Etapas en la Producción de Metales: Concentración Reducción Refinamiento

Repasemos… Mineral: sustancia de origen natural con composición definida dentro de cierto intervalo. Metalurgia: ciencia y tecnología de la separación de los metales a partir de sus minerales.

   Obtención de metales Purificación o Refinamiento Reducción Concentración o enriquecimiento Reducción Purificación o Refinamiento   

 Concentración o enriquecimiento Objetivo: Separa la mena de la ganga. Mena » Depósito mineral cuya concentración es adecuada, en el aspecto económico, para extraer el metal deseado. Ganga » Material de desecho del mineral, generalmente arcillas y minerales de silicatos. ¿Cómo? Trituración Molienda Flotación

 Reducción Objetivo: Producir el metal libre Los metales en sus formas combinadas (minerales) tienen número de oxidación positivos. TiCl4 + 2Mg → 2MgCl2 + Ti (+4)(-1) (0) (+2)(-1) (0) Ti+4 → Ti0 Ti+4 + 4e → Ti0

Procesos: a) Reducción Química: Se emplea como agente reductor un metal más electropositivo que otro para separar al metal de interés a partir de la mena a altas temperaturas. V2O5 + 5Ca → 2V + 5CaO Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 En algunos casos el hidrógeno se empela como agente reductor WO3 + 3H2 → W + 3H2O

b) Reducción electrolítica: Se aplica los metales muy electropositivos (Na, Mg, Al. El proceso se efectúa con el óxido o halogenuro del metal, anhidro y fundido. 2MO(l) → 2M (en el cátodo) + O2 (en el ánodo) 2MCl(l) → 2M (en el cátodo) + Cl2 (en el ánodo)

 Purificación o Refinamiento Objetivo: eliminar impurezas. El grado de purificación depende del uso del metal. Procesos: a) Destilación fraccionada: Metales con bajo punto de ebullición (Hg, Mg, Zn)

b) Electrólisis: Purificación electrolítica del cobre: Impurezas: Zn, He, Ag, Au Ánodo (oxidación) Cu (s) → Cu+2 (ac) + 2e- Cátodo (reducción) Cu+2 (ac) + 2e- → Cu (s) Los metales reactivos en el ánodo de cobre (He, Zn) se oxidan y pasan a la disolución como Fe+2 y Zn+2; no se reducen en el cátodo. Los metales menos electropositivos (Au, Ag) se oxidan en el ánodo. A medida que se disuelve al ánodo estos metales caen al fondo de la celda. Pureza obtenida: ↑ 99.95 % Ánodo de cobre impuro Cátodo de cobre puro → Cu+2 → SO4-2

b) Refinación por zonas: Varilla metálica con impurezas pasa a través de una bobina eléctrica de calentamiento que funde el metal. Las impurezas se disuelven en el metal fundido. La varilla a medida que emerge de la bobina se enfría y cristaliza el metal puro. Pureza obtenida: ↑ 99.99 %

BIBLIOGRAFÍA Chang, Raymond; Química (2007); Mc Graw Hill; México, D.F.