METALURGIA EXTRACTIVA

METALURGIA EXTRACTIVA
Es la ciencia y tecnología de extracción de los metales de sus fuentes
naturales o de los materiales de reciclado y su preparación para usos
prácticos
Mineral
Es una sustancia natural, inorgánica y homogénea de composición
química determinada.
Se llama MENA a una asociación de minerales a partir de la cual se
obtienen uno o más metales de forma económicamente favorable y
GANGA al resto del mineral constituido por las impurezas
El tanto por ciento del contenido en mena de un mineral se
conoce como LEY DEL MINERAL
1
CLASIFICACIÓN DE LAS MENAS METÁLICAS
Tipos de
combinación
Metales nativos
Ejemplos
Observaciones
Au, Grupo Pt
También Ag, Bi, Hg y Cu aunque de
importancia secundaria
Sulfuros
Calcopirita CuFeS2
Calcosina Cu2S
Esfalerita ZnS
Galena PbS
Pirita de hierro FeS2
Cinabrio HgS
Molibdenita MoS2
Estibina Sb2S3
Magnetita Fe3O4
Hematites Fe2O3
Ilmenita FeTiO3
Bauxita Al2O3
Casiterita SnO2
Periclasa MgO
Cuarzo SiO2
Óxidos
Menas típicas de Fe, Al, Ti, Cr, Mn, Sn, W,
Si, Nb, Ta, U, Th, Lántanidos
2
CLASIFICACIÓN DE LAS MENAS METÁLICAS
Haluros
Oxisales
Alcalinos y alcalinoterreos de depósitos
salinos y aguas marinas
Sal gema NaCl; silvinita KCl
carnalita KCl.MgCl2
fluorita CaF2; Criolita AlF3.3NaF
Silicatos
Berilio Be3Al2Si6O18; Zircón ZrSiO4
Caolinita Al2(Si2O8)(OH)4
espodumen LiAl(SiO2)2
Fosfatos
Monacita CePO4
Autunita Ca(UO2)2(PO4)2
Carbonatos
Siderita FeCO3; Cerusita PbCO3
Smithsonita ZnCO3;Malaquita
Cu2(CO3)(OH)2
dolomita MgCO3.CaCO3;Caliza CaCO3
Magnesita MgCO3
Sulfatos
Yeso CaSO4.2H2O;Epsomita MgSO4.7H2O
Barita BaSO4; Anglesita PbSO4
Importancia
metalurgia
magnesio
en
la
del
Metalurgias del Be, Li,
Zr y Lantánidos
Metalurgias del U y
lantánidos
3
4
Propiedades físicas de los Minerales
¾Dureza
Escala Mohs
¾Peso Especifico
1.Talco
2.Yeso
¾Fusibilidad
3.Calcita
¾Fractura
4.Fluorita
¾Exfoliación
5.Apatita
6.Feldespato
¾Tenacidad
7.Cuarzo
Exfoliable
¾Color
8.Topacio
Quebradizo
9.Corindón
Dúctil
¾Brillo
10.Diamante
¾Transparencia Maleable
Flexible e inelástico
Flexible y elástico
5
OPERACIONES INDUSTRIALES:
1.-Selección
¾Mecánicas
2.-Trituración
¾Químicas
¾Electrometalúrgicas
3.-Tamizado
TRATAMIENTO MECÁNICO
4.Tratamiento de finos
5.-Concentración
2. Trituración: 2.1.Quebrantamiento
Quebrantadora de
Mandíbulas
Quebrantadora de
Rodillos
6
2.2.- Trituración
2.3.- Molienda
Trituradora de
Mandíbulas
Molino de Rodillos
Por compresión
Por abrasión y desgaste
Por impacto
Molino Giratorio
Molino de Barras
Molinos Autógenos
7
3. Tamizado:
En la siguiente tabla se dan especificaciones de luz de malla de distintos tamices
Especificaciones DIN
Luz de malla en mm
Diametro del alambre mm
0,04
0,025
0,04 DIN 4183
0,05
0,032
0,05 DIN 4188
0,08
0,05
0,08 DIN 4188
0,1
0,063
0,1 DIN 4188
0,5
0,315
0,5 DIN 4188
1,0
0,63
1,0 DIN 4188
2,0
1,0
2,0 DIN 4188
Especificaciones DIN
Qd 2 DIN 4187
Qd 4 DIN 4187
Qd 5 DIN 4187
Qd 8 DIN 4187
Qd 10 DIN 4187
Ancho de la
perforación R10
2
4
5
8
10
Superficie abierta
del tamiz en mm
39
51
51
64
64
Espesor de la
chapa
1
1,5
1,5
1,5
2
4.Tratamiento de finos:
¾Briqueteado
¾Sinterización
¾Nodulización
8
5.Concentración:
5.1.Clasificación:La base de la separación es el tamaño de
las partículas
-A igual densidad de las partículas, las más gruesas tienen mayor velocidades de sedimentación
que las más finas.
