18.4 METALURGIA EXTRACTIVA18.4 METALURGIA EXTRACTIVA

18.4.1 OPERACIONES BÁSICAS18.4.1 OPERACIONES BÁSICAS

18.4.2 METALURGIA DEL COBRE18.4.2 METALURGIA DEL COBRE

18.5 METALURGIA DEL HIERRO Y 18.5 METALURGIA DEL HIERRO Y DEL ACERODEL ACERO

METALURGIA: Estudio general de los metales.METALURGIA: Estudio general de los metales.

METALURGIA EXTRACTIVA: Obtención comercial de METALURGIA EXTRACTIVA: Obtención comercial de metales a partir de sus menas y preparación de los metales metales a partir de sus menas y preparación de los metales para su uso.para su uso.

ETAPAS:ETAPAS: Extracción de la menaExtracción de la mena Pretratamiento de menasPretratamiento de menas Reducción a metales libresReducción a metales libres Afino o purificaciónAfino o purificación

1. Extracción de la mena1. Extracción de la menaMineral: Mineral:

compuesto que contiene compuesto que contiene el elemento.el elemento.

Ganga: Ganga: desperdicios como arena, desperdicios como arena, roca y arcilla.roca y arcilla.

2. Pretratamiento de menas2. Pretratamiento de menas

a)a) FLOTACIÓNFLOTACIÓNAplicable a sustancias Aplicable a sustancias que repelen el agua.que repelen el agua.

b)b) TOSTACIÓNTOSTACIÓNConversión de un Conversión de un compuesto metálico en compuesto metálico en óxido.óxido.

c)c) SEPARACIÓN SEPARACIÓN MAGNÉTICA MAGNÉTICA

FLOTACION

3. Reducción a metales libres3. Reducción a metales libres El método usado depende El método usado depende

la fuerza de unión entre lo la fuerza de unión entre lo iones metálicos y los iones metálicos y los aniones.aniones.

Metales menos activos:Metales menos activos:

-Existen en estado libre y -Existen en estado libre y no requieren reducción.no requieren reducción.

Metales más activos:Metales más activos:

-El óxido metálico se -El óxido metálico se reduce a metal libre.reduce a metal libre.

-Se usa como agente -Se usa como agente reductor el carbono, por reductor el carbono, por su bajo coste y su fácil su bajo coste y su fácil manejo.manejo.

4. Purificación4. Purificacióna)a) DESTILACIÓNDESTILACIÓN

Metal más volátil que Metal más volátil que sus impurezas.sus impurezas.

b)b) ELECTROLISISELECTROLISIS

c)c) PURIFICACIÓN PURIFICACIÓN MEDIANTE FUSIÓN MEDIANTE FUSIÓN POR ZONASPOR ZONASObtención de metales Obtención de metales extremadamente puros.extremadamente puros.

PURIFICACIÓN MEDIANTE FUSIÓN POR PURIFICACIÓN MEDIANTE FUSIÓN POR ZONASZONAS

MÉTODOS ALTERNATIVOSMÉTODOS ALTERNATIVOS

Algunas menas contienen varios metales que no Algunas menas contienen varios metales que no siempre es necesario separar:siempre es necesario separar:

☺ Proceso Kroll (lento)Proceso Kroll (lento)☺ Proceso electrolítico (menor coste)Proceso electrolítico (menor coste)

18.4.2 Metalurgia del 18.4.2 Metalurgia del CobreCobre

Cobre (Cu): metal de transición de Cobre (Cu): metal de transición de apariencia metálica y color pardo rojizo.apariencia metálica y color pardo rojizo.

La extracción del cobre es complicada porque La extracción del cobre es complicada porque contiene sulfuros de hierro y azufre.contiene sulfuros de hierro y azufre.

Los procesos metalúrgicos normales sufren Los procesos metalúrgicos normales sufren modificaciones para extraer el cobre sin modificaciones para extraer el cobre sin contaminaciones.contaminaciones.

ConcentraciónConcentración

Flotación: concentra el Flotación: concentra el metalmetal

Tostación: Tostación: sulfuros de Fe y Ssulfuros de Fe y S

óxidos fundidosóxidos fundidos

FundiciónFundición Fusión: en un horno a Fusión: en un horno a

1400 ºC, se separa en dos 1400 ºC, se separa en dos capas:capas:

1ª. Mata de Cobre 1ª. Mata de Cobre (inferior), Cu y Fe (inferior), Cu y Fe fundido.fundido.2ª. Escoria de Silicato 2ª. Escoria de Silicato (superior), desechos de (superior), desechos de óxidos.óxidos.

