QUIMICA/UNFV/TRABAJO DE BLOG
INTRODUCCIÓN:
A continuación podremos observar el desarrollo de diversos temas que se han planteado en el sílabo del curso de química de los estudiantes de primer ciclo de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional Federico Villarreal. Es de nuestro agrado que puedan nutrirse de diversa información planteada en nuestro blogger, agradecemos de antemano su lectura.
GRUPO 1 :
- CHAVEZ RAMOS SEBASTIAN ENRIQUE
- CCENCHO ARREDONDO RONY KENYI
- ADRIANO BARCO PERCY
- ATAHUA ESPINOZA JAVIER LUCIANO
- CHOQUE GÓMEZ BRAYAN JOSUÉ.
UNIDAD I: Conceptos básicos de la química , estequiometria y cálculos estequiométricos.
Semana 1: Química , materia sistema de materiales de construcción.
Conceptos básicos
• El estudio de la química: La química se encarga del estudio de las propiedades de la materia y los cambios que en ella se producen. Los elementos y los compuestos son sustancias que forman parte de las transformaciones químicas.
• Propiedades físicas y químicas: Para caracterizar una sustancia necesitamos conocer sus propiedades físicas, que pueden ser observadas sin cambios en su identidad y las propiedades químicas, que sólo pueden ser demostradas mediante cambios químicos.
• Mediciones y unidades: La química es una ciencia cuantitativa y requiere el uso de mediciones. Las cantidades medidas (por ejemplo, masa, volumen, densidad) llevan asociadas unidades. las unidades usadas en química están basadas en el sistema internacional (SI)
• Manejo de los números: La notación científica se usa para expresar números grandes y pequeños, y en cada número de una medición se deben indicar números exactos, llamados cifras significativas.
• Haciendo cálculos químicos: Un método simple y efectivo para realizar cálculos químicos es el análisis dimensional. En este procedimiento una ecuación se usa de tal manera que todas las unidades se cancelen excepto la necesaria para hallar la respuesta
¿Cómo sirve la química en la ingeniería civil?
CEMENTO: Las materias primas empleadas para la producción de Clinker deben contener Calcio (Ca), Sílice (Si), Aluminio (Al) y Hierro (Fe). Estos se encuentran en forma de óxidos en las materias primas y estos óxidos son los siguientes: óxido de calcio o cal (Cao), dióxido de sílice o silicato (SiO2), óxido de aluminio o aluminato (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3).
Cuando se habla de la química del cemento se emplea una abreviatura basada en los óxidos ya mencionados que son transformados en productos más complejos en el proceso de clinkerización, los principales compuestos del cemento y su abreviatura se encuentran en la Tabla 1.
CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS Los cambios físicos de la materia son cambios que alteran su forma sin modificar su composición. Durante un cambio físico, la sustancia no varía, es decir, no implica una reacción química. Se trata de cambios de estado de agregación de la materia (sólido, líquido, gaseoso) y otras propiedades físicas como el color, la densidad o el magnetismo. Los cambios físicos suelen ser reversibles ya que alteran la forma o el estado de la materia, pero no su composición.
Como su nombre lo indica, los cambios físicos implican alteraciones en algunas de las propiedades físicas de la materia, como pueden ser su estado de agregación, su dureza, su forma, tamaño, color, volumen o densidad.
Solo en raras ocasiones este tipo de cambios implica un reordenamiento sustancial de los átomos (como ocurre en la formación de cristales).
El hombre utiliza métodos físicos (basados en cambios físicos de la materia) cotidianamente en la industria, en la medicina y en muchas otras aplicaciones. Ejemplos de estos son los métodos físicos de separación de mezclas (como la destilación, la decantación, la filtración y la sedimentación) así como la aplicación de altas presiones para licuar un gas o la aplicación de altas temperaturas para transformar un líquido en vapor.
Los cambios químicos son aquellos que alteran la distribución y los enlaces de los átomos de la materia y logran que se combinen de manera distinta para obtener sustancias diferentes a las iniciales.
Cuando ocurre un cambio químico, siempre se obtiene la misma cantidad de materia que se tenía en un inicio, aunque sea en diferentes proporciones y combinaciones, pues la materia no puede crearse ni destruirse, solo transformarse. A diferencia de los cambios físicos, los procesos químicos suelen ser irreversibles y consumir o liberar energía, ya que en el proceso una o varias sustancias químicas se convierten en otras, recombinando sus átomos de una manera siempre específica.
No es posible separar los componentes de un compuesto químico mediante métodos físicos de separación, por lo que es necesario emplear métodos que involucren cambios químicos. Por ejemplo, si hervimos agua, el vapor resultante seguirá constituido por moléculas de agua, solo que ahora en estado gaseoso, en este caso, ha ocurrido un cambio físico. Por otra parte, si hacemos reaccionar agua con trióxido de azufre (SO3), obtendremos ácido sulfúrico (H2SO4), un compuesto totalmente diferente (en este caso, ha ocurrido un cambio químico).
ESTADOS DE LA MATERIA
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA SUSTANCIALPROPIEDADES DE LA MATERIA Son cualidades que caracterizan a cada sustancia y permiten su diferenciación e
identificación con relación a otras sustancias.
2.1. PROPIEDADES FÍSICAS
Son aquellas propiedades que se manifiestan sin alterar la estructura o composición de la sustancia. Pueden ser extensivas e intensivas.
2.1.1. Propiedades extensivas
Cuando la magnitud de dicha propiedad depende de la cantidad de sustancia
presente (son aditivas).
Ejemplos:
Masa, peso, inercia, longitud, superficie, volumen, etc.
2.1.2. Propiedades intensivas
Cuando la magnitud de dicha propiedad es independiente de la cantidad de
sustancia presente (es constante).
Ejemplos:
Densidad, temperatura de fusión y ebullición, olor, color, sabor, maleabilidad,
ductilidad, conductividad eléctrica y del calor, etc.
2.2. PROPIEDADES QUÍMICAS
Son cualidades que se manifiestan al alterarse la estructura o composición de
una sustancia por acción de otra(s) sustancias o de un agente energético.
Las propiedades químicas están referidas, fundamentalmente, a la reactividad
química de las sustancias.
