Química Inorgánica Dra.Silvia E. Jacobo

Transcripción

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2 Concentración Preparación de la mena Tostación PROCESOS METALURGICOS Obtención del metal (coque) Reducción Purificación del metal Destilación fraccionada Refinación electrolítica Refinación química

3 Recolección a mano Preparación de la mena Concentración Cribado Separación magnética Amalgamación Fusión por zonas Flotación Lixiviación Tostación Sulfuros Sulfatos +O 2 óxidos SO 2 SO 2 + O 2 Carbonatos CO 2

4 Hierro Reducción por metales Aluminio: aluminotermia Magnesio: método Kroll Obtención del metal (coque) Reducción por electrolítica Reducción por hidrógeno

5 Destilación fraccionada Purificación del metal Refinación química Refinación electrolítica

6 METALURGIA DEL HIERRO

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8 ALTO HORNO FENOMENOS REDUCCION DEL MINERAL 400ºC Eliminación de agua higroscópica y de hidratación FORMACION DE ESCORIAS PROTECCION DEL AGENTE REDUCTOR 700ºC Reducción del mineral. El CO (g) que desciende se encuentra con los óxidos de hierro en distintos estados de oxidación 3FeO 3(S) + CO (g) 2Fe 3 O 4(S) + CO 2(g) Fe 3 O 4(S) + CO (g) 3FeO (S) + CO 2(g) FeO (S) + CO (g) + CO 2(g) Fe (S) 1350ºC Formación de las primeras escorias. Reducción de los óxidos de Mn. Fusión incipiente CaO (s) + SiO 2(s) CaSiO 3(s) 3CaO (s) + P 2 O 5(g) Ca 3 (PO 4 ) 2 (l) C (S) + CO 2(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) + O 2(g) 2CO (g) 1600ºC Separación del arrabio de la escoria

9 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.

10 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.

11 Tratamiento previo del mineral Planta de obtención de hierro

12 Obtención de acero por convertidor 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./cm 2 ).

13 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.

14 bauxita Al 2 O 3.2H 2 O METALURGIA DEL ALUMINIO (+) C (+) (-) MOLIENDA NaOH Solubilización química autoclave ºC 6-8 atm 4hs DECANTACION Lodos Na[Al(OH) 4 ] Criolita (l) + bauxita 2-3 días 900ºC Al (l) Aluminio fundido FILTRACION Al 2 O 3.nH 2 O alúmina Al 2 O 3 CALCINACION

15 METALURGIA DEL ZINC H 2 SO 4 (d) ZnS blenda SnCO 3 smithsonita TOSTACION CALCINACION CO2(g) C (coque) SO 2 (g) ZnO cincita Vía seca (85-90%) HORNO º Zn (v) ENFRIAMIENTO (gas de caldeo) 419º Zn (l) Vía húmeda LIXIVIACION As, Sb PURIFICACION de SOLUCION Cu, Co, Ni SEPARACION SOL - LIQ ZnSO 4 ELECTROLISIS Zn 99,9% DESTILACION (a presión reducida) Se separan Pb, As, Fe, Cd Zn 99,995%

16 METALURGIA DEL PLOMO MINERAL Galena PbS Blenda Zns MOLIENDA (Polvo fino) Flotación Blenda Zns Galena PbS Tostación SO 2 PbO Desecha escoria Plomo de obra Horno de cuba C(gr) CO (g) ZnO ELECTROLISIS PbO OXIDACIÓN HORNO DE LLAMA AGITACION Aleación con Zn (Ag, Pb, Zn) 400º Gases residuales 800º oxidan As, Sb, Sn

17 METALURGIA DEL COBRE CuS 2-5 % FLOTACION H 2 SO 4 SO 2 HORNOS DE CUBA Vía seca C(coque) Vía húmeda escoria escoria aire aire Vapor H 2 O mata Cu 2 S FeS CONVERTIDOR Cu (impuro) HORNO DE LLAMA Zn, Mn, Co, Sb ELECTROREFINACION CuSO 4 (ac) ELECTRÓLISIS Cu 99,99%

18 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.

19 OBTENCIÓN DEL COBRE (vía seca)

20 Celdas de flotación

21 Tanque de flotación

22 Nueva generación de celdas de flotación: FAD

23 Celda de flotación real