-A igual tamaño, las partículas con mayor densidad tienen mayor velocidad de sedimentación.
-Las partículas porosas, o con formas irregulares tienen una velocidad de sedimentación menor
que las partículas esféricas o compactas con el mismo tamaño y densidad.
-La velocidad de sedimentación de las partículas sólidas disminuye progresivamente al aumentar
la densidad o la viscosidad del fluido.
Clasificador de Caja
Clasificador de Arrastre
Lamas
Pulpa
Agua
Gruesos
Finos
9
5.2.Concentración por gravedad: Basada en las densidades de
las especies
5.2.1.Separación por medios densos
Densidades de distintas especies minerales
Generales
Densidad Kg/m3
Hidrocarburos/Carbón
≈ 1000
Silicatos
2000-4500
Carbonatos, Fosfatos, Haluros
3000-3500
Sulfuros
4000-8000
Óxidos
2500-7000
Componente
Pentacloroetano
Bromoformo
Ioduro de metileno
Solución de Clerici
Magnetita
Ferrosilicio
Líquidos más utilizados
Fórmula
CCl3-CHCl2
CHBr3
CH2I2
TlCOO/COOH-CH2-COOTl
Fe3O4
Densidad Kg/m3
1500
2960
3330
5200
1250-2200
2900-3400
5.2.2.Levigación en Jigs y mesas de Sacudida
Sistema tipo Jigs
10
5.3.Separación magnética
Elec troimán
5.4.Separación Electrostática
11
5.5.Separación por Flotación
Colectores:
a) Aceites y derivados del Petróleo
b) Ácidos y base orgánicas. Sales.
Aire
Espuma
Ej.. Xantatos y Ditiofosfatos
S
S
C
S
OR
O
S
P OR
OR
Pulpa
+ aceite
R
12
13
TRATAMIENTO QUÍMICO
División de la metalurgia extrativa
Via Seca o Pirometalurgia
Via húmeda o hidrometalurgia
-Calcinación
-Lixiviación
-Tostación
9 Ácida
9 Oxidante
9 Básica
9 Sulfatante
9 Neutra
-Purificación y/o concentración
9 Clorurante
9 Aglomerante
9 Métodos químicos convencionales
9 Otras
9 Cementación
-Fusión
9 Resinas de intercambio de ión
9 Reductora
9 Extracción con disolventes
-Precipitación
9 Ultrareductora
9 Neutra
9 Electrólisis
9 Oxidante
9 Cementación
-Volatilización
9 Métodos Químicos
9 Reductora
9 Oxidante
9 De haluros
9 De carbonilos
-Electrólisis ignea
-Metalotermia
14
Pirometalurgia: Ventajas y Desventajas
Ventajas
Desventajas
• Velocidades de reacción muy grandes • No apta para el tratamiento de
minerales pobres
• Altas producciones en reactores
relativamente pequeños
• Relativamente mala selectividad y poca
eficacia en reacciones químicas de
• Apto para recibir alimentaciones de
separación.
minerales complejos.
para
alimentaciones • Procesos que transcurren, a menudo, en
• Idónea
varias etapas.
heterogeneas formadas por minerales
de diversas procedencias.
• Problemas medioambientales con los
residuos gaseosos y el ruido.
Hidrometalurgia: Ventajas y desventajas
Ventajas
Desventajas
• Posibilidad de tratar minerales pobres e • Velocidades de reacción lentas
incluso marginales.