Las propiedades químicas son intensivas.
Ejemplos:
Reactividad química, oxidación, reducción, corrosión, combustibilidad,
acidez, basicidad, etc.
3. CAMBIOS O FENÓMENOS QUE EXPERIMENTA LA MATERIA
3.1. CAMBIOS O FENÓMENOS FÍSICOS
Son aquellos sucesos en los que no se modifica la composición química de la
materia y pueden ser reversibles.
Ejemplos:
• Congelar agua en un refrigerador.
• Calentamiento de un clavo de hierro hasta que se dilate.
• Preparación de agua salada mezclando NaCl y H₂O.
3.2. CAMBIOS O FENÓMENOS QUÍMICOS
Son aquellos sucesos en los que se modifica la composición química de la materia
formándose nuevas sustancias y pueden ser irreversibles.
Ejemplos:
• La oxidación de un clavo de hierro , El crecimiento de las planta.
Semana 2: Formulación y Nomenclatura Química.
Clinker, producto
principal del cemento:
Durante el proceso
de fabricación de los cementos, el Clinker no puede faltar, por lo que en el
proceso productivo siempre se toma en cuenta su calcinación y clinkerización
para poder elaborar el cemento portland, ese que es tan común y por supuesto el
más importante componente que posee el hormigón. El Clinker está compuesto por
diversos elementos como el aluminato tricálcico, silicato DIcálcico y
tricálcico y ferrito aluminato tetracálcico, y aunque para conseguir el cemento
como tal, se necesita utilizar otros componentes, los componentes del Clinker
son los que hacen posible que el cemento reaccione con el agua y le da
resistencia, esa que tanto se exige y que desea en las obras que se realizan.
Cuando el cemento es fabricado de la manera correcta con este producto, es como
se asegura que con utilizarlo la obra será una estructura muy fuerte, por lo
que ofrece un resultado final satisfactorio y lo que se espera. Es un
aglomerante hidráulico que toma una consistencia homogénea muy rápido al
mezclarse con el agua, proporcionando una mezcla súper manejable. Y si quieres
comprar el mejor cemento hecho con este producto, debes comprar Cementos INKA
porque su proceso productivo se ha caracterizado por años como el mejor, y la
calidad que poseen en intachable. Y lo mejor es que puede ser utilizado en
variados tipos de construcciones y la resistencia que ofrece es la máxima.
A su vez, el yeso es un material ampliamente utilizado en la industria de la construcción debido a sus propiedades y funciones diversas; sin embargo, su uso varía dependiendo del tipo. En el mercado actual, encontramos diversos tipos de yesos que cuentan con especificaciones y aplicaciones distintas, de los cuales hablaremos más adelante.
Temperatura ordinaria: piedra de yeso, o sulfato de calcio bihidrato: CaSO4· 2H2O.107 °C: formación de sulfato de calcio hemihidrato: CaSO4·½H2
TIPOS DE CEMENTO
Semana 3: Estequiometria , ecuaciones química , balance y tipo de reacciones químicasDEFINICIÓN DE ESTEQUIOMETRÍA
Rama de la Química que estudia las relaciones cuantitativas(masas, moles o volúmenes) entre los reactantes y los productos en una reacción química.
LA CALIZA
La caliza es una roca sedimentaria, compuesta fundamentalmente del mineral calcita (CaCO3) y se forma por medios inorgánicos o como resultando de procesos bioquímicos.
Proceso hídrico. El carbonato de
calcio se disuelve en aguas que contienen dióxido de carbono gaseoso disuelto,
y se forma el bicarbonato de calcio. Pero en zonas donde el dióxido de carbono
disuelto se expulsa directamente a la atmósfera, ocurre que aumenta la
concentración de carbonato de calcio. Esto sucede cuando aguas cargadas de CO2
llegan a la superficie del litoral, o cuando en los continentes aguas
subterráneas alcanzan la superficie, dando origen a las regiones calcáreas con
piedras calizas, también llamadas Carso.
Proceso biológico. Gran parte de
los organismos construyen su esqueleto mineral con el carbonato de calcio y al
morir, sus restos minerales se conforman en sedimentos que dan origen a las
piedras calizas. Esto en regiones de las mareas tropicales donde el carbonato
de calcio es un compuesto abundante en las aguas superficiales. Buena parte del
conocimiento que los paleontólogos tienen hoy de los invertebrados y la
evolución de la vida, proviene de los fósiles encontrados en estas rocas.
El compuesto principal de la
caliza es el carbonato cálcico, pero la roca sedimentaria puede también estar
formada por terrígenos (granos ajenos a la cuenca sedimentaria), aloquímicos
(fragmentos de otras rocas carbonatadas o restos carbonatados de fósiles) y
ortoquímicos (cemento carbonatado que se divide en micras y cristales).
NÚMERO DE AVOGADRO
Mediante diversos experimentos científicos se ha determinado que el número de átomos que hay en 12g de 12C es 6,0221367x1023
El número de Avogadro es tan grande que es difícil imaginarlo. Si esparciéramos 6,022x1023 canicas sobre toda la superficie terrestre, formaríamos una capa de casi 5 km de espesor.
CONCEPTO DE MASA ATÓMICA
La masa atómica es la masa de un átomo en reposo, la unidad SI en la que se suele expresar es la unidad de masa atómica unificada. La masa atómica puede ser considerada como la masa total de los protones y neutrones en un átomo único en estado de reposo.
ESTEQUIOMETRÍA
Estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química. Reacción química: proceso en el cual una o varias sustancias puras (REACTIVOS) se transforman para formar una o más sustancias nuevas (PRODUCTOS). Se representan mediante ecuaciones químicas.
Una reacción química consiste en la “ruptura de enlaces químicos” entre los átomos de los reactivos y la “formación de nuevos enlaces” que originan nuevas sustancias químicas, con liberación o absorción de energía.
En toda reacción química la masa se conserva, es decir, permanece constante
Semana 4 : Cálculos estequiométricos :Rendimiento de reacciones
REACCCIONES QUIMICAS
Son transformaciones donde una o más sustancias iniciales llamadas reactantes experimentan choques efectivos entre sí, ocurriendo ruptura de enlaces químicos y la formación de nuevos enlaces químicos, generando de esta manera la formación de nuevas sustancias, denominadas productos, con propiedades distintas a las de los reactantes.
