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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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2 Metalurgia Industrias y Procesos Químicas I.S.F.D. N° I.S.F.D. Nº 174 San Fernando- Villa Ballester Prof. Pedro Quiroga

3 METALES DE IMPORTANCIA ECONÓMICA CROMO NIQUEL PLATINO PLOMOHIERROMANGANESO TUNGSTENO ALUMINIO MERCURIOMOLIBDENO VANADIO COBRE ORO PLATACINC BISMUTO MAGNESIO COBALTO ANTIMONIOESTAÑO

4 Propiedades Físicas y Químicas Metales

5 1. Brillo metálico 2. Alta conductividad calorífica 3. Alta conductividad eléctrica 5. Dúctiles 4.Maleables 6. Empaquetamiento compacto PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS METALES

6 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

7 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. M 1 A + M 2 M 2 A + M 1. 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.

8 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: CoCl 2 + Mg MgCl 2 + Co Este tipo de reacciones se utiliza para la industria metalúrgica, ya que se utiliza un metal barato para obtener uno con mayor precio.

9 A C T I V I D A D LITIO POTASIO BARIO CALCIO SODIO MAGNESIO ALUMINIO CINC CROMO HIERRO CADMIO COBALTO NÍQUEL ESTAÑO PLOMO HIDRÓGENO COBRE MERCURIO PLATA PLATINO ORO LOS METALES QUE ESTÁN EN LA PARTE SUPERIOR DESPLAZAN DE SUS COMPUESTOS A LOS QUE SE ENCUENTRAN ABAJO EL MÁS ACTIVO LITIO EL MENOS ACTIVO ORO ORDEN DE ACTIVIDAD DE LOS METALES

10 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)

11 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)

12 Obtención de metales Pirometalurgia Hidrometalurgia Electrometalurgia

13 CIENCIA DE EXTRAER LOS METALES A PARTIR DE SUS MINERALES. ¿Qué es la METALÚRGIA? ¿Qué es la METALÚRGIA?

14 LOCALIZACIÓN DE MINERALES EXTRACCIÓN CONCENTRACIÓN TOSTACIÓN REDUCCIÓN REFINACIÓN TRATAMIENTO, ALEACIÓN PIROMETALURGIAHIDROMETALURGIAELECTROMETALURGIA PROCESO GENERAL DE OBTENCIÓN DE METALES

15 METALURGIA EXTRACTIVA PROCESOS FÍSICOSPROCESOS QUÍMICOS Tipos de Procesos Metalúrgicos

16 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 = MENA DESECHO = GANGA (ARENA, ROCAS, ARCILLAS, ETC). CONCENTRACIÓN DEL MINERAL (1)

17 LA CONCENTRACIÓN DEL MINERAL SE PUEDE HACER DE LAS FORMAS SIGUIENTES: Separación a mano Separación magnética (Fe 3 O 4 ) Separación por medio de diferencias de densidad Flotación con aceite (concentración del mineral mayor a 90 %). CONCENTRACIÓN DEL MINERAL (2)

18 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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20 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

21 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 CH 2 CH 3 S - K + Etil Xantato de potasio PRINCIPIOS DEL MÉTODO DE FLOTACIÓN (2)

22 METALURGIA PIROMETALURGIA HIDROMETALURGIA ELECTROMETALURGIA TOSTACIÓN REDUCCIÓN DEFINICIÓN DE LOS PROCESOS METALÚRGICOS

23 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 H 2, PARA OBTENER EL METAL PROCESOS METALÚRGICOS

24 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) + 3O 2 (g) 2 CuO(s) + 2 SO 2 (g) pirita ZnCO 3 (s) ZnO(s) + CO 2 (g) smithsonita 2NiS (s) + 3O 2 (g) 2NiO(s) + 2SO 2 (g) millerita FeCO 3 (s) FeO(s) + CO 2 (g) siderita PROCESO DE TOSTACIÓN