• Poca producción por reactor
• Alta selectividad y alto grado de • Sensible a variaciones en la
separación en las reacciones químicas.
composición de la alimentación.
• Alta pureza de los productos.
• Problemas en la eliminación y
almacenamiento de los residuos sólidos
• Fácil control y optimización
generados.
• Ausencia de polución por gases.
• Problemas con las aguas residuales.
15
PROCESOS HIDROMETALÚRGICOS
Metalurgia de la plata
1) Tostación clorurante 2)Cianuración y 3) Precipitación
Ag + O2 + 4NaCN ⇒ 2 Na[Ag(CN)2] + 2NaOH
AgCl + 2NaCN ⇒ Na[Ag(CN)2] + NaCl
Reducción 2Na[Ag(CN)2] + Zn ⇒ Zn(CN)2 + 2Ag + 2NaCN
Metalurgia del oro
9Amalgamación.
9Cianuración:
2Au + 4NaCN + H2O + O2 ⇒ 2 Na[Au(CN)2] + 2NaOH
El oro se precipita por adición de Zn
Reducción 2Na[Au(CN)2] + Zn ⇒ Zn(CN)2 + 2Au + 2NaCN
16
Producción de Aluminio
Proceso: Hall-Herault
Producción de Bauxita
Metalurgia del aluminio
17
Método Bayer , purificación de bauxitas
Entre las bauxitas destacan: hidrargilita γ-Al2O3.3H2O
bohemita γ-Al2O3 .H2O y el diasporo α- Al2O3.H2O.
Minerales que acompañan a las bauxitas:
Silicatos: Cuarzo SiO2 y caolinita Al4Si4O10(OH)8;
óxidos de hierro Fe3O4, sulfuros de hierro FeS
En el proceso (vía húmeda) de tratamiento con NaOH
(NaOH(ac) 50%, 6-8horas, 160-170ºC, 6-7 atm )
En presencia de sílice: SiO6Al2Na2.2H2O insoluble
+(ac)
+ 2NaOH
⇒ 22AlO
(ac)+
2Na++(ac)
+ H2O4]-(ac)
Al32O
Al2O
+ 32NaOH
+ 3H
O ⇒2-2Na
2[Al(OH)
Fe2O3 + 3NaOH ⇒ Fe(OH)3(s) + H2O
Fe2O3 + 3NaOH ⇒ Fe(OH)3(s) + H2O
18
Cristalización
-(ac) + CO (g)+ 2H O ⇒ 2Al(OH) + CO 2-(ac)
2AlO
2
2 + CO (g)
2 ⇒ 2Al(OH) 3 + Na CO
3
2Na[Al(OH)4](ac)
2
3
2
3 + H2O
Índice de alcalinidad adecuado NaOH/NaAlO2=Na2O/Al2O3
Calcinación: 2Al(OH)3⇒ Al2O3 + 3H2O
1º parte en vía SECA
Al2O3 + Na2CO3 ⇒ 2NaAlO2 + CO2
Fe2O3 + Na2CO3 ⇒ 2NaFeO2 + CO2
SiO2 + CaO ⇒ CaSiO3
AlO2- + 2H2O ⇔ Al(OH)3 + OHFeO2- + 2H2O ⇔ Fe(OH)3 + OH19
Reducción del metal en PROCESOS HIDROMETALURGICOS
ELECTRÓLISIS
Electrolisis de NaCl fundido
(-) Cátodo: Na+ + e- ⇒ Na Eºred=-2,71V
(+) Ánodo: 2Cl- ⇒ Cl2 + 2e- Eºred=1,36V
2Na+ + 2Cl- ⇒ 2Na + Cl2
Eºcelda=-2,71-(1,36)=-4,07V
Electrolisis de una disolución acuosa de NaCl
Eºred=-2,71V
(-)Cátodo: Na+ + e- ⇒ Na
2H2O + e- ⇒ H2 + 2OH- Eºred=-0,83V
Ánodo: 2Cl- ⇒ Cl2 + 2e2H2O ⇒ 4H+ + 4e- + O2
Eºred=1,36V
Eºred=1,36V
2H2O + 4Cl- ⇒ H2 + 4OH- + 4H+ + Cl2 Eºcelda=-0,83-(1,36)=-2,19V
Sobrevoltaje: factor cinético, no termodinámico
20
ELECTRÓLISIS
Reducción de óxidos metálicos:
Ej: Obtención de aluminio: (criolita Na3AlF6)
Al 3+ + 3e- → Al(l).