ConversiónConversión Se insufla aire a la mata de CobreSe insufla aire a la mata de Cobre

Los sulfuro de hierro óxido (escoria que Los sulfuro de hierro óxido (escoria que se separa)se separa)

Cobre obtenido: BLISTERCobre obtenido: BLISTER Se insufla aire al blisterSe insufla aire al blister

Se obtiene Cobre con el 99% de purezaSe obtiene Cobre con el 99% de pureza

COBRE NEGROCOBRE NEGRO

2 Cu2S + 3 O2 (g) 2 Cu2O + 2 SO2 (g)2 Cu2S + 3 O2 (g) 2 Cu2O + 2 SO2 (g)

2 Cu2O + Cu2S 6Cu (l) + SO2 (g)2 Cu2O + Cu2S 6Cu (l) + SO2 (g)COBRE NEGROCOBRE NEGRO

Procesos pirometalúrgicosProcesos pirometalúrgicosCaracterísticas:Características:

Altas temperaturasAltas temperaturas Gran cantidad de desechosGran cantidad de desechos Consumo de energíaConsumo de energía Emisiones gaseosasEmisiones gaseosas

Procesos hidrometalúrgicosProcesos hidrometalúrgicosEtapas:Etapas:

Lixiviación: extracción de iones metálicosLixiviación: extracción de iones metálicos Purificación y Concentración: separación de Purificación y Concentración: separación de

impurezas. Obtención de electrolito de Cobre.impurezas. Obtención de electrolito de Cobre. Precipitación: los iones de precipitan a sólidos Precipitación: los iones de precipitan a sólidos

iónicos o metal libre.iónicos o metal libre.

Altos hornos:Altos hornos:FuncionamientoFuncionamientoReacciones PrincipalesReacciones PrincipalesResultado: arrabioResultado: arrabio

Obtención del acero:Obtención del acero:Proceso de oxígeno básico Proceso de oxígeno básico ReaccionesReacciones

El hierro es el metal más utilizado de la corteza terrestre, siendo su El hierro es el metal más utilizado de la corteza terrestre, siendo su principal aleación el acero.principal aleación el acero.

Proceso de recuperación del Fe de sus menas: “Reducción por Proceso de recuperación del Fe de sus menas: “Reducción por carbono en un alto horno”.carbono en un alto horno”.

Proceso de conversión de la mena de hierro a hierro metálico Proceso de conversión de la mena de hierro a hierro metálico

implica reacciones rédox y reacciones ácido-base complejas implica reacciones rédox y reacciones ácido-base complejas

Alto Horno: FuncionamientoAlto Horno: Funcionamiento

Reacciones Principales Alto HornoReacciones Principales Alto Horno

Alto Horno: ResultadoAlto Horno: Resultado

El hierro obtenido es impuro y se denomina “arrabio”.El hierro obtenido es impuro y se denomina “arrabio”. Contiene aproximadamente 95% de Fe, 3-4% de C y otras Contiene aproximadamente 95% de Fe, 3-4% de C y otras

impurezas.impurezas. Se vuelve a fundir, se pasa a moldes y se enfría, Se vuelve a fundir, se pasa a moldes y se enfría,

convirtiéndose en “hierro colado”.convirtiéndose en “hierro colado”.

Obtención Acero: Proceso De Obtención Acero: Proceso De Oxígeno BásicoOxígeno Básico

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

Reacciones de Los Procesos De Reacciones de Los Procesos De Fabricación De AceroFabricación De Acero

G 12G 12 Consuelo Alonso Cañizal Consuelo Alonso Cañizal chelo_ac_88@hotmail.comchelo_ac_88@hotmail.com

Sara Negro Rama Sara Negro Rama sara_delf@hotmail.comsara_delf@hotmail.com

Noelia Camacho ClavijoNoelia Camacho Clavijo noelyacc@hotmail.comnoelyacc@hotmail.com

Sara González HernándezSara González Hernández shaky_500@hotmail.comshaky_500@hotmail.com