25 PROCESO DE REDUCCIÓN Proceso que consiste en hacer reaccionar el óxido metálico con un agente reductor como CO, H 2 o un metal activo: Fe 2 O 3 (s) + 3CO (g) 2Fe(s) + 3CO 2 (g) CuO(s) + H 2 (g) Cu(s) + H 2 O(g) TiCl 4 (s) + 2Mg(s) Ti(s) + 2 MgCl 2 (g)

26 HIDROMETALURGIA: SEPARACIÓN SELECTIVA DE UN MINERAL O GRUPO DE MINERALES MEDIANTE UN PROCESO QUÍMICO ACUOSO. PROCESOS METALÚRGICOS(2)

27 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

28 Pirometalurgia del Hierro Obtención del hierro de sus minerales utilizando calor

29 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

30 PIROMETALURGIA DEL Fe Diagrama de Flujo del proceso Concentración Mineral Ganga Óxido de Fe Impurezas Reducción en Alto horno CO, CO 2 NO 2 Coque (C) CaCO 3 Aire O 2 y N 2 Fe Impuro Recortes de Fe CaO Fe, C Ni, P Si, etc Refinación en Convertidor O 2 o O 2 y Ar CO 2 SO 2 Ni 2 SiO 4 Mn 2 SiO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 Fe y C ACERO Al carbón Escoria

31 Principales menas de Hierro MineralContenido 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

32 Principales minerales: Hematita Fe 2 O 3 y Magnetita Fe 3 O 4 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 % 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

33 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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35 El coque tiene dos funciones principales: como combustible para calentar el horno y producir gases reductores como el CO y H 2. El CaCO 3 sirve para formar las escorias. PIROMETALURGIA DEL HIERRO (3) Funciones del coque y CaCO 3

36 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.

37 El coque se quema en la parte baja del horno, a esta temperatura el CO 2 no es estable y reacciona con el coque como se muestra en las siguientes ecuaciones: C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) C(s) + CO 2 (g) 2 CO(g), sumándolas 2C(s) + O 2 (g) 2CO (g) El vapor de agua presente en el aire también reacciona con el coque: C(s) + H 2 O(g) CO(g) + H 2 (g) PIROMETALURGIA DEL HIERRO (5) Formación de CO y H 2 en el Alto Horno

38 Reacciones de obtención de Fe por reducción con CO e H2.H2.H2.H2. Los óxidos metálicos son reducidos y para el caso del Fe 3 O 4, las reacciones químicas son: Fe 3 O 4 (s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4 CO 2 (g) Fe 3 O 4 (s) + 4H 2 (g) 3 Fe(s) + 4 H 2 O(g) PIROMETALURGIA DEL HIERRO (6)

39 Los otros elementos presentes también se reducen: MnO(s) + CO(g) Mn(l) + CO 2 (g) SiO 2 (l) + 2CO(s) Si(l) + 2CO 2 (g) P 2 O 5 (l) + 5 CO(s) 2 P(l) + 5 CO 2 (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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41 Alto Horno Mineral, piedra caliza y coque CO, CO 2, NO 2 Tobera para suministro de aire caliente Boquilla de soplado de aire caliente Escoria Hierro fundido Salida de hierro fundido 1600°C 1000°C 600°C 250°C Hombre

42 Reducción directa del mineral REDUCCIÓN 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.

43 Obtención de Fe esponja

44 Producción de Hierro esponja METANO Agua CH 4 H 2 O(v) H 2 (g) + CO (g) Agua fría Agua Caliente Mineral de hierro CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 Fe 2 O 3 + 3H 2 2Fe + 3H 2 O Reactor 1 Reactor 2 Hierro Esponja Energía

45 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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47 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 O 2 puro u O 2 con Ar. REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO(2)

48 El O2 O2 reacciona con las impurezas y permite su disminución: C y S se eliminan como CO 2 y SO 2. El Si forma SiO 2, que se adhiere a la escoria, los óxidos metálicos forman silicatos con el SiO 2 La presencia de CaO ayuda a la eliminación del P, formándose el Ca 3 (PO 4 ) 2. REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO(3)

