Resumen: La metalúrgica extractiva se define como el arte y la ciencia de extraer los metales de cierto mineral con un cierto grado de pureza, utilizando métodos físicos químicos.
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 Aplicación de física en Metalúrgica Extractiva Kevin Shinder Jesus Colque Escobedo Universidad Nacional de San Agustín RESUMEN: La metalúrgica extractiva se define como el arte y la ciencia de extraer los metales de cierto mineral con un cierto grado de pureza, utilizando métodos físicos químicos. Dividida en 3 campos de actividad: Pirometalurgia, Hidrometalurgia y Electrometalurgia. La metalúrgica extractiva también se apoya en diversas operaciones unitarias que utilizan procesos físicos puros para mejorar y lograr la separación de minerales. PALABRAS CLAVE: Electrometalurgia, hidrometalurgia, Metalurgica Extractiva, Pirometalurgia. Abstract: Extractive metallurgy is defined as the art and science of extracting metals from ore with a degree of purity, using physical and chemical methods. Divided in 3 fields: pyrometallurgy, hydrometallurgy, and electrometallurgy. Extractive metallurgy also relies on various unit operations that use pure physical processes to improve and achieve separation of minerals. Key Word: Electrometallurgy, hydrometallurgy, Extractive Metallurgy, Pyrometallurgy. Email: Shinder_13@hotmail.com Wordpress: Shinder13 INTRODUCCIÓNEs la ciencia y tecnología de la extracción de los metales de sus fuentes naturales o reciclados y su preparación para usos prácticos. Se llama mena a una asociación de minerales a partir del cual se obtienen uno o más metales de forma económicamente favorables y el residuo que no favorece se le llama ganga. El porcentaje de mena en un mineral se conoce como ley del mineral en lo cual se basa todos los métodos ya que se busca conseguir un gran porcentaje de pureza al separar la mena de la gana.  Figura 1. Mineral (pirita) Propiedades de los minerales:
Para poder hallar cada una de las propiedades nos ayudamos de la física y química en caso de un elemento es dúctil o no la química se fija en su estructura interna analizando sus componentes (electrones, núcleo, orden de los electrones, etc.) Para poder usar los siquientes métodos el mineral debe de haber pasado por diferentes procesos como el de separación, trituración, tamizado. METODOSHidrometalurgia: El nombre de hidrometalurgia se refiere al empleo generalizado de soluciones acuosas como agente de disolución para separar la mena de la ganga. Usando un solvente inorgánico u orgánico, generalmente acuoso, a temperatura y presiones variables. En la Hidrometalurgia podemos considerar los siguientes aspectos: (lovera, 1999) Preparación Para lixiviar un mineral es necesario conocer el tamaño adecuado de partículas y densidad de pulpa para lograr una mejor eficiencia de extracción al menor costo posible. Lixiviación Es un proceso en que los valores metálicos contenidos en un mineral son transferidos selectiva y completamente, tanto como sea posible, del estado sólido al líquido, dejando la ganga en la forma sólida para la separación subsecuente. El líquido que lixivia es normalmente una solución acuosa de un reactivo que reacciona con facilidad con el mineral pero no con la ganga. La selección del reactivo para la lixiviación está controlada mayormente por los factores de selectividad y costo. Aunque las condiciones para lixiviar un mineral son determinadas por experimentación, ciertos factores son comunes en la lixiviación bajo condiciones normales de presión, como son el tamaño de partícula, composición y concentración del solvente, tiempo de contacto, temperatura, agitación, etc. Tipos de lixiviación:
Separación Sólido - Líquido Para separar el líquido de los sólidos muchas veces es necesario pasar por las etapas de sedimentación, espesamiento y filtración, y los requerimientos y costos de planta y equipo para estas etapas son muchas veces mayores que para la etapa de lixiviación. Purificación o Extracción En muchas casos la solución , ya separada de los sólidos, que son en mayor parte relaves o ganga, no están todavía en condiciones de ir a la etapa final de recuperación de valores, por la razón que la solución contiene muchas impurezas que pueden precipitarse juntos con el producto final deseado, impurificándolo y afectando su calidad. Por eso la solución tiene que pasar por una etapa de purificación, que en la mayoría de los casos consiste en:
Recuperación Final de Valores La recuperación de valores de la solución purificada se puede hacer en general de dos maneras Precipitación y reducción química. La precipitación es una reacción bien conocida, un ejemplo es la precipitación de cobre con fierro. Entre las diversas posibilidades debemos mencionar las siguientes:
