico y se le añaden fundentes: El resultado es titanio puro.

Cobre Los minerales más utilizados para obtener cobre son especialmente la . También existen minerales de destacando la y la .

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Calcopirita

Cuprita

, ,

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Existen dos métodos de obtención del cobre: La vía húmeda(cuando el contenido de cobre en el mineral es menos de un 10%). La vía seca(cuando el contenido de cobre supera el 10%).

La vía húmeda

1. Se tritura el mineral, se criba y se muele hasta reducirlo a polvo.

La vía húmeda

2. Se introduce en un recipiente con agua abundante, donde se agita para eliminar la ganga que flota.

La vía húmeda

3. El mineral que quede se lleva a un horno de pisos donde se oxida para eliminar el hierro presente. De este modo se separa el cobre del hierro

La vía húmeda

4. A continuación se introduce el mineral de cobre en un horno donde se funde. Luego se añade sílice y cal que reaccionan con el azufre y restos de hierro, formando la escoria que flota y se elimina. El cobre líquido que se encuentra debajo se denomina cobre bruto, cuya pureza es del 40%.

La vía húmeda

5. Por último, para obtener un cobre de alta pureza se somete el líquido a un proceso electrolítico. El cobre tendrá una pureza del 99,9%.

Magnesio Esta en la composición de más de 60 minerales, siendo los más importantes industrialmente los depósitos de dolomía, , , brucita, olivino.

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Existen dos métodos de obtención, dependiendo del mineral de magnesio.

Una vez producido, es utilizado como un elemento de aleación. En estado puro tiene pocas aplicaciones.

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Magnesita

Carnalita

y

Cloruros Se obtiene por . El magnesio sube a la superficie, ya que tiene menos densidad que la mezcla de sales fundidas. La cuba tiene que ser metálica y actúa como ánodo.

Carbonatos Se obtiene por Consiste en introducir el mineral en un horno eléctrico, al que se ha añadido fundente, para provocar la eliminación de oxigeno.

Zinc •

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Los minerales más empleados en la extracción del cinc son: (40 a 50% de cinc) y

(menor del 40% de cinc).

Al igual que ocurría con el cobre, dependiendo de la concentración del mineral de cinc se emplean dos procedimientos de obtención(húmeda y seca)

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Blenda

Calamina

La extracción por vía húmeda

1. El mineral es triturado con el fin de obtener partículas muy finas que, según la naturaleza del mineral, van a ser sometidas a diversos tratamientos químicos.

2. El tueste transforma el sulfuro de zinc en óxido. El dióxido de azufre obtenido permitirá obtener ácido sulfúrico que, por una parte entrará en el proceso de fabricación de agentes fertilizantes.

3. Durante la fase de lixiviación, la calcina es tratada mediante una solución diluida de ácido sulfúrico a una temperatura de 60°C y dura entre 1 y 3 horas. En esta fase, queda todavía un porcentaje que varía entre 10 y 25% de zinc insoluble que va a ser recuperado gracias a una operación complementaria.

4. Se utiliza polvo de zinc para eliminar algunos elementos externos presentes en la solución. Esta purificación dura entre 1 y 8 horas. Al final del proceso, se recuperan las partículas de zinc por filtración

5. Ahora la solución se vierte en depósitos de electrolisis, constituidos por ánodos de plomo y de cátodos de aluminio. Esta operación necesita entre 30 y 40°C y va a permitir al zinc depositarse en el cátodo de dónde se le despegará por pelaje(stripping) cada 24, 48 o 72 horas, según el caso.

6. Ahora la solución se vierte en depósitos de electrolisis, constituidos por ánodos de plomo y de cátodos de aluminio. Esta operación necesita entre 30 y 40°C y va a permitir al zinc depositarse en el cátodo de dónde se le despegará por pelaje(stripping) cada 24, 48 o 72 horas, según el caso.

7. Finalmente el zinc obtenido es fundido y moldeado en lingotes, que es como será comercializado en el mercado industrial.

Plomo El plomo rara vez se encuentra en su estado elemental. Se presenta comúnmente como sulfuro de plomo en la . Otros minerales de importancia comercial son los carbonatos( ) y los sulfatos( ).

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Galena

Cerusita

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La obtención industrial del plomo consiste básicamente en reducir la galena y separar el plomo de los metales que lo acompañan. El proceso consta de tres partes: tostación, fusión y afino

En la , la galena se mezcla con sílice, caliza y material fundente, y se calienta en presencia de aire hasta que el sulfuro de plomo se convierte en óxido.

En la , se utiliza un horno alto, similar a los utilizados en siderurgia. El óxido de plomo se mezcla con coque, caliza y fundente, y se insufla una corriente de aire. El carbón reduce el óxido de plomo y forma plomo metálico impurificado con otros metales. Los demás componentes funden con la caliza y forman la escoria.