C + 2O2- → CO2(g) + 4ey en alguna medida la reducción
directa del óxido 2O2- → O2(g) + 4eElectrolito
Debe ser conductor
Con un punto de fusión bajo
Resistente y duradero a la tpa
de trabajo
21
Reducción electrolítica de alúmina
Cátodo: Al(III) + 3e- ⇒ Al(l).
La reacción en el ánodo es la oxidación del ánodo de carbono
C + 2O2- ⇒ CO2(g) + 4eY en alguna medida la reducción directa del óxido
2O2- ⇒ O2(g) + 4e-.
22
23
Productos Secundarios: Obtención de Aluminio
1.-Lodo rojo altamente básico en la purificación de bauxita (Tanques de sedimentación)
(relleno de tierras, reutilización en altos hornos)
2.-Fluoruro de hidrógeno gaseoso, cuando la criolita reacciona con rastros
de humedad del óxido de aluminio. (las emisiones se absorben en un lecho de filtración)
Al2O3(s) + 6HF(g) → 2AlF3(s) + 3H2O(g)
3.-Óxidos de carbono producidos en el ánodo. (CO y CO2)
4.-Fluorocarbonos, producidos por reacción del flúor con el ánodo de carbono.(CFC’s)
Aplicaciones
Al3+ + 3e- ⇒ Al
Eº= -1,66V
Fe2+ + 2e- ⇒ Fe
Eº= -0,44V
24
Reducción del metal en PROCESOS HIDROMETALURGICOS
CEMENTACIÓN
Consiste en introducir en la disolución que contiene el ion metálico
que se quiere reducir un metal menos noble que el, lo que da lugar
a la descarga de los iones y separación del metal.
Por ejemplo la lixiviación (extracción mediante un líquido de los
iones del metal) de minerales oxidados de cobre con disoluciones
ácidas produce disoluciones de Cu2+ de la que puede cementarse
el cobre empleando chatarra de hierro.
Cu2+ + Fe ⇒ Cu + Fe2+
O bien de las disoluciones alcalinas obtenidas al tratar con cianuros
alcálinos los minerales de oro y plata, pueden separarse los metales
por el tratamiento con cinc.
2[Ag(CN)2]Na + Zn ⇒ Zn(CN)2 + 2Ag + 2NaCN
25
PROCESOS PIROMETALÚRGICOS
TOSTACIÓN
Tostación Oxidante
Tostación clorurante:
MS + 2NaCl(l) + 2O2(g)
2MS + 3O2 ⇒ 2SO2 + 2MO
MAs2 + 2O2 ⇒ As2O3 + MO
⇒ Na2SO4(s) + MCl2
Como resultado de la tostación se obtiene
a) MO = Fe2O3, ZnO, CuO; ZnSO4; Fe2ZnO4; MX.
b) SO2
REDUCCIÓN DE CARBONATOS Y SILICATOS METÁLICOS
MCO3 ⇒ CO2 + MO
CaCO3 + MSiO3 ⇒ CaSiO3 + CO2 + MO
26
PROCESOS PIROMETALÚRGICOS
REDUCCIÓN DE ÓXIDOS METÁLICOS
MO + R ⇒ M + RO
∆G = ∆H - T∆S
Reacción
Ca + 1/2O2⇒ CaO
Be(c) + 1/2O2⇒ BeO
Mg + 1/2O2⇒ MgO
2Al + 3/2O2⇒ Al2O3 corindón
Ba + 1/2O2⇒ BaO
Zr + 1/2O2⇒ ZrO2
Ti(α) + 1/2O2⇒ TiO2 rutilo
Si + O2⇒ SiO2 cristobalita
Mn + 2O2⇒ Mn3O4 corindón
2Cr + 3/2O2⇒ Cr2O3
3Fe(α)+ 2O2⇒ Fe3O4 magnetita
Fe(α)+ 3O2⇒ Fe2O3 hematites
Fe(α)+1/2O2⇒ FeO magnetita
C(gráfito)+O2⇒ CO2 (g)
C(gráfito)+1/2O2⇒ CO (g)
∆Ho Kcal/mol
-151,80
-144,220
-144,090
-404,08
-134,590
-262,980
-228,360
-228,360
-332,400
-274,670
-268,310
-200,000
-65,320
-93,690
-25,400
∆Ho Kcal/mol.equivO
-75,925
-72,110
-72,045
-67,346
-67,295
-65,745
-57,090
-57,090
-41,550
-45,778
-33,539
-33,330
-32,660
-23,442
-12,700
27
DIAGRAMA DE ELLINGHAM
Ecuación de una recta
∆Gº = A + BT
∆Gº = ∆Hº -T∆Sº
28
¾La pendiente de cada línea es igual al cambio de entropía de la reacción cambiada de signo
¾Cuando se produce un cambio de fase se modifica la pendiente de la línea puesto que el
cambio de fase supone una variación en la entropía del sistema.
