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Metalurgia►Industrias y Procesos Químicas
►I.S.F.D. N° 117 - I.S.F.D. Nº 174►San Fernando - Villa Ballester
►Prof. Pedro Quiroga
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METALES DE IMPORTANCIA ECONÓMICA
CROMO
NIQUEL
PLATINO
PLOMO
HIERRO
MANGANESO
TUNGSTENO
ALUMINIO
MERCURIO
MOLIBDENO
VANADIO
COBRE
ORO
PLATA
CINC
BISMUTO
MAGNESIO
COBALTO
ANTIMONIO
ESTAÑO
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Propiedades Físicas y Químicas
Metales
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1. Brillo metálico
2. Alta conductividad calorífica
3. Alta conductividad eléctrica
5. Dúctiles
4.Maleables
6. Empaquetamiento compacto
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS METALES
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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS METALES
1. En general tienen entre 1 y 3 electrones externos.
2. Ceden sus electrones externos para formar cationes.
3. Están unidos mediante el enlace metálico
4. Cuando se ponen en contacto dos metales se forma una aleación.
5. Reaccionan con oxígeno formando óxidos básicos
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Reacciones de desplazamiento en los metales
• Los metales pueden sufrir una reacción de desplazamiento, es decir un metal de un compuesto puede ser desplazado por otro metal en estado libre.
• M1A + M2 M2A + M1 .
• Ecuación que indica que el metal libre M2, desplaza al metal M1 de su compuesto y lo deja en libertad.
• Una forma sencilla de predecir si va a ocurrir una reacción de desplazamiento es utilizar la llamada serie electroquímica.
• La Serie electroquímica o serie de actividad es en realidad un resumen de las reacciones de desplazamiento que pueden llevarse a cabo.
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Reacciones de desplazamiento en los metales
• En la mencionada serie electroquímica aparece el Hidrógeno que no es un metal, sin embargo lo que se puede desprender de su posición es que los metales que se encuentran arriba de él lo desplazan de sus compuestos, es decir reaccionan con agua y con ácidos.
• Este desplazamiento se da también entre metales, por ejemplo el Mg se encuentra arriba del Co, por lo tanto lo desplaza de sus compuestos como se ve en la siguiente ecuación:
CoCl2 + Mg MgCl2 + Co
Este tipo de reacciones se utiliza para la industria metalúrgica, ya que se utiliza un metal barato para obtener uno con mayor precio.
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ACTIVIDAD
LITIOPOTASIOBARIOCALCIOSODIOMAGNESIOALUMINIOCINCCROMOHIERROCADMIOCOBALTONÍQUELESTAÑOPLOMOHIDRÓGENOCOBREMERCURIOPLATAPLATINOORO
LOS METALESQUE ESTÁN ENLA PARTE SUPERIORDESPLAZAN DE SUS COMPUESTOS A LOS QUE SE ENCUENTRANABAJO
EL MÁS ACTIVO LITIO
EL MENOS ACTIVO ORO
ORDEN DE ACTIVIDAD DE LOS METALES
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• LOS METALES QUE SE ENCUENTRAN EN ESTADO NATIVO SON LOS QUE SE LOCALIZAN ABAJO DEL HIDRÓGENO EN LA SERIE DE ACTIVIDAD DE LOS METALES.
• LOS METALES QUE ESTAN ARRIBA DEL HIDRÓGENO, DADA SU POSICIÓN EN LA SERIE ELECTROMOTRÍZ, FORMARAN ÓXIDOS O HIDRÓXIDOS.
ESTADO NATURAL DE LOS METALES (1)
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• EN LA CORTEZA TERRESTRE (PARTE SÓLIDA), SÓLO SE ENCUENTRAN COMPUESTOS DE METALES NO SOLUBLES EN AGUA.
• LOS COMPUESTOS SOLUBLES SE ENCUENTRAN EN EL MAR Y EN DEPÓSITOS SUBTERRÁNEOS.