Ecuación química
Es la representación simbólica de una reacción química, donde para las sustancias reactantes y productos se indican con sus respectivos símbolos o fórmulas, así como también el estado físico y alguna condición experimental de la reacción química.
3. CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
3.1. POR LA FORMA COMO SE ORIGINAN LOS PRODUCTOS
3.1.1. Reacciones de síntesis, adición o combinación Son aquellas donde, a partir de dos o más sustancias reactantes, se obtiene un solo producto
3.1.3. Reacciones de sustitución o desplazamiento simple Son aquellas donde un elemento de mayor reactividad desplaza a otro de menor reactividad de su compuesto.
3.1.4. Reacciones de sustitución o desplazamiento doble o metátesis Son aquellas donde se produce un intercambio atómico entre dos compuestos químicos según la afinidad química que poseen.
3.2. REACCIONES QUÍMICAS TÉRMICAS
3.2.1. Reacciones exotérmicas: Son aquellas que producen desprendimiento o liberación de energía (∆H < 0). ∆H = variación de entalpía o calor de reacción
3.3. REACCIONES DE COMBUSTIÓN: Son aquellas que se producen por la interacción de un combustible (compuesto orgánico) con un comburente (oxígeno). Son reacciones exotérmicas, liberan energía en forma de luz y calor.
3.3.1. Combustión completa Se produce cuando hay exceso de oxígeno.
3.4. REACCIONES REDOX Son aquellas en las que se produce transferencia de electrones (ganancia y pérdida de electrones), la cual provoca cambio del estado de oxidación de algunos elementos que participan en la reacción. La terminología usada en estas reacciones se resume en el siguiente cuadro.
4.BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS
Es el proceso que consiste en igualar el número de átomos de cada elemento químico en ambos lados de la ecuación química, cumpliendo la ley fundamental de las reacciones químicas, que es la ley de conservación de la masa
4.1. MÉTODO DE TANTEO Aplicable a ecuaciones pequeñas y/o sencillas de tipo redox o no redox. Se sugiere la siguiente secuencia de balanceo.
4.2. MÉTODO REDOX
Aplicable solo a reacciones del tipo REDOX.
Procedimiento para el balanceo:
• Se determina el estado de oxidación de cada elemento.
• Se separa las semirreacciones de oxidación y reducción.
• Se efectúa el balance atómico de cada semirreacción.
• Se efectúa el balance de cargas eléctricas en cada semirreacción, sumando
o restando electrones.
• Se iguala los electrones ganados y perdidos, y se suma miembro a miembro
las semirreacciones.
• La ecuación iónica obtenida se reemplaza en la ecuación original y el resto
se balancea por el método de tanteo.
UNIDAD II: Soluciones y química del cemento y el asfalto
Semana 5: EL CEMENTO : Clasificación tipos , usos. Tipos de mezclas.
El cemento portland es un conglomerante hidráulico, es decir, un material inorgánico finamente molido que, amasado con agua, forma una pasta que fragua, endurece y conserva su resistencia y estabilidad, incluso bajo el agua. A este proceso se le conoce como hidratación.
El Clinker Portland
Se obtiene por calcinación hasta la fusión parcial (clinkerización) de mezclas intimas (denominadas crudas) preparadas artificialmente y convenientemente dosificadas a partir de calizas y arcillas, con la inclusión de otros materiales secundarios.
Proceso de fabricación
Etapa 1: “QUEMADO” es una mezcla de carbonato de calcio (caliza) y uno o más materiales que contengan silicio, aluminio y hierro.
Etapa 2: “MOLIENDA” con aproximadamente del 2 % al 5 % de yeso para producir el cemento.
COMPONENTES QUÍMICOS
SILICATO
TRICÁLCICO: Es el componente principal del cemento portland y aquel que
determina las altas resistencias iniciales del cemento. Al ser hidratado libera
mucho calor. La formula con impurezas comúnmente se denomina alita.
SILICATO
DICÁLCICO: Es el segundo componente en importancia en la hidratación del
cemento portland, tiene baja resistencia inicial. Al ser hidratado libera poco
calor, se denomina Belita.
ALUMINATO
TRICÁLCICO: Es el tercer componente en importancia del cemento portland.
Hidrata rápidamente liberando gran cantidad de calor. Es el responsable por el
fraguado del cemento.
ALUMINOFERRITO
TETRACÁLCICO: Es el cuarto componente en importancia del cemento portland. Su
formación depende básicamente de la cantidad de hierro presente en las materias
primas. No contribuye a la resistencia y su calor de hidratación no es tan alto
como el del aluminato tricálcico.
COMPONENTES
MENORES: Además de los principales componentes existen algunos compuestos
menores, tales como MgO, TiO2, Mn203, K2O Y Na20, que generalmente no pasan de
un pequeño porcentaje del peso del cemento, pero que pueden tener gran
significado en las características en este.
SULFATO DE
CALCIO: Se añade en pequeñas cantidades a los demás componentes del cemento
durante su fabricación para controlar el fraguado.
ADICIONES: Son
materiales de composición similar al cemento que tienen la peculiaridad de
hidratarse en combinación con los componentes del cemento portland.
ADITIVOS:
Sirven para mejorar la fabricación o las propiedades del cemento. En general,
la cantidad de aditivos no excede el 2% de la masa del cemento. No deben
promover la corrosión de las armaduras ni perjudicar las propiedades de los
morteros y hormigones.
COMPOSICIÓN DEL CEMENTO
Semana 6 :Procesos metalúrgicos para la construcción. Propiedades físicas y químicas de los metales
Propiedades de los
metales
1.Introducción:
Las propiedades
del metal son las características o cualidades que se le atribuye a
los metales como materia prima y que, por tanto, influyen en su comportamiento
y funcionalidad para su posterior aplicación tanto en la industria como en la
tecnología.
Estas
particularidades hacen del metal un material diferente, en función
de su composición y aleación. Esto es esencial para la elección de los metales
según su aplicación o en función del producto a fabricar.