¾Las líneas poseen pendientes similares, prácticamente son paralelas porque el cambio de
entropía al pasar el oxígeno gas a óxido sólido es similar en todos los casos
¾La reacción de un metal con oxígeno para formar un óxido sólido produce una disminución
de la entropía porque la estructura del óxido sólido es más ordenada que un metal y un gas.
Como consecuencia ∆G aumenta al aumentar la temperatura
¾Los cambios de pendiente durante la fusión son mucho menores que durante la sublimación
porque van acompañados de menores cambios de entropía
¾Cuando una línea alcanza la región de variación de energía libre positiva, el óxido descompone
sucede así con Fe2O3 a 1500oC o con Ag2O, HgO a temperaturas inferiores
¾Cualquier óxido puede ser reducido a una determinada temperatura por todos los elementos
que se encuentran por debajo en la gráfica.
¾La línea que nos indica la formación de CO2 es casi horizontal puesto que el cambio de
entropía es prácticamente nulo al transformar un mol de O2 en un mol de CO2.
¾La línea para la formación de CO tiene pendiente negativa pues en este caso la transformación
de un mol de oxígeno en 2 moles de CO supone un aumento de la entropía y por tanto una
disminución de la energía libre. Este hecho es de gran interés, ya que todas las demás líneas
son interceptadas y por tanto todos los óxidos pueden ser reducidos con carbón a temperaturas
más o menos elevadas..
¾CO actúa también como especie reductora transformandose en CO2 , es capaz de reducir a
todos los óxidos de los metales que se encuentra por encima en la gráfica, a las temperaturas
29
adecuadas en cada caso
30
Óxidos de carbono
2C(s) + O2(g) → 2CO(g)
C(s) + O2(g) → CO2 (g)
2CO(g) + O2(g)
∆Hº
∆Sº
KJ.mol-1
J.K-1mol-1
[1]
-221,0
+178
[2]
-393,5
+3
-565
-86
2CO2 (g)[3]
Equilibrio de Boudouard
2CO(g)
CO2(g)+C(s)[4]
∆Hº = -172,Kj/mol
∆Sº= -176,5 J.K-1mol-1
CO2
CO
31
∆Gº= ∆Hº-T∆Sº
∆Gº= -RTlnK
∆Gº(KJ.mol-1)
2CO
∆Sº= (δ∆Hº/δT)
CO2 + C [4]=[2]-[1]
2
∆Gº<0 K>0
[3] ∆Sº= -172
[2] ∆Sº= +3
[1] ∆Sº= +178
978
SºJ.K.mol-1
Temperatura
K
C
O2
CO
CO2
6
204
197
213
32
DIAGRAMA DE ELLINGHAM
Influencia de la presión
∆G =∆Gº -RTlnPO2
2MO + 2CO ⇒ 2M + 2CO2
En condiciones no estándar
2CO + O2 ⇒ 2CO2 ∆G =∆Gº -RTlnPCO2/PCO
33
DIAGRAMA DE ELLINGHAM
∆Gº = A + BT
∆Gº = ∆Hº -T∆Sº
Al + Cr2O3⇒ Al2O3 + Cr
∆Go <0
∆Go (Cr2O3) > ∆Go (Al2O3)
∆Go = ∆Go (Al2O3) - ∆Go (Cr2O3)