• LOS METALES IMPORTANTES SE ENCUENTRAN COMO ÓXIDOS, HIDRÓXIDOS, SULFUROS Y SILICATOS INSOLUBLES.
ESTADO NATURAL DE LOS METALES (2)
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Obtención de metales
PirometalurgiaHidrometalurgia
Electrometalurgia
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CIENCIA DE EXTRAER LOS METALES A PARTIR DE SUS MINERALES.
¿Qué es la METALÚRGIA?
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LOCALIZACIÓN DE MINERALES
EXTRACCIÓN
CONCENTRACIÓN
TOSTACIÓN
REDUCCIÓNREFINACIÓN
TRATAMIENTO, ALEACIÓN
PIROMETALURGIA HIDROMETALURGIA ELECTROMETALURGIA
PROCESO GENERAL DE OBTENCIÓN DE METALES
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METALURGIA EXTRACTIVA
PROCESOS FÍSICOS PROCESOS QUÍMICOS
Tipos de Procesos Metalúrgicos
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ES UN PROCESO FÍSICO, ES LA PARTE INICIAL DE LA OBTENCIÓN DEL METAL Y CONSISTE EN LA SEPARACIÓN DEL MINERAL DE OTROS MATERIALES QUE LO ACOMPAÑAN Y QUE DEBEN DE SER DESECHADOS.
EN LENGUAJE TÉCNICO:MINERAL = MENADESECHO = GANGA (ARENA, ROCAS, ARCILLAS, ETC).
CONCENTRACIÓN DEL MINERAL (1)
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LA CONCENTRACIÓN DEL MINERAL SE PUEDE HACER DE LAS FORMAS SIGUIENTES:
• Separación a mano
• Separación magnética (Fe3O4)
• Separación por medio de diferencias de densidad
• Flotación con aceite (concentración del mineral mayor a 90 %).
CONCENTRACIÓN DEL MINERAL (2)
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1. SEPARACIÓN MAGNÉTICA
2. FLOTACIÓN
LOS MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES MÁS EMPLEADOS EN LA INDUSTRIA MINERO METALÚRGICA SON:
PRINCIPALES PROCESOS FÍSICOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES
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Aire comprimido
Mineral concentradoEn la espuma
Ganga
MÉTODO DE SEPARACIÓN DEMINERALES POR FLOTACIÓN
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PRINCIPIOS DEL MÉTODO DE FLOTACIÓN
1. PARA QUE EL MÉTODO DE FLOTACIÓN FUNCIONE LAS PARTÍCULAS DEL MINERAL, DEBEN DE SER HIDROFÓBICAS.
2. LOS AGENTES DE FLOTACIÓN SE ADSORBEN EN LA SUPERFICIE DEL MINERAL, EVITANDO QUE SE HUMEDEZCA
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3. LAS MOLÉCULAS DEL AGENTE DE FLOTACIÓN TIENEN UN EXTREMO NO POLAR QUE SE UNE A LA SUPERFICIE DEL MINERAL Y EL EXTREMO POLAR ES EL QUE INTERACTÚA CON EL AGUA.
S = C
O CH2 CH3
S - K+
Etil Xantato de potasio
PRINCIPIOS DEL MÉTODO DE FLOTACIÓN (2)
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METALURGIA
PIROMETALURGIA
HIDROMETALURGIA
ELECTROMETALURGIA
TOSTACIÓN
REDUCCIÓN
DEFINICIÓN DE LOS PROCESOS METALÚRGICOS
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PIROMETALURGIA:UTILIZACIÓN DEL CALOR PARA CONVERTIR EL MINERAL PRIMERAMENTE A UN ÓXIDO (TOSTACIÓN) Y POSTERIORMENTE AL METAL DESEADO (REDUCCIÓN
TOSTACIÓN: CALENTAMIENTO DEL MINERAL EN PRESENCIA DE AIRE, PARA PRODUCIR EL ÓXIDO DEL METAL CORRESPONDIENTE.