Por
lo tanto, a la hora de diferenciar las propiedades de los metales, podemos
distinguir las propiedades físicas y las propiedades químicas.
2.Propiedades físicas de los metales:
Las propiedades físicas del metal son aquellas cualidades que se relacionan con su estructura y su comportamiento en términos de las leyes de la física. Es decir, son aquellas propiedades físicas que se pueden medir u observar, que engloban aspectos como la conductividad térmica y eléctrica, la densidad, el punto de fusión y ebullición, la maleabilidad, la ductilidad, la resistencia a la corrosión o la dureza.
+Conductividad eléctrica. Por lo general, los metales son buenos conductores de la electricidad y transmitir dicha energía.
+Conductividad térmica. Debido a la presencia de electrones libres en la estructura cristalina, el metal también es un buen conductor de la energía en forma de calor.
+Densidad. La mayoría de los metales cuenta con una alta densidad debido a su estructura cristalina compacta y la presencia de enlaces metálicos fuertes.
+Punto de fusión. Esta propiedad determina la temperatura a la que el material cambia de estado sólido a líquido y de líquido a gas, respectivamente. Y, en general, los metales tienen puntos de fusión altos.
+Maleabilidad. Esta característica es la que les permite ser deformados sin romperse, y ser laminados o estirados para formar alambres o láminas delgadas.
+Dureza. Esta es la capacidad que posee este material para resistir la deformación y el rayado. Y normalmente, cuenta con altas cualidades de dureza.
+Resistencia al desgaste. Es una propiedad mecánica que engloba la capacidad de un material para soportar el desgaste sin sufrir daños o deformaciones debido a la fricción con otros materiales.
+Ductilidad. Esta cualidad permite al metal ser estirado en hilos finos sin perder su resistencia y forma.
+Brillo. Su aspecto es brillante, una cualidad que le diferencia de otros materiales.
+Solidez. Por lo general, a temperaturas normales, se trata de un material sólido.
Estas características son fundamentales a la hora de elegir el mejor metal, en función de su posterior funcionalidad y uso.
3.Propiedades químicas de los metales:
Las propiedades químicas del metal son aquellas características que se relacionan con su comportamiento en reacciones químicas y su capacidad para interactuar con otros elementos y compuestos. Estas cualidades incluyen la reactividad, la electronegatividad, la capacidad para formar compuestos y la capacidad para oxidarse o reducirse.
+Reactividad. Esta es una propiedad química que determina la posibilidad de los materiales para mezclarse o reaccionar frente a otros elementos y compuestos.
+Electronegatividad. Es la capacidad del metal para atraer electrones hacia sí mismo en una molécula. Por lo general, este material cuenta con una baja electronegatividad.
+Capacidad para formar compuestos. Los metales pueden formar compuestos iónicos con no metales o compuestos covalentes con otros metales.
+Oxidación. Se trata de la propiedad que indica la capacidad del metal para perder o ganar electrones en una reacción química. Este material puede ser oxidado por el oxígeno o por otros elementos más electronegativos.
+Resistencia a la corrosión. Gracias a esta cualidad, muchos tipos de metal se pueden exponer a ambientes corrosivos y no sufren daños significativos.
Procesos metalúrgicos
1.Introduccion:
Los procesos metalúrgicos son los diferentes procedimientos que se siguen para la extracción de metales y que forman parte de lo que se llama “Metalurgia Extractiva”. Las etapas del proceso metalúrgico pueden dividirse en cuatro, estas son: obtención, afino, elaboración de aleaciones y tratamientos posteriores.
+Obtención del metal a partir del mineral que lo contiene en estado natural, separándolo de la ganga.
+El afino, enriquecimiento o purificación. Consiste en la eliminación de las impurezas que quedan en el metal.
+Elaboración de aleaciones según las propiedades que se quieran conseguir.
+Tratamientos posteriores que faciliten su uso.
Pueden ser físicas, químicas o físico-químicas, como la flotación de sulfuros metálicos. Las primeras son sobre todo un tratamiento previo de separación, que no suele producir alteraciones en las propiedades del mineral. Por su parte, con los procesos químicos que se efectúan a altas temperaturas, con soluciones acuosas o corriente eléctrica, se mejora la refinación. A continuación, ese metal refinado se somete a distintos tratamientos físicos y químicos para obtener las propiedades que exige la aplicación que se le va a dar.
Estas son las principales operaciones a las que se somete el metal:
2.Operaciones físicas:
+Trituración:
El triturado es el nombre del proceso para reducir el tamaño de las partículas de una sustancia por medios mecánicos.
La trituración, además, se refiere a la producción de un material homogéneo a través de la mezcla, convierte la producción de residuos de posconsumo en un material a granel (material molido, partículas) lo más homogéneo posible.
El proceso de trituración es necesario antes de que se den lugar los subsiguientes pasos del proceso, la trituración representa el proceso fundamental a partir del cual se realizan los procesos de tratamiento posteriores. Debido a la amplia variedad de materiales que pueden ser triturados, la maquinaria utilizada debe ofrecer un alto grado de flexibilidad.
Tipos de trituración:
• Trituración primaria
• Trituración secundaria
• Trituración terciaria
Un circuito de trituración se conforma generalmente de quebradoras, cribas vibratorias, chutes y bandas transportadoras, con sus accesorios de seguridad, motores, y variadores de frecuencia, así como controladores.
Trituración primaria:
Esta es la primera etapa de la trituración, su principal objetivo es el reducir el tamaño del mineral que viene de la voladura haciéndolo más adecuado para los procesos subsecuentes de trituración. Este proceso es llevado a cabo en su mayoría por trituradoras de quijada o mandíbula, aunque también se hace uso de trituradoras giratorias según sea la capacidad requerida de mineral a triturar.
La quebradora primaria se compone en general por dos planchas de acero al manganeso de las cuales una es fija y la otra móvil que puede girar sobre su eje situado ya sea en la parte inferior o superior de la quijada.
El mineral es cargado en el espacio entre las dos quijadas y la mandíbula móvil aplasta el contenido entre ellas y al retroceder el mineral ya quebrado cae por el espacio que queda libre entre las dos placas.