2Al + 3/2SiO2⇒ Al2O3 + 3/2Si
∆Go <0
∆Go (SiO2) > ∆Go (Al2O3)
∆Go = ∆Go (Al2O3) - ∆Go (SiO2)
34
METALURGIA DEL HIERRO. Ejemplo de reducción carbotérmica
Principales minerales de hierro
Altos hornos
Fe2O3 hematites, Fe3O4 magnetita,2Fe2O3.2H2O limonita,
FeCO3 siderosita y FeS2 pirita
Tragante
Cuba
Tragante
35-40m
1000m3
Etalaje
Crisol
Base o Solera
Vientre
Vida media = 1,5-2años
35
Principales reacciones de los altos hornos
1).Formación de los agentes reductores gaseosos CO, H2
C(s) + H2O ⇒ CO + H2 (>600ºC) ∆H=+131KJ
2C(s) + O2 ⇒ 2CO (1700ºC)
∆H=-221KJ
C(s) + CO2 ⇔ 2CO
∆H=+41Kcal
C(s) + O2(g) ⇔ 2CO2
∆H=-94Kcal
2) Reducción de los óxidos de hierro
CO + Fe2O3 ⇒ 2FeO + CO2 (900ºC)
CO + Fe3O4 ⇒ 3FeO + CO2 (900ºC)
FeO + CO ⇒ Fe + CO2 (900ºC)
Esponja de hierro
3H2 + Fe2O3 ⇒ 2Fe + 3H2O (900ºC)
FeO + C ⇒ Fe + CO a nivel del vientre: 1500ºC 3Fe + C ⇔ Fe3C
3).Formación de la escoria destinada
Fe O ,
a eliminar impurezas
Coque
200ºC
CaCO3 ⇒ CaO + CO2 (800-900ºC)
CaO + SiO2 ⇒ CaSiO3(l) (1200ºC)
1000ºC
6CO + P4O10 ⇒ 2Ca3(PO4)2 (1200ºC)
4)Formación de impurezas en el hierro
Aire
MnO + C ⇒ Mn + CO (1400oC)
2000ºC
SiO2 + 2C ⇒ Si + 2CO (1400oC)
P4O10 + 10C ⇒ 4P + 10C (1400oC)
Fe
2
Aire
3
Lodos
36
ACERO : Producción de acero en Convertidores
El arrabio contiene por lo general las siguientes impurezas:
¾Carbono: disuelto en el fundido en forma de cementita Fe3C alcanza
alrededor del 4%.
¾Fósforo: los fosfatos son más fáciles de reducir que los óxidos de
hierro y el P se disuelve en el hierro como ferrofosfóro.
¾Azufre: es otro componente indeseable, se reduce repartiéndose entre
el arrabio y la escoria.
¾Manganeso: Todos los minerales de hierro contienen manganeso,
algunos en proporción del 2-3%. A diferencia de los anteriores el
manganeso es un elemento deseable.
¾Niquel-cobre, pasan al arrabio en su mayor parte.
¾Plomo, funde a 600oC y tiene un peso especifico superior al del Fe.
¾ Arsénico. Se encuentra en forma de arseniuro en el mineral, pasa por
completo al arrabio, es una impureza indeseada
37
ACERO : Producción de acero en Convertidores
™Convertidor Bessemer
™Convertidor Thomas
™Convertidor L.D
™El método del bajo hogar o Siemens Martins.
38
5m
8-10m
Convertidor Bessemer
Óxidos Ácidos SiO2
Convertidor Thomas
Óxidos Básicos CaO, MgO
1)Combustión del S y Si.
Si + O2 ⇒ SiO2
S + O2 ⇒ SO2
2)Combustión del C
C + 1/2O2 ⇒ CO
3)Combustión de P.