REDUCCIÓN: REACCIÓN EL ÓXIDO DEL METAL CON UN AGENTE REDUCTOR QUÍMICO COMO CO o H2, PARA OBTENER EL METAL
PROCESOS METALÚRGICOS
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Proceso que consiste en calentar el mineral finamente dividido en una corriente de aire o en gases de horno enriquecidos con aire.Por ejemplo:2CuS(s) + 3O2(g) 2 CuO(s) + 2 SO2(g) pirita
ZnCO3(s) ZnO(s) + CO2(g) smithsonita
2NiS (s) + 3O2(g) 2NiO(s) + 2SO2(g)millerita
FeCO3 (s) FeO(s) + CO2(g)siderita
PROCESO DE TOSTACIÓN
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PROCESO DE REDUCCIÓN
Proceso que consiste en hacer reaccionar el óxido metálico con un agente reductor como CO, H2 o un metal activo:
Fe2O3(s) + 3CO (g) 2Fe(s) + 3CO2(g) CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g) TiCl4(s) + 2Mg(s) Ti(s) + 2 MgCl2(g)
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HIDROMETALURGIA:
SEPARACIÓN SELECTIVA DE UN
MINERAL O GRUPO DE MINERALES
MEDIANTE UN PROCESO QUÍMICO
ACUOSO.
PROCESOS METALÚRGICOS(2)
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PROCESOS METALÚRGICOS(3)
ELECTROMETALURGIA:
EMPLEO DE LOS MÉTODOS DE ELECTRÓLISIS
PARA OBTENER EL METAL PURO A PARTIR
DE CUALQUIERA DE SUS COMPUESTOS O BIEN
LA PURIFICACIÓN DE UNA FORMA IMPURA
DEL METAL
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Pirometalurgia del Hierro
Obtención del hierro de sus minerales utilizando calor
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Esquema General de la Pirometalurgia del Hierro
Extracción del mineral de hierro
Transporte del mineral
de hierro
Concentración del mineral - Quebrado - Lavado -Cribado - Concentrado
Extracción de Hulla
Transporte del mineral
de Hulla
Preparación del mineral de Hulla -• Refinado• Calentado
Extracción de piedra caliza
Transporte de piedra
caliza
Preparación del mineral de coque -• Lavado• Quebrado• Cribado
Aire
Alto horno
Escoria
Arrabio
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PIROMETALURGIA DEL FeDiagrama de Flujo del proceso
ConcentraciónMineral
Ganga
Óxido de FeImpurezas Reducción en
Alto horno
CO,CO2
NO2
Coque (C)CaCO3
AireO2 y N2
FeImpuroRecortes de FeCaO
Fe, CNi, PSi, etc
Refinación en Convertidor
O2 o O2 y Ar
CO2
SO2
Ni2SiO4
Mn2SiO4
Ca3(PO4)2
Fe y CACEROAl carbón
Escoria
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Principales menas de Hierro
Mineral Contenido de Fe
Hematita (mena roja) 70% de hierro
Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro
Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro
Limonita (mena café) 60-65% de hierro
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Principales minerales: Hematita Fe2O3 y Magnetita Fe3O4
Concentración de minerales: Se muele en forma de polvos finos y se separa el mineral de la ganga mediante imanes El contenido de hierro sube de 30-40 % a 60 o 65 %.
Se forman lingotes pequeños de 6 a 25 mm de diámetro para meter el mineral al Alto horno.
Tostación: Este proceso no se lleva a cabo debido a que el mineral ya es un óxido.
PIROMETALURGIA DEL HIERRO (1) Proceso de concentración
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Reducción del mineral: se lleva a cabo en un alto horno, reactor químico continuo, de 60 m de altura 16 m de ancho, capaz de producir 10, 000 Toneladas diarias.
Los altos hornos se cargan con una mezcla de coque, mineral de hierro y piedra caliza.
PIROMETALURGIA DEL HIERRO (2)Proceso de reducción
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El coque tiene dos funciones principales: como combustible para calentar el horno y producir
gases reductores como el CO y H2.
El CaCO3 sirve para formar las escorias.