La trituración primaria en su mayoría reduce el tamaño del mineral en un rango de 6” a 8” y este se separa en una criba vibratoria ya sea para ir al stock pile o para regresarse a la trituración primaria. Como podemos ver, este equipo es fundamental en el proceso minero, ya que, en base a la capacidad de la quebradora primaria, y el stock pile que esta genera, se puede dar continuidad a la operación minera.
Circuito de trituración:
En la trituración secundaria, el tamaño del mineral se reduce a un valor comprendido entre 3" y 2", dejándolo en condiciones de poder pasar a la concentración preliminar. Las quebradoras utilizadas en esta fase son por lo general de tipo giratorio o cónico. Estas quebradoras a diferencia de las primarias trabajan a velocidades relativamente altas (aproximadamente 500 r.p.m.) y su abertura de salida de los productos triturados es mucho menor.
+Cribado: El cribado es un proceso mecánico que separa los materiales de acuerdo a su tamaño de partícula individual. Esto se cumple proporcionando un movimiento en particular al medio de cribado, el cual es generalmente una malla o una placa perforada, esto provoca que las partículas más pequeñas y que el tamaño de las aberturas (del medio de cribado) pasen a través de ellas como finos y que las partículas más grandes sean acarreadas como residuos.
También el cribado o tamizado también se define como una operación básica galénica, que tiene por objeto separar las distintas fracciones de una mezcla pulverulenta o granulado en función de su tamaño.
Clasificación:
Existen dos tipos de cribado o tamizado:
• El tamizado en seco se aplica a materias que contienen poca humedad natural o que fueron desecadas anteriormente.
• El tamizado en húmedo se efectúa con adición de agua al material, con el fin de que el líquido arrastre a través del tamiz a las partículas más finas.
Importancia:
La separación de materiales sólidos por su tamaño es importante para la producción de diferentes productos (ej. arenas sílicas). Además de lo anterior, se utiliza para el análisis granulométrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de éstos y para control de molienda de diversos productos o materias primas (cemento, caliza, arcilla, etc.).
Molienda:
Con este proceso se fragmenta aún más el mineral hasta alcanzar el tamaño de liberación de los compuestos metálicos. Para ello se emplean grandes molinos.
La molienda es un proceso fundamental para la extracción de minerales y forma parte integral del proceso completo de fraccionado de la roca necesario para exponer las partículas del mineral buscado.
La molienda reduce el volumen promedio de las partículas de una muestra sólida, esta reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Existen diferentes tipos de molinos de acuerdo al tipo de mineral: molinos de barras, de bolas autógenos y semi autógenos.
Molienda autógena:
La molienda autógena es un método de reducción de tamaño en el cual los medios moledores están formados principalmente por trozos del mineral que se procesa, la molienda autógena total opera con dos molinos autógenos, un primario de rocas, “lumps”, y un secundario de piedrillas, “pebbles”, y está condicionada por las características del mineral, lo que limita su aplicación. Molienda semi autógena o SAG:
La molienda semi autógena puede operar a diferencia de la semi autógena con prácticamente cualquier tipo de mineral y su principio de funcionamiento es el mismo de la autógena solo que en esta se adicionan bolas de acero para mejorar la acción moledora.
Moliendo de bolas:
A diferencia de las dos moliendas anteriores la molienda con molino de bolas requiere una alimentación más fina del mineral, para esto el mineral es primero procesado en un circuito de trituración primaria, secundaria y terciaria que reduce el tamaño del mineral, la molienda se lleva a cabo adicionando agua y también diferentes reactivos químicos.
El principal objetivo de los circuitos de molienda es la reducción de tamaño para poder efectuar el proceso de concentración (flotación, gravimétrica o magnética) y/o de lixiviación en tanques.
De estos los más utilizados actualmente son los molinos de bolas ya que pueden ser usados tanto en molienda primaria, secundaria y en remolienda, este tipo de molino utiliza bolas de hierro como medio de molienda que tienen diámetros desde 4 hasta ¾ de pulgada para moliendas gruesas y finas respectivamente.
También se utilizan los molinos semi autógenos (SAG) los cuales utilizan en menor cantidad bolas de hierro y en mayor cantidad el mismo material como medio de molienda.
+Filtrado o clasificación. El proceso de filtrado en metalurgia es una técnica utilizada para separar los sólidos de los líquidos en una mezcla, lo que es fundamental para la purificación y concentración de minerales. A continuación, se detallan los pasos y los tipos de filtrado comúnmente utilizados en la metalurgia:
Proceso General de Filtrado:
Preparación de la mezcla: La mezcla de sólidos y líquidos (pulpa) se prepara y se homogeneiza para garantizar una distribución uniforme de las partículas sólidas.
Selección del filtro adecuado: Dependiendo de la naturaleza de la mezcla y del tamaño de las partículas, se selecciona el tipo de filtro adecuado.
Filtración: La mezcla se pasa a través del filtro. El líquido (filtrado) pasa a través del medio filtrante, mientras que los sólidos quedan retenidos.
Lavado del sólido: En algunos casos, los sólidos retenidos se lavan para eliminar impurezas o recuperar la mayor cantidad de solución valiosa posible.
Secado del sólido: Los sólidos retenidos en el filtro se secan para reducir el contenido de humedad.
Recuperación del filtrado: El líquido filtrado, que puede contener metales disueltos u otros componentes valiosos, se recoge y se envía a etapas posteriores de procesamiento.
Tipos de filtrado en metalurgia:
Filtros de Placas y Marcos:
• Utilizados para filtración a alta presión.
• Consisten en una serie de placas y marcos que forman cámaras de filtración.
• La mezcla se bombea a alta presión, el líquido pasa a través del medio filtrante y los sólidos quedan atrapados en las cámaras.
Filtros de Tambor Rotatorio:
• Se utilizan principalmente para grandes volúmenes de pulpa.
• Un tambor cubierto con un medio filtrante gira parcialmente sumergido en la pulpa.
• El líquido pasa a través del tambor, dejando los sólidos en la superficie del medio filtrante.
Filtros de Banda:
• Utilizan una banda continua de material filtrante.
• La pulpa se distribuye sobre la banda, el líquido se filtra y los sólidos se transportan por la banda.