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50 REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO (4) En resumen, las impurezas del hierro reaccionan con O2O2 2 Mn(l) + O 2 (g) 2 MnO(l) 2 Ni (l) + O 2 (g) 2NiO (l) Si(g) + O 2 (g) SiO 2 (l)

51 Los óxidos metálicos reaccionan con el SiO 2 formando silicatos que se integran a la escoria: 2 MnO (l) + SiO 2 (l) Mn 2 SiO 4 2 NiO (l) + SiO 2 (l) Ni 2 SiO 4 Y el P reacciona con el CaO formando fosfato: 3 CaO(l) + P 2 O 5 (l) Ca 3 (PO 4 ) 2 (l) que también se integra a la escoria. REFINACIÓN DEL HIERRO Y FORMACIÓN DEL ACERO (5)

52 CONVERTIDOR DE HIERRO Y ACERO

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54 PROCESO TRADICIONAL COQUIZADOR ALTO HORNO Reactor de Reducciób CONVERTIDOR COLADA CONTINUA CARBÓN Gas Natural PELLETS MINERAL ENERGÍA ELÉCTRICA PROCESO DEL HIERRO ESPONJA COMPARACIÓN DE PROCESOS DE OBTENCIÓN DEL HIERRO Producción de Gas de síntesis

55 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%

56 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.

57 Influencia de los elementos químicos en el hierro Silicio. 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.

58 Equipo Industrial Pirometalurgia del Hierro

59 Alto horno

60 Horno de arco eléctrico

61 Proceso Hidrometalúrgico Metalurgía de Oro

62 Hidrometalúrgia del Au Diagrama de flujo Tanque de disolución Mineral Aire (O 2 y N 2 )Solución acuosa de NaCN Filtro Ganga Au en solución Impurezas solubles Precipitador de impurezas solubles CaO M(OH)n Au en solución Precipitador de Au Zn (Au(s) Zn(s) Eliminador de Zn Aire ZnO Au

63 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) + O 2 (ac) + 2H 2 O(l) 4AuNa(CN) 2 (ac) + 4NaOH(ac) HIDROMETALURGÍA DEL ORO (1) Reacción en el tanque de disolución

64 Esta solución se trata con CaO, para precipitar otros iones metálicos como hidróxidos, por ejemplo: Mn 2+ (ac) + CaO(s) + H 2 O(l) Mn(OH) 2 (s) + Ca 2+ (ac) Se filtra la solución y se trata con Zn metálico para precipitar el Au: 2 AuNa(CN) 2 (ac) + Zn(s) ZnNa 2 (CN) 4 (ac) + 2Au(s) HIDROMETALURGÍA DEL ORO (2) Precipitación de impurezas y de Au

65 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 Na 4 B 4 O 7. 10H 2 O y Sílice SiO 2, 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

66 Proceso Hidro y Electro metalurgico Metalurgia del Aluminio

67 Metalurgía del aluminio Para la obtención del aluminio, se usan dos procesos metalúrgicos:Para la obtención del aluminio, se usan dos procesos metalúrgicos: Hidrometalurgia (concentración del mineral)Hidrometalurgia (concentración del mineral) Electrometalurgia para obtener el metal.Electrometalurgia para obtener el metal.

68 Hidrometalurgia (proceso Bayer) Reactor de Concentración de mineral Bauxita Al 2 O 3 + Impurezas Solución acuosa de NaOH al 30 % Silicoaluminatos Óxido e hidróxidos de Fe Al 2 O 3 purificado Proceso Hall

69 El mineral más adecuado para obtener el Al es la bauxita Al 2 O 3. xH 2 O. Para eliminar las impurezas de Fe y SiO 2, 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: Al 2 O 3. H 2 O(s) + 6H 2 O (l) + 2OH - (ac) 2 Al(H 2 O) 2 (OH) 4 - (ac) METALURGIA DEL ALUMINIO (1) Hidrometalurgia (Proceso Bayer)