Reducción Electrolítica. El empleo de la corriente eléctrica permite obtener el metal con una pureza del 99.999%. La electro-refinación de ánodos solubles de un metal a partir de una solución acuosa. Para que un proceso de electro-refinación sea económico, se debe obtener de un depósito catódico de buena calidad mediante una operación con eficiencia de corriente lo más alta posible. Electrometalurgia: Consiste en la producción de depósitos metálicos mediante la aplicación de la energía eléctrica. La electrometalurgia en solución acuosa: Aplicada fundamentalmente a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores ( Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te ) La electrometalurgia en sales fundidas: Aplicada principalmente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores (Tierras raras, Ti, V, W, Zr, Th) Procesos electrometalúrgicos: Electro -obtención de metales: consiste en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo o bien, depósitos de compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales). Electro refinación de metales: consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro. Galvanoplastia: consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados). Electro conformado: consiste en la elaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica. Procesos electroquímicos: se caracteriza por presentar la realización simultánea de dos reacciones denominadas anódicas y catódicas. En la primera sucede una transformación química de oxidación y se liberan electrones. La reacción catódica involucra un proceso químico de reducción con participación de los electrones liberados en el ánodo y que viajan por conductores electrónicos (cables) que unen el cátodo con el ánodo. En la solución, no hay desplazamiento de electrones, sino que los iones se desplazan en la solución. Los aniones (-) van hacia el electrodo de carga positiva y los cationes (+) hacia el electrodo de carga negativa. El electrolito es un conductor iónico.  Figura 2. Celda electroquimica Cantidad de mineral depositado o disuelto Para esto se usa la ley de Faraday la cual establece que la masa del metal depositado es proporcional a la cantidad de corriente que circula a través de la celda y al tiempo de operación de la electrólisis. Usando la siguiente formula : mF = M x I x T nF mF: masa depositada (g) M: Peso molecular del metal depositado n: Valencia del ion metálico en la solución F: Constante de Faraday (96487 Coulomb/equivalente) ( (1 coulomb = 1 A x 1 s) I: Corriente que circula (A) T: Tiempo de operación de la electrólisis (s) Las reacciones de electrodos se caracterizan por realizarse en una interfase sólido / acuoso donde se intercambia materia y cargas eléctricas. La velocidad de una reacción de electrodo. (Caceres, s.f.) Pirometalurgia: Consiste en procesos a elevadas temperaturas para la producción de metales. Estos minerales son tratados a partir de los concentrados. Principales operaciones pirometalurgicas: Calcinación Consiste en descomponer el mineral en sus oxidos formadores por acción del calor, calentando a una sustancia a temperatura elevada pero por debajo de su punto de fusión provocando un cambio en su composición química. Tostación Consiste en la oxidación de un sulfuro en presencia de aire, puede hacerse variar según sea necesario producir un sulfato, oxido, reducir el contenido de óxido, cloruro. Fusión Obtención de una fase fundida
Volatilización Obtención del metal como gas. Siendo un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia solida al estado gaseoso, sin pasar por el estado liquido Metalotermia Desplazamiento de un metal de un compuesto por otro metal más activo formador del compuesto. Electrolisis ígnea Obtención de un metal a partir de un compuesto en estado fundido utilizando como reductor la corriente (Atom, 2007) DISCUSIONVentajas y desventajas de los métodos Hidrometalurgia VENTAJAS Alta selectividad y alto grado de separación en las reacciones químicas. Alta pureza de productos. Facil control y optimización. Ausencia de emisión de gases. DESVENTAJAS Velocidad de reacciones lentas. Poca producción por reactor. Problemas en la eliminación de residuos sólidos generados. Problemas con las aguas residuales. Pirometalurgia VENTAJAS Velocidades de reacciones rápidas. Altas producciones en reactores relativamente pequeños. Apto para recibir alimentaciones de minerales complejos. Apto para minerales de diversas procedencias. DESVENTAJAS No apto para el tratamiento de minerales pobres. Problemas medioambientales con los residuos gaseosos y ruido. Mala efectividad en reacciones químicas de separación de minerales. Electrometalurgia VENTAJAS Velocidad de reacción dependiendo de la solución que se use en las celdas. DESVENTAJAS Usa una gran fuente de electricidad. Se necesitan grandes celdas. Contaminación ambiental del agua ya que se usan diferente compuestos orgánicos e inorgánicos. AGRADECIMIENTO A todas las personas que suben su información a sitios web ya que ayuda a bastante gente a saber más del tema y poder así aprender mas. REFERENCIASBibliografíaAtom. (8 de noviembre de 2007). Obtenido de http://pirometarevista.blogspot.com/ Caceres. (s.f.). metalurgia. Obtenido de http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/caceres/cursohidrometalurgia/Hidrometalurgia.pdf lovera, D. (1999). Obtenido de revista del instituto de investigacion de la facultad de geologia: http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/geologia/v02_n3/investigaciones.htm Mamani, P. M. (13 de mayo de 2015). slideshare. Obtenido de http://es.slideshare.net/PedroMamaniMamani/cap-1-hidrometalurgia-fundamentos-procesos-y-aplicaciones Ojrestre. (s.f.). unalmed . Obtenido de http://www.unalmed.edu.co/~ojrestre/Metalurgia.pdf |