Filtros de Presión:
• Utilizan presión aplicada externamente para forzar la pulpa a través del medio filtrante.
• Son adecuados para suspensiones con partículas finas y alta viscosidad.
Filtros de Vacío:
• Utilizan vacío para crear una presión diferencial a través del medio filtrante.
• Adecuados para suspensiones más ligeras y menos viscosas.
Flotación:
El proceso de flotación es una técnica de concentración de minerales que se usa ampliamente en la metalurgia para separar minerales valiosos de la ganga (material no deseado). Este método es particularmente efectivo para minerales sulfurosos y otros tipos de minerales no metálicos. A continuación, se describe el proceso de flotación:
• Molienda y clasificación: El mineral extraído de la mina se tritura y se muele para reducir su tamaño. Luego, el material molido se clasifica en fracciones más finas mediante ciclones o cribas para obtener una granulometría adecuada para la flotación.
• Acondicionamiento: En esta etapa, se añaden reactivos químicos al mineral molido y clasificado. Estos reactivos incluyen colectores, espumantes y modificadores. Los colectores son sustancias que aumentan la hidrofobicidad de los minerales valiosos, facilitando su adhesión a las burbujas de aire. Los espumantes promueven la formación de una espuma estable en la superficie de la pulpa, mientras que los modificadores pueden ajustar el pH y mejorar la selectividad del proceso.
• Flotación: La pulpa acondicionada se introduce en celdas de flotación, que son tanques equipados con agitadores y sistemas de inyección de aire. Las burbujas de aire se forman en la pulpa y se adhieren a las partículas hidrofóbicas (minerales valiosos), llevándolas a la superficie en forma de espuma. La espuma cargada con los minerales valiosos se recoge en la parte superior de la celda.
• Limpieza y reflotación: La espuma recolectada puede contener impurezas, por lo que a menudo se somete a procesos de limpieza adicionales para mejorar la pureza del concentrado. Esto puede implicar varias etapas de re-flotación y acondicionamiento adicional con reactivos.
• Deshidratación y filtrado: El concentrado final se deshidrata y se filtra para eliminar el exceso de agua. Esto se puede hacer mediante espesadores, filtros de presión, filtros de disco o filtros de banda.
• Disposición de residuos: La ganga, o los residuos del proceso de flotación, se eliminan de las celdas y se gestionan adecuadamente, generalmente mediante disposición en presas de relaves.
Ventajas del proceso de flotación:
• Alta eficiencia: Permite la separación efectiva de minerales valiosos de la ganga, incluso en menas con bajo contenido metálico.
• Selectividad: Puede ser ajustado para separar diferentes minerales en función de sus propiedades físicas y químicas.
• Flexibilidad: Es adaptable a una amplia variedad de minerales y condiciones de procesamiento.
Limitaciones:
• Coste: Puede ser caro debido a los equipos y reactivos químicos necesarios.
• Impacto ambiental: Los residuos y los reactivos químicos utilizados pueden tener un impacto ambiental significativo si no se gestionan adecuadamente
Destilación:
La destilación en metalurgia es un proceso utilizado para purificar metales mediante la separación de sus componentes basándose en sus diferentes puntos de ebullición. Este método es especialmente útil para metales con alta volatilidad. Aquí hay una descripción general del proceso:
Selección del Metal: El primer paso es seleccionar el metal a purificar. La destilación es particularmente efectiva para metales como el zinc, el mercurio y el cadmio, que tienen puntos de ebullición relativamente bajos.
Preparación del Material: El material a destilar se prepara adecuadamente. Esto puede incluir la trituración del mineral y la eliminación de impurezas más grandes.
Calentamiento: El material preparado se coloca en una retorta o en una columna de destilación y se calienta en un ambiente controlado. La temperatura se incrementa hasta que el metal a destilar alcanza su punto de ebullición.
Vaporización: El metal se vaporiza y las impurezas, que tienen puntos de ebullición diferentes, quedan atrás. En este punto, el metal está en forma gaseosa.
Condensación: El vapor metálico se conduce a una sección de condensación, donde se enfría y vuelve a su estado líquido. Esta sección está diseñada para maximizar la eficiencia de la condensación, a menudo utilizando intercambiadores de calor.
Recolección: El metal líquido puro se recoge en un recipiente adecuado. En algunos casos, se pueden utilizar varios recipientes para separar diferentes fracciones del metal en función de las impurezas residuales.
Refinamiento Adicional: Dependiendo de los requisitos de pureza, el metal recolectado puede someterse a procesos adicionales de refinamiento.
Aplicaciones y Beneficios:
• Purificación de metales: La destilación se utiliza para obtener metales de alta pureza, necesarios en diversas aplicaciones industriales.
• Recuperación de metales: Permite recuperar metales valiosos de residuos industriales.
• Separación de aleaciones: Puede separar componentes metálicos de aleaciones.
3. Operaciones químicas:
+Lixiviación.
Es un proceso en el que se disuelven las especies para recuperar el material que interesa. Se obtiene una solución rica en valores metálicos, que se tratará más tarde para recuperarlos. Hay varios métodos de lixiviación para obtener los metales que
se buscan en la solución, lo que puede ser un método de extracción más cuidadoso del medio ambiente, en comparación con la pirometalurgia.
Dependiendo del metal deseado y su matriz original, se pueden usar diferentes solventes en el proceso de lixiviación, estos solventes se conocen como lixiviantes. Para aquellos que no están familiarizados con el término, lixiviar significa disolver. El lixiviante es lo que lixivia a los metales de la matriz original, los lixiviantes pueden ser ácidos o básicos. Los lixiviantes varían en términos de pH, potencial redox o agentes quelantes, que pueden ayudar a aumentar la velocidad, o la selectividad de la disolución del metal deseado. En un mundo ideal, solo el metal que se busca se encontrará en solución cuando entre en contacto con el lixiviante, y luego puede ser electrodepositado después de esta etapa. Sin embargo, a menudo no es el caso, por ejemplo, el ácido sulfúrico lixiviará la mayoría de los metales base de la matriz sólida, e incluso algunos de los metales preciosos. La elección de un lixiviante es importante para lixiviar la cantidad máxima del producto deseado, pero también es importante evaluar qué otros metales irán a dar dentro de la solución.