2P + 5/2O2 ⇒ P2O5
4)Combustión de Fe
Fe + O2 ⇒Fe2O3
5)RECARBURACIÓN
Adición de ferromanganeso con %C
Convertidor L.D
(Linz Dusenverfahren, lanza de linz)
(acero al oxígeno)
BOF (basic oxygen furnace)
39
40
41
Aleaciones
Elemento
Ni
Ni
Cr
Cr y N i
W
Co-W
Si
Ti
%
Propiedades
Aplicaciones
25
Tenacidad
36
No se dilata
acero invar
-Dureza
placa de blindaje
20-8% Resistencia Química
Nirosta, acero inoxidable
15-18% No se destempla
acero de giro rápido
40-2,5%Magnético
Imanes permanentes
10-13% Resistencia a los ácidos Aparatos Químicos
Inercia química
Efecto de los elementos aleantes en las características de los aceros para herramientas
Características
Dureza a alta temperatura
Resistencia al desgaste por fricción
Endurecimiento profundo
Distorsión mínima en el temple
Resistencia al impacto
Inercia Química
.
Elemento
tungsteno, molibdeno, cobalto, vanadio, cromo, manganeso.
vanadio, tungsteno, molibdeno, cromo, manganeso.
manganeso, molibdeno, cromo, silicio, níquel, vanadio.
molibdeno, Cromo, manganeso.
vanadio, tungsteno, molibdeno, manganeso, cromo
42
Titanio
Reducción Metalotérmica de Óxidos
Diagrama de Ellingham,
se suele utilizar Si, Ca y sobre todo Al
2Cr2O3 + 3Si ⇒ 4Cr + 3SiO2
ALUMINOTERMIAS
Mg, Ca, Sr, Ba, V, Cr etc.
HIDROGENOTERMIAS
W, Mo, Ti, V, Co, Ni, Re
43
METODO KROLL: Reducción de haluros
TITANIO
TiO2 + C + Cl2 ⇒ TiCl4 + 2CO
RUTILO 2FeTiO3 + 6C + 7Cl2 (900ºC)⇒ 2TiCl4(g) + 2FeCl3 + 6CO(g)
TiO2
TiCl4 + 2Mg (900ºC)⇒ Ti + 2MgCl2
ZIRCONIO
ZrO2 + 2Cl2 + 2C (900°C) ZrCl4 + 2CO
ZrCl4 + 2Mg (1100°C) 2MgCl2 + Zr
Se obtienen: Si, Ti, Zr, Hf, Sc, La, V, Nb, Be, K, Rb, Cs etc.
Cloración directa:
TiO2 + Cl2 + C ⇒ TiCl4 + CO + (COCl2 ,CO2)
Esto sucede con Ag, Hg, Pb, Cd, Cu, Mn, Ni, Zn, Sn, Fe
En el caso de sulfuros
MS + Cl2 ⇒ MCln + S
44
REFINO DE METALES
•Cementación, Au y Ag
•Electrólisis, Cu y metales nobles
Ejemplo EXTRACCIÓN DE COBRE
PIROMETALURGÍA
4CuFeS2(s) + 9O2(g) ⇒ 2Cu2S(l) + Fe2O3(s) + 6SO2(g)
CuFeS2, Calcopirita
Fe2O3(s) + 3SiO2(s) ⇒ Fe2(SiO3)3(l)
Cu2S(s) + 3O2(g) ⇒ 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
Cu2S(l) + 2Cu2O(s) ⇒ 6Cu(l) + SO2(g)
Cu2+Al6(PO4)4(OH)8· 4H2O Obtención de la mata de cobre
Azul turquesa
45
46
47
HIDROMETALURGÍA
4CuFeS2(s) + H2SO4(ac) + 4O2(g) ⇒
2CuSO4(ac) + Fe2O3(s) + 3S(s) + H2O(l)
2H2O(l) ⇒ O2(g) + 4H+(ac) + 4eCu2+(ac) + 2e- ⇒ Cu(s)
REFINO ELECTROLÍTICO
Cu2+(ac) + 2e- ⇒ Cu(s)
Cu(s) ⇒Cu2+(ac) + 2e-
48
REFINO DE METALES
•Descomposición térmica Ej haluros y carbonilos
Método Mond: Obtención de níquel
Ni(s) + (CO)(g) ⇒ Ni(CO)4(g)
Ni(CO)4(g) ⇒ Ni(s) + 4(CO)(g)
•A nivel de laboratorio. Método Van Arkel-de Boer o método de los
yoduros
TiO2 + I2 ⇒ TiI4(g) + 1/2O2(g)
TiI4(g) ⇒ Ti(s) + 2I2(g)
Método de fusión
por zonas
49
50