Metalurgia

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Concentración Preparación de la mena Tostación

PROCESOS METALURGICOS

Obtención del metal

Reducción

(coque)

Destilación fraccionada Purificación del metal

Refinación electrolítica Refinación química

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Recolección a mano Cribado Concentración

Separación magnética Amalgamación Fusión por zonas Flotación

Preparación de la mena

Lixiviación

Sulfuros Tostación

Sulfatos Carbonatos

SO2 +O2

óxidos

SO2 + O2 CO2

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Hierro Reducción por metales

Aluminio: aluminotermia

Magnesio: método Kroll

Obtención del metal (coque)

Reducción por electrolítica

Reducción por hidrógeno

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Destilación fraccionada

Purificación del metal

Refinación química

Refinación electrolítica

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

METALURGIA DEL HIERRO

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

ALTO HORNO

FENOMENOS

400ºC

Eliminación de agua higroscópica y de hidratación

700ºC

Reducción del mineral. El CO (g) que desciende se encuentra con los óxidos de hierro en distintos estados de oxidación

1350ºC

REDUCCION DEL MINERAL

Fusión completa

1800ºC

Combustión de coque. Desulfuración y formación completa de escorias

1600ºC

Separación del arrabio de la escoria

PROTECCION DEL AGENTE REDUCTOR

CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3 (s)

C(S) + CO2(g)

2CO(g)

2C(g) + O2(g)

2CO(g)

3FeO3(S) + CO(g) 2Fe3O4(S) + CO2(g) Fe3O4(S) + CO(g) 3FeO(S) + CO2(g) FeO(S) + CO(g) + CO2(g)

Fe(S)

Formación de las primeras escorias. Reducción de los óxidos de Mn. Fusión incipiente

1550ºC

FORMACION DE ESCORIAS

3CaO(s) + P2O5(g) Ca3(PO4)2 (l) Proceso de fusión Fe(S) Fe(l)

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Obtención de acero por horno eléctrico

Uno de los hornos más conocidos es el Heroult, que es un horno a solera no conductora, alimentando a corriente monofásica y con dos electrodos de grafito. Se producen dos arcos entre el primer electrodo y el baño metálico y el otro entre el mismo baño y el segundo electrodo. La capacidad es de 15 a 35 toneladas durando la operación de 3 a 6 horas.

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Obtención de acero por horno de crisoles Los crisoles son de arcilla refractaria a la cual se le añade el coque y arcilla ya cocida (chamota) . También se fabrican crisoles de grafito ( 15 a 75 % ) adicionado de arcilla refractaria y de arena.

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Tratamiento previo del mineral

Planta de obtención de hierro

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Obtención de acero por convertidor El convertidor es un gran recipiente acorazado exteriormente con acero ( chapa de 20 a 25 mm ) y revestido interiormente con ladrillos refractarios ( 40 a 50 cm). El fondo está constituido por una gruesa placa refractaria con 100 a 200 agujeros o toberas de 10 mm de diámetro : por debajo de esta placa se encuentra la caja de viento unida a una tubería que pasa por uno de los muñones huecos y por la que llega aire a presión ( 1,5  2,5 kg./cm2 ).

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Obtención del acero por el procedimiento Martin-Siemens Su funcionamiento se basa en los siguientes principios: 1- Se transforma el arrabio en acero por dilución añadiendo al arrabio líquido productos menos carburados para que disminuya el contenido de carbono del conjunto. La adición es de chatarra de acero. Este proceso se denomina de arrabio y chatarra. 2- Se produce una oxidación del “C” añadiendo arrabio líquido, óxidos de Hierro. La mayor parte del oxígeno necesario para la descarburación procede del mineral y el resto de la atmósfera del horno. El proceso se llama arrabio y mineral.

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

METALURGIA DEL ALUMINIO bauxita Al2O3.2H2O (+)

C (+)

(-)

MOLIENDA Al (l)

NaOH Solubilización química

Criolita (l) + bauxita

900ºC

alúmina

Aluminio fundido

autoclave 150 – 200ºC

Al2O3

6 - 8 atm

CALCINACION

4hs 2-3 días

DECANTACION Na[Al(OH)4] Lodos

Al2O3.nH2O

FILTRACION

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

ZnS blenda SnCO3

TOSTACION

SO2(g)

CALCINACION CO2(g)

LIXIVIACION

cincita

ZnO

smithsonita

H2SO4 (d)

METALURGIA DEL ZINC

Vía seca (85-90%)

Vía húmeda

As, Sb PURIFICACION de SOLUCION Cu, Co, Ni

HORNO 1000 – 1200º C (coque) Zn (v)

ENFRIAMIENTO

SEPARACION SOL - LIQ

(gas de caldeo) 419º

ZnSO4

Zn (l)

ELECTROLISIS

Zn

DESTILACION

99,9%

(a presión reducida) Se separan Pb, As, Fe, Cd

Zn 99,995%

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

METALURGIA DEL PLOMO Blenda Zns

MINERAL Galena PbS

MOLIENDA (Polvo fino)

Galena PbS

Flotación SO2

Tostación

Blenda Zns

PbO

Desecha escoria

Horno de cuba

Plomo de obra

ELECTROLISIS PbO ZnO

OXIDACIÓN

HORNO DE LLAMA AGITACION Aleación con Zn (Ag, Pb, Zn)

C(gr) CO (g)

400º Gases residuales 800º oxidan As, Sb, Sn

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

METALURGIA DEL COBRE CuS

2-5% H2SO4

FLOTACION Vía seca

HORNOS DE CUBA

Vía húmeda

C(coque)

SO2

escoria escoria aire

Cu2S

mata

CuSO4(ac)

FeS CONVERTIDOR

ELECTRÓLISIS

Cu (impuro) Zn, Mn, Co, Sb aire HORNO DE Vapor LLAMA H2O

ELECTROREFINACION

Cu 99,99%

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Celda de flotación

En estas celdas, la zona de "captura" de sólidos por burbujas es horizontal y profunda. El estanque de separación es profundo y el filtro se substituye por cilindros perforados que direccionan el flujo del líquido.

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

OBTENCIÓN DEL COBRE (vía seca)

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Celdas de flotación

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Tanque de flotación

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Nueva generación de celdas de flotación: FAD

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Celda de flotación real