70 Las impurezas de SiO 2 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 Al 2 O 3. xH 2 O llamado alumina que al calentarlo a 1000°C se convierte en óxido de aluminio anhidro. METALURGIA DEL ALUMINIO (2) Hidrometalurgía

71 Electrometalurgia del aluminio Proceso Hall Celda electrolítica Al 2 O 3 Proceso Bayer Criolita Corriente eléctica Aluminio fundido C electrodos de Grafito (anodos) CO 2 gas

72 Se emplea el proceso Hall en el cual se disuelve el Al 2 O 3 purificado en criolita fundida Na 3 AlF 6, la cual se funde a 1012 °C y es un buen conductor de la corriente eléctrica. METALURGIA DEL ALUMINIO (3) Electrometalurgia

73 En la electrólisis se emplean ánodos de grafito los cuales se consumen. En el proceso de la electrolisis. La reacciones que ocurren en los electrodos son las siguientes: 2Al 2 O 3 (l) 4Al O 2- Ánodo3 C(s) + 6O 2- 3 CO 2 (g) + 12e - Cátodo 4 Al e - 4 Al (s) METALURGIA DEL ALUMINIO (4) Electrometalurgia criolita

74 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

75 + - Al 2 O 3 disuelto En criolita fundida Aluminio fundido Recipiente de Hierro con carbono Ánodos de grafito. ELECTROMETALURGIA DEL ALUMINIO Aluminio fundido

76 Pirometalurgia vs Electrometalurgia Metalurgia del Cobre

77 El Cu se obtiene principalmente de las calcopirita CuFeS 2, usando métodos pirometalurgicos, mediante la siguiente reacción: 4CuFeS 2 (s) + 13 O 2 (g) 4CuO(s) + 2Fe 2 O 3 (s) + 8SO 2 (g) PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (1)

78 La anterior reacción genera algunos problemas: Gasto energético muy alto, para producir la reacción Gran cantidad de escoria de Fe como óxido. Producción de SO 2 (g) que se descarga a la atmósfera causando contaminación ambiental. PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (2)

79 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 CuFeS 2, después de que ha sido concentrada por flotación. PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA (3)

80 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: 2CuFeS 2 (s) + 2H + (ac) + 4O 2 (g) 2Cu 2+ (ac) + SO 4 2- (ac) + Fe 2 O 3 (s) + 3S(s) + H 2 O(l) PIROMETALURGIA VS HIDROMETALURGIA(4)

81 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)

82 ELECTROMETALURGIA DEL COBRE (1) En general el Cu en bruto que se obtiene de CuFeS 2 o de Cu 2 S 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 CuSO 4 (ac).

83 Al conectar la celda a un voltaje, el cobre del ánodo se oxida y El Cu 2+ de la solución se reduce en el catodo. Anodo Cu 0 (s) Cu 2+ (ac) + 2e - Cátodo Cu 2+ (ac) + 2e - Cu 0 (s) ELECTROMETALURGIA DEL COBRE (1)

84 Cu impuro Solución Cu puro Cátodo(-) Ánodo(+) ELECTROMETALURGÍA DEL COBRE

85 Proceso Electrometalurgico Metalurgia del Sodio

86 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) Na 1+ (solv) + Cl 1- (solv)

87 Para disminuir el punto de fusión del medio se agrega CaCl 2 (de 804°C disminuye a 600°C) Se evita el contacto del Cl 2 y el Na, también no se permite el O2O2 Las reacciones en los electrodos son; Ánodo 2Cl 1- (solv) – 2e - 2Cl 0 (solv) Cl 2 (g) Cátodo 2Na 1+ (solv) + 2e - 2Na(l) ELECTROMETALURGIA DEL SODIO

88 + - - Cloruro de sodio fundido Ánodo de grafito Entrada para vaciar Cloruro de sodio Pantalla de hierro para Evitar la combinación de Na y Cl 2 Salida de Na Fundido Salida de cloro gas 2Cl - -2e Cl 2 Cátodo de acero 2Na e 2Na 0 ELECTROMETALURGIA DEL SODIO


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