PIROMETALURGIA DEL HIERRO (3)Funciones del coque y CaCO3
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PIROMETALURGIA DEL HIERRO (4)Operación del alto horno
El aire precalentado se introduce al alto horno por la parte inferior, y su función es permitir la combustión del coque.
Para producir 1kg de hierro, se requiere de 2 kg de mineral, 0.3 kg de piedra caliza, 1 kg de coque y 1.5 kg de aire.
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El coque se quema en la parte baja del horno, a esta temperatura el CO2 no es estable y reacciona con el coque como se muestra en las siguientes ecuaciones:
C(s) + O2(g) CO2(g) C(s) + CO2(g) 2 CO(g) , sumándolas2C(s) + O2(g) 2CO (g)
El vapor de agua presente en el aire también reacciona con el coque:C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)
PIROMETALURGIA DEL HIERRO (5)Formación de CO y H2 en el Alto Horno
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Reacciones de obtención de Fe por reducción con CO e H2.
Los óxidos metálicos son reducidos y para el caso del Fe3O4, las reacciones químicas son:
Fe3O4(s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4 CO2(g)
Fe3O4(s) + 4H2(g) 3 Fe(s) + 4 H2O(g)
PIROMETALURGIA DEL HIERRO (6)
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Los otros elementos presentes también se reducen:MnO(s) + CO(g) Mn(l) + CO2(g)
SiO2(l) + 2CO(s) Si(l) + 2CO2(g)
P2O5 (l) + 5 CO(s) 2 P(l) + 5 CO2 (g)
La escoria formada se queda encima del hierro fundido y
lo protege. El hierro fundido se moldea en lingotes que se
utilizan para la fabricación de acero.
PIROMETALURGIA DEL HIERRO (7) Reducción de Impurezas
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Alto Horno
Mineral, piedra caliza y coque
CO, CO2, NO2
Tobera para suministro de aire caliente
Boquilla de soplado de aire caliente
Escoria
Hierro fundidoSalida de
hierro fundido
1600°C
1000°C
600°C
250°C
Hombre
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Reducción directa del mineralREDUCCIÓN DIRECTA DEL MINERAL DE HIERRO También se puede utilizar el método de reducción directa, el cual emplea agentes reductores como gas natural, coque, aceite combustible, monóxido de carbono, hidrógeno o grafito. El procedimiento consiste en triturar la mena de hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, El producto del sistema de reducción directa es el hierro esponja que consiste en unos pellets de mineral de hierro los que pueden ser utilizados directamente para la producción de acero.
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Obtención de Fe esponja
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Producción de Hierro esponja
METANO
Agua
CH4
H2O(v)
H2 (g) + CO (g)
Agua fría
Agua Caliente
Mineral de
hierro
CH4 + H2O CO + 3H2
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O
Reactor1 Reactor
2
Hierro Esponja
Energía
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REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO(1)
La refinación se lleva a cabo en un recipiente llamado
Convertidor con capacidad aproximada de 300 Ton,
Inicialmente se carga con recortes de hierro y CaO
(75 Ton), posteriormente se llena con hierro
fundido proveniente del alto horno.
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El hierro tiene como impurezas: 0.6 a 1.2% de Si,
0.2% de P, 0.4 a 2% de Mn y 0.3 % de S y gran
cantidad de C.
Se utiliza como agente oxidante O2 puro u O2 con Ar.
REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO(2)
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El O2 reacciona con las impurezas y permite su disminución:C y S se eliminan como CO2 y SO2.
El Si forma SiO2, que se adhiere a la escoria, los óxidosmetálicos forman silicatos con el SiO2
La presencia de CaO ayuda a la eliminación del P, formándose el Ca3(PO4)2.
REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO(3)
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REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO (4)
En resumen, las impurezas del hierro reaccionan con O2
2 Mn(l) + O2(g) 2 MnO(l)
2 Ni (l) + O2(g) 2NiO (l)
Si(g) + O2(g) SiO2(l)
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Los óxidos metálicos reaccionan con el SiO2
formando silicatos que se integran a la escoria:
2 MnO (l) + SiO2(l) Mn2SiO4
2 NiO (l) + SiO2(l) Ni2SiO4
Y el P reacciona con el CaO formando fosfato:
3 CaO(l) + P2O5(l) Ca3(PO4)2(l)
que también se integra a la escoria.
REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO (5)
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CONVERTIDOR DE HIERRO Y ACERO
Ladrillosrefractarios
CinturónPara el Manejo delrecipiente
HierroFundido yescoria
Entrada de O2
y O2 – Ar
Cubiertaremovible
Extremo para vaciarlo
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PROCESO TRADICIONAL
COQUIZADOR ALTO HORNO
Reactor de Reducciób
CONVERTIDOR
CONVERTIDOR
COLADA CONTINUACARBÓN
Gas Natural
PELLETSMINERAL
ENERGÍAELÉCTRICA
PROCESO DEL HIERRO ESPONJA
COMPARACIÓN DE PROCESOS DE OBTENCIÓN DEL HIERRO
Producción de Gas de síntesis
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Fabricación de Fe y aceros
Arrabio Liquido o sólido
Proceso de pudelado
Convertidor Bessemer
Hornos de Hogar abierto
Hornos de Arco eléctrico
Hornos de
Refinación
Cubilote
Hierro dulce C < 0.1%
Aceros al carbón 0.1 % > C < 2.0 %
Colados de Hierro maleable 2.0 > C < 2.5 %
Hierro colado maleable 2.5 %< C < 3.75%
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Influencia de los elementos químicos en el hierro
Carbono. Arriba del 4% baja la calidad del hierro, sin embargo se puede decir que es el elemento que da la dureza al hierro y por medio de sus diferentes formas en las que se presenta, se pueden definir varias propiedades de las aleaciones y su grado de maquinabilidad.
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Influencia de los elementos químicos en el hierroSilicio. Este elemento hasta un 3.25% es un ablandador del hierro, arriba de 3.25% actúa como endurecedor. El hierro con bajo contenido de silicio responde mejor a los tratamientos térmicos.
Manganeso. Es un elemento que cuando se agrega a la fundición arriba del 0.5% sirve para eliminar al azufre del hierro. También aumenta la fluidez, resistencia y dureza del hierro.
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Equipo IndustrialPirometalurgia del Hierro
![Page 58: Metalurgia | desconocidoecaths1.s3.amazonaws.com/industriasqca… · PPT file · Web view · 2014-05-06Metalurgia. Industrias y Procesos Químicas. I.S.F.D. N° 117 - I.S.F.D. Nº](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062908/5adee8117f8b9af05b8bbd3c/html5/thumbnails/58.jpg)
Alto horno
![Page 59: Metalurgia | desconocidoecaths1.s3.amazonaws.com/industriasqca… · PPT file · Web view · 2014-05-06Metalurgia. Industrias y Procesos Químicas. I.S.F.D. N° 117 - I.S.F.D. Nº](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062908/5adee8117f8b9af05b8bbd3c/html5/thumbnails/59.jpg)
Horno de arco eléctrico
![Page 60: Metalurgia | desconocidoecaths1.s3.amazonaws.com/industriasqca… · PPT file · Web view · 2014-05-06Metalurgia. Industrias y Procesos Químicas. I.S.F.D. N° 117 - I.S.F.D. Nº](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062908/5adee8117f8b9af05b8bbd3c/html5/thumbnails/60.jpg)
Proceso Hidrometalúrgico
Metalurgía de Oro
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Hidrometalúrgia del AuDiagrama de flujo
Tanquede
disolución
Mineral
Aire (O2 y N2) Solución acuosade NaCN
Filtro
Ganga
Au en soluciónImpurezassolubles
Precipitadorde impurezassolubles
CaO
M(OH)n
Au en soluciónPrecipitadorde Au
Zn
(Au(s) Zn(s)Eliminadorde Zn
Aire
ZnOAu
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Para minerales con muy poco contenido de oro, se utiliza