+Concentración:
El proceso de concentración en metalurgia es un paso crucial en la extracción de minerales, ya que permite aumentar el contenido de metal valioso en el mineral extraído antes de las etapas de fundición y refinación. A continuación, se describen los principales métodos de concentración utilizados en la industria metalúrgica:
Trituración y Molienda:
- Trituración: El mineral bruto se tritura en fragmentos más pequeños para liberar los minerales valiosos de la ganga (material no deseado).
- Molienda: El mineral triturado se pulveriza en partículas finas, lo que facilita la separación de los minerales valiosos.
Separación por Gravedad:
Este método se basa en la diferencia de densidad entre el mineral valioso y la ganga. Se utilizan equipos como jigs, mesas vibratorias y espirales.
- Jigs: Utilizan el movimiento de un pistón para generar pulsaciones de agua que separan los minerales pesados de los más ligeros.
- Mesas vibratorias: Consisten en una superficie inclinada que se agita, separando los minerales según su densidad y tamaño.
- Espirales: Un canal helicoidal donde el mineral se separa por gravedad y fuerza centrífuga.
Flotación:
- Principio: Se basa en la diferencia en la capacidad de los minerales para adherirse a las burbujas de aire. Los minerales hidrofóbicos (repelen el agua) se adhieren a las burbujas y flotan, mientras que los hidrofílicos (atraen el agua) se hunden.
- Proceso: El mineral molido se mezcla con agua y reactivos químicos en un tanque de flotación. Se inyecta aire, formando burbujas que se adhieren a los minerales deseados y los llevan a la superficie, donde se recogen como espuma.
Separación Magnética:
- Principio: Utiliza la diferencia en las propiedades magnéticas de los minerales.
- Proceso: El mineral triturado pasa por separadores magnéticos que atraen los minerales magnéticos y los separan de la ganga no magnética.
Separación Electroestática:
- Principio: Se basa en la diferencia en la conductividad eléctrica de los minerales.
- Proceso: El mineral se coloca en un campo eléctrico. Los minerales conductores se cargan eléctricamente y se separan de los no conductores.
Lixiviación:
- Principio: Utiliza soluciones químicas para disolver los metales valiosos del mineral.
- Proceso: El mineral triturado se trata con soluciones lixiviantes (como cianuro para oro o ácido sulfúrico para cobre) que disuelven los metales deseados. La solución cargada de metal se recoge y se procesa para recuperar el metal.
Beneficios del Proceso de Concentración:
• Eficiencia: Reduce la cantidad de material que necesita ser fundido y refinado, disminuyendo costos y consumo energético.
• Pureza: Aumenta el contenido de metal en el mineral, facilitando procesos posteriores de extracción y refinamiento.
• Reducción de Residuos: Disminuye la cantidad de residuos y mejora la sostenibilidad del proceso minero.
El proceso de concentración es una etapa esencial en la extracción de metales, ya que permite optimizar los recursos y mejorar la eficiencia de la producción metalúrgica.
+Electrólisis:
La electrólisis es un proceso metalúrgico que se utiliza para extraer y purificar metales mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Este método es esencial en la producción de metales como el aluminio, el cobre, el zinc y muchos otros. Aquí se describe el proceso general de electrólisis y sus aplicaciones:
Principios Básicos de la Electrólisis:
Electrólisis: Es el proceso de descomposición de una sustancia mediante la aplicación de una corriente eléctrica a través de un electrolito (una solución o fusión que contiene iones).
Componentes del Proceso de Electrólisis:
-Electrolito: Es la solución o fusión que contiene los iones del metal a extraer o purificar.
-Cátodo: Electrodo negativo donde se depositan los iones metálicos.
-Ánodo: Electrodo positivo donde se liberan los gases o se disuelven los metales impuros.
-Fuente de Corriente: Suministra la corriente eléctrica necesaria para el proceso.
Pasos del Proceso de Electrólisis:
-Preparación del Electrolito:
Se prepara una solución que contiene los iones del metal que se desea extraer o purificar. En algunos casos, se utiliza una fusión de sales del metal.
-Configuración de la Celda Electrolítica:
El electrolito se coloca en una celda electrolítica.
Se insertan los electrodos (cátodo y ánodo) en la celda.
La fuente de corriente se conecta a los electrodos para suministrar la energía necesaria.
-Aplicación de la Corriente Eléctrica:
Se aplica una corriente eléctrica continua a través del electrolito.
Los iones metálicos positivos (cationes) migran hacia el cátodo, donde se reducen y se depositan como metal puro.
Los iones negativos (aniones) migran hacia el ánodo, donde se oxidan y liberan gases o se combinan con el ánodo.
-Recolección del Metal Puro:
El metal puro depositado en el cátodo se recolecta periódicamente.
En algunos procesos, el ánodo se consume y se reemplaza regularmente.
Ejemplos de Electrólisis en Metalurgia:
A.Electrólisis del Aluminio:
Proceso Hall-Hérault:
Se utiliza para extraer aluminio del mineral de bauxita.
La bauxita se refina para obtener alúmina (óxido de aluminio).
La alúmina se disuelve en criolita fundida y se somete a electrólisis.
En el cátodo, los iones de aluminio se reducen y se depositan como aluminio metálico.
B. Electrólisis del Cobre:
Refinación Electrolítica:
Se utiliza para purificar cobre.
El cobre impuro (ánodo) se disuelve en una solución de sulfato de cobre.
Los iones de cobre se depositan en el cátodo como cobre puro.
Las impurezas se acumulan como lodos anódicos
Beneficios de la Electrólisis en Metalurgia:
• Alta Pureza: Produce metales de alta pureza.
• Eficiencia: Proceso eficiente para la extracción y purificación de metales.
• Control: Permite un control preciso de la composición y estructura del metal producido.
+Hidrólisis:
La hidrólisis en metalurgia se refiere a un proceso químico en el cual una sustancia se descompone por la acción del agua. Sin embargo, en el contexto metalúrgico, la hidrólisis no es tan comúnmente un proceso aislado como lo es en química orgánica o biológica. En la metalurgia, la hidrólisis se suele integrar en procesos de lixiviación y tratamiento de minerales, especialmente en la recuperación y purificación de metales.
