Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobomaterias.fi.uba.ar/6303/Metalurgia.pdf · Obtención del metal (coque) Reducción por metales Reducción por hidrógeno Reducción

Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

PROCESOS METALURGICOS

Preparación de la mena

Obtención del metal

(coque)

Purificación del metal

Concentración

Tostación

Reducción

Destilación fraccionada

Refinación electrolítica

Refinación química


Preparación de la mena

Concentración

Tostación

Recolección a mano

Cribado

Separación magnética

Amalgamación

Fusión por zonas

Flotación

Lixiviación

Sulfuros

Sulfatos

Carbonatos

+O2 óxidosSO2

SO2 + O2

CO2


Obtención del metal (coque)

Reducción por metales

Reducción por hidrógeno

Reducción por electrolítica

Hierro

Aluminio: aluminotermia

Magnesio: método Kroll


Purificación del metal

Destilación fraccionada

Refinación química

Refinación electrolítica


METALURGIA DEL HIERRO



ALTO HORNO FENOMENOS REDUCCION DEL MINERAL

FORMACION DE ESCORIAS

PROTECCION DEL AGENTE REDUCTOR

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

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

FeO(S) + CO(g) Fe(S)+ CO2(g)

1350ºC Formación de las primeras escorias. Reducción de los óxidos de Mn. Fusión incipiente

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

3CaO(s) + P2O5(g)Ca3(PO4)2 (l)

C(S) + CO2(g) 2CO(g)

1550ºC Fusión completa Proceso de fusión Fe(S) Fe(l)

1800ºC Combustión de coque. Desulfuración y formación completa de escorias

2C(g) + O2(g) 2CO(g)

1600ºC Separación del arrabio de la escoria

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.


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.


Planta de obtención de hierro

Tratamiento previo del mineralQuímica Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

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 ).

Obtención de acero por convertidor


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.


METALURGIA DEL ALUMINIObauxita

Al2O3.2H2O

MOLIENDA

NaOH

Solubilizaciónquímica

autoclave150 – 200ºC

6 - 8 atm

4hs

DECANTACION

LodosNa[Al(OH)4] FILTRACION

2-3 días

CALCINACION

Al2O3.nH2O

Al2O3

(+)

(-)

Al (l)

Aluminio fundido

Criolita (l) + bauxita

C (+)

alúmina

900ºC


ZnS

SnCO3

blenda

smithsonita

TOSTACION

CALCINACION

SO2(g)

CO2(g)

ZnOcincita

HORNO

Vía seca (85-90%)

C (coque) Zn (v)

1000 – 1200º

ENFRIAMIENTO

(gas de caldeo) 419º

Zn (l)

DESTILACION

(a presión reducida)

Pb, As, Fe, Cd

Zn

99,9%

LIXIVIACION

H2SO4 (d)

PURIFICACION de SOLUCION

As, Sb

METALURGIA DEL ZINC

Cu, Co, Ni

SEPARACION SOL - LIQ

ZnSO4

ELECTROLISIS

Zn

99,995%Se separan

Vía húmeda


MINERAL

Galena PbS

Blenda Zns

MOLIENDA

(Polvo fino) FlotaciónGalena PbS

Tostación SO2

PbO

Horno de cuba

C(gr)

CO (g)Desecha escoria

Plomo de obra

HORNO DE LLAMA 400º Gases residuales

800º oxidan As, Sb, SnAGITACION

Aleación con Zn (Ag, Pb, Zn)OXIDACIÓN

ZnO

PbO

ELECTROLISIS

METALURGIA DEL PLOMO

Blenda Zns


METALURGIA DEL COBRE

CuS 2 - 5 %

FLOTACIONVía húmeda

H2SO4

escoria

CuSO4(ac)

ELECTRÓLISIS

Vía secaHORNOS DE CUBA

C(coque)SO2

escoria

mata Cu2SFeS

CONVERTIDOR

aire

Cu (impuro)

HORNO DE LLAMA ELECTROREFINACION

Zn, Mn, Co, Sbaire

Vapor H2O

Cu 99,99%


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.


OBTENCIÓN DEL COBRE (vía seca)Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo

Celdas de flotación


Tanque de flotación


Nueva generación de celdas de flotación: FAD


Celda de flotación real


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