un método por vía humeda con NaCN en presencia de oxígeno
del aire, se forma un compuesto complejo estable que es
soluble en agua:
4Au(s) + 8NaCN(ac) + O2(ac) + 2H2O(l) 4AuNa(CN)2(ac) + 4NaOH(ac)
HIDROMETALURGÍA DEL ORO (1)Reacción en el tanque de disolución
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Esta solución se trata con CaO, para precipitar otros iones
metálicos como hidróxidos, por ejemplo:
Mn2+(ac) + CaO(s) + H2O(l) Mn(OH)2(s) + Ca2+(ac)
Se filtra la solución y se trata con Zn metálico para precipitar el Au:
2 AuNa(CN)2(ac) + Zn(s) ZnNa2(CN)4(ac) + 2Au(s)
HIDROMETALURGÍA DEL ORO (2)Precipitación de impurezas y de Au
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Mediante la filtración se obtiene una mezcla de Zn y
Au, para separar el Zn, primero se calienta para
formar el ZnO(s), el cual calentarse se sublima y deja
al Au, el cual se funde con borax Na4B4O7.10H2O y
Sílice SiO2, con lo cual se forma una escoria en la cual
se eliminan Los óxidos metálicos que pudieron haber
quedado.
HIDROMETALURGÍA DEL ORO (1)Purificación del Au
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Proceso Hidro y Electro metalurgico
Metalurgia del Aluminio
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Metalurgía del aluminio
• Para la obtención del aluminio, se usan dos procesos metalúrgicos:
• Hidrometalurgia (concentración del mineral)
• Electrometalurgia para obtener el metal.
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Hidrometalurgia (proceso Bayer)
Reactor deConcentraciónde mineral
Bauxita
Al2O3 +Impurezas
Solución acuosa de NaOH al 30 %
SilicoaluminatosÓxido e hidróxidosde Fe
Al2O3 purificado ProcesoHall
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El mineral más adecuado para obtener el Al es la bauxita Al2O3
.xH2O.
Para eliminar las impurezas de Fe y SiO2, se emplea el proceso Bayer, en el cual el mineral se muele y pulveriza, y se hierve en solución acuosa concentrada de NaOH al 30% entre 150 y 230 °C, obteniéndose:
Al2O3.H2O(s) + 6H2O (l) + 2OH-(ac) 2 Al(H2O)2(OH)4
-(ac)
METALURGIA DEL ALUMINIO (1)Hidrometalurgia (Proceso Bayer)
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Las impurezas de SiO2 precipitan como silicoaluminatos y el óxido hierro como un lodo rojo.
A la solución que contiene el aluminio se le elimina el agua, el sólido resultante se calcina y se obtiene un óxido parcialmente hidratado
Al2O3.xH2O llamado alumina que al calentarlo a
1000°C se convierte en óxido de aluminio anhidro.
METALURGIA DEL ALUMINIO (2)Hidrometalurgía
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Electrometalurgia del aluminio Proceso Hall
Celdaelectrolítica
Al2O3ProcesoBayer
Criolita
Corrienteeléctica
Aluminio fundido
C electrodosde Grafito (anodos)
CO2 gas
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Se emplea el proceso Hall en el cual se disuelve el
Al2O3 purificado en criolita fundida Na3AlF6, la
cual se funde a 1012 °C y es un buen conductor
de la corriente eléctrica.
METALURGIA DEL ALUMINIO (3)Electrometalurgia
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En la electrólisis se emplean ánodos de grafito loscuales se consumen.
En el proceso de la electrolisis. La reacciones que ocurren en los electrodos son las siguientes:
2Al2O3(l) 4Al3+ + 6O2-
Ánodo 3 C(s) + 6O2- 3 CO2(g) + 12e-
Cátodo 4 Al3+ + 12e- 4 Al (s)
METALURGIA DEL ALUMINIO (4)
Electrometalurgia
criolita
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Ya que el metal se concentra en la parte baja de la
cuba electrolítica, debido a que es mas denso que la
solución de criolita-alumina, el aluminio fundido se
descarga y se hacen lingotes
METALURGIA DEL ALUMINIO (5)Electrometalurgia
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+
-Al2O3 disueltoEn criolita fundida
Aluminio fundido
Recipiente deHierro con carbono
Ánodos degrafito.