Proceso General de Hidrólisis en Metalurgia:
- Preparación del Mineral:
o El mineral que contiene el metal deseado se tritura y muele hasta obtener partículas finas para aumentar la superficie de reacción.
- Lixiviación con Agua:
o El mineral molido se mezcla con agua, permitiendo que se produzca la hidrólisis.
o En este paso, el agua descompone compuestos metálicos específicos, liberando iones metálicos en solución.
- Reacciones Químicas:
o Durante la hidrólisis, pueden ocurrir varias reacciones químicas que descomponen los minerales y liberan los metales.
o Por ejemplo, en la hidrólisis de silicatos, el agua reacciona con los silicatos de los minerales para formar soluciones de ácido silícico y otros iones metálicos.
- Separación de Metales:
o Los iones metálicos en solución se separan del residuo sólido (ganga).
o Esto puede realizarse mediante filtración, decantación u otros métodos de separación sólido-líquido.
- Recuperación del Metal:
o Los iones metálicos en solución se pueden precipitar mediante la adición de reactivos químicos o cambiar las condiciones de pH.
o Alternativamente, los metales pueden ser recuperados mediante técnicas electroquímicas como la electrólisis.
Ejemplo de Hidrólisis en la Metalurgia del Aluminio:
Un ejemplo específico de la hidrólisis en metalurgia es el proceso Bayer, utilizado para extraer aluminio a partir de la bauxita:
- Trituración y Molienda:
o La bauxita se tritura y muele para obtener un polvo fino.
- Digestión en Autoclave:
o El polvo de bauxita se mezcla con una solución concentrada de hidróxido de sodio (NaOH) y se calienta a alta presión.
o Durante esta etapa, ocurre la hidrólisis: el hidróxido de sodio reacciona con los compuestos de aluminio de la bauxita (principalmente óxidos e hidróxidos de aluminio), formando alúmina soluble (Al(OH)₄⁻).
- Separación:
o La solución de alúmina se separa de los residuos insolubles (conocidos como lodos rojos).
o Esto se realiza mediante sedimentación y filtración.
- Precipitación de Hidróxido de Aluminio:
o La solución de alúmina se enfría y se agita, permitiendo que el hidróxido de aluminio (Al(OH)₃) precipite.
o El hidróxido de aluminio precipitado se recoge y se calienta en hornos de calcinación para producir alúmina (Al₂O₃).
- Producción de Aluminio Metálico:
o La alúmina obtenida se utiliza en el proceso Hall-Hérault para producir aluminio metálico mediante electrólisis.
Beneficios y Aplicaciones:
• Recuperación de Metales Valiosos: La hidrólisis puede ser utilizada para extraer metales valiosos de minerales de bajo grado.
• Procesamiento de Residuos: Ayuda en el tratamiento y reciclaje de residuos industriales.
• Simplicidad y Economía: A menudo, el uso de agua como reactivo es más económico y seguro en comparación con otros reactivos químicos.
+Electrodeposición:
Es un tratamiento electroquímico en el que los cationes metálicos contenidos en una solución acuosa son sedimentados sobre un objeto conductor, creando una capa. En la metalurgia se usa mucho para obtener cobre de alta calidad. La electrodeposición de los metales se ha utilizado y se sigue utilizando cada vez más para distintos fines, algunos de los cuales, más conocidos, enumeramos a continuación:
- En la lucha contra la corrosión, especialmente en la protección del hierro o aceros.
- En el mejoramiento del aspecto externo de diferentes objetos metálicos utilizados con fines muy diversos.
- En estructuras metálicas y obras de ingeniería que deben cumplir cometidos específicos de carácter tecnológico.
- En joyería, decoración y artículos de bisutería.
- En Galvanotipia o en réplica de moldes a utilizar en la electroerosión.
- En electrónica (componentes) y en circuitos impresos.
El proceso de electrodeposición de metales consiste, a grandes rasgos, en la descarga de un metal sobre un electrodo llamado cátodo, en contacto con una disolución-electrólito conteniendo primordialmente iones de ese metal, por el paso de la corriente eléctrica continua, al propio tiempo que en otro electrodo denominado ánodo se produce la parcial disolución del metal.
Cuando aplicamos un potencial a un electrodo metálico sumergido en un baño electrolítico, la corriente eléctrica no fluye inmediatamente. Para que ello ocurra hemos de aplicar un potencial crítico: el potencial de descarga. A partir de ese momento, la corriente aumenta bruscamente y comienza la reacción de electrodo y es donde se inicia el proceso de electrodeposición.
El proceso de la electrodeposición de un ión es un proceso por etapas. Cuando no existe un campo eléctrico, los iones están distribuidos en la disolución-electrólito completamente al azar. Ahora bien, al aplicar el campo eléctrico se produce una migración de esos iones hacia el cátodo, llegando primero a la capa difusa. Una vez en la doble capa eléctrica y después de perder su envoltura acuosa, el ión metálico se incorporará plenamente en la red cristalina metálica del cátodo por transferencia de carga.
Por último, mencionar los parámetros que influyen en el proceso de electrodeposición:
- Naturaleza y estado superficial del cátodo (metal-base)
- Densidad de la corriente aplicada.
- Agitación del electrólito.
- Temperatura aplicada.
- Concentración de iones metálicos presentes.
- Concentración de iones hidrógeno (pH)
- Agentes de adición presentes.
+Cianuración: La cianuración es un proceso metalúrgico utilizado principalmente para la extracción de oro y plata de sus minerales. Es un método altamente eficiente y es el proceso predominante para la extracción de oro debido a su capacidad para recuperar un alto porcentaje del metal presente en el mineral. A continuación, se detalla el proceso de cianuración:
Proceso de Cianuración:
- Preparación del Mineral:
o Trituración y Molienda: El mineral que contiene oro se tritura y muele hasta obtener un tamaño de partícula adecuado para maximizar la superficie de reacción.
- Lixiviación:
o Preparación de la Pulpa: El mineral molido se mezcla con una solución de cianuro de sodio (NaCN) o cianuro de potasio (KCN) y agua para formar una pulpa.
o Adición de Oxígeno: Para que el cianuro disuelva el