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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
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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
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Obtención del metal (coque)
Reducción por metales
Reducción por hidrógeno
Reducción por electrolítica
Hierro
Aluminio: aluminotermia
Magnesio: método Kroll
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Purificación del metal
Destilación fraccionada
Refinación química
Refinación electrolítica
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METALURGIA DEL HIERRO
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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%
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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.
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OBTENCIÓN DEL COBRE (vía seca)Química Inorgánica-63.13- Dra.Silvia E. Jacobo
Celdas de flotación
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Tanque de flotación
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Nueva generación de celdas de flotación: FAD
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Celda de flotación real
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