ELECTROMETALURGIA DEL ALUMINIO
Aluminiofundido
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Pirometalurgia vs Electrometalurgia
Metalurgia del Cobre
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El Cu se obtiene principalmente de las calcopirita
CuFeS2, usando métodos pirometalurgicos,
mediante la siguiente reacción:
4CuFeS2(s) + 13 O2(g) 4CuO(s) + 2Fe2O3(s) + 8SO2(g)
PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (1)
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La anterior reacción genera algunos problemas:
• Gasto energético muy alto, para producir la reacción
• Gran cantidad de escoria de Fe como óxido.
• Producción de SO2(g) que se descarga a la atmósfera
causando contaminación ambiental.
PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (2)
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Actualmente se pone en práctica un método hidrometalurgico que evita la mayoría de los problemas.
El método hidrometalurgico implica la oxidación
en medio acuoso de la calcopirita CuFeS2,
después de que ha sido concentrada por flotación.
PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (3)
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El mineral finamente dividido se suspende en una solución acuosa de ácido sulfúrico en presencia de oxígeno, donde tiene lugar la oxidación de la calcopirita, según la siguiente ecuación:
2CuFeS2(s) + 2H+(ac) + 4O2(g) 2Cu2+(ac) + SO4
2-(ac) + Fe2O3(s) + 3S(s) + H2O(l)
PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA(4)
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La solución resultante se sujeta a una
electrólisis para obtener cobre metálico, la
solución remanente es ácido sulfúrico el
cual se vuelve a reciclar al sistema.
PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (5)
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ELECTROMETALURGIA DEL COBRE (1)
En general el Cu en bruto que se obtiene de CuFeS2
o de Cu2S mediante procesos pirometalurgicos no esta lo suficientemente puro para sus aplicaciones como conductor eléctrico.
La refinación del cobre se hace mediante electrólisis Los ánodos son de cobre bruto y los cátodos son de cobre puro, la solución
electrolítica es sulfato de cobre CuSO4(ac).
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Al conectar la celda a un voltaje, el cobre del ánodo
se oxida y El Cu2+ de la solución se reduce en el
catodo.
Anodo Cu0(s) Cu2+(ac) + 2e-
Cátodo Cu2+(ac) + 2e- Cu0(s)
ELECTROMETALURGIA DEL COBRE (1)
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Cu impuro
Solución
Cu puro
Cátodo(-)
Ánodo(+)
ELECTROMETALURGÍA DEL COBRE
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Proceso Electrometalurgico
Metalurgia del Sodio
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ELECTROMETALURGIA DEL SODIO
Se emplea la electrolisis del cloruro de sodio fundido.
El medio electrolitico donde fluye la corriente electrica es el cloruro de sodio fundido, el cual se ioniza como se muestra a continuación:
NaCl (l) Na1+(solv) + Cl1- (solv)
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Para disminuir el punto de fusión del medio se agregaCaCl2 (de 804°C disminuye a 600°C)
Se evita el contacto del Cl2 y el Na, también no se permite el O2
Las reacciones en los electrodos son;
Ánodo 2Cl1- (solv) – 2e- 2Cl0(solv) Cl2(g)
Cátodo 2Na1+(solv) + 2e- 2Na(l)
ELECTROMETALURGIA DEL SODIO
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+- -
Cloruro de sodiofundido
Ánodo degrafito
Entrada para vaciarCloruro de sodio
Pantalla de hierro para Evitar la combinaciónde Na y Cl2 Salida de
Na Fundido
Salida de cloro gas
2Cl- -2e Cl2
Cátodo deacero
2Na+ + 2 e 2Na0
ELECTROMETALURGIA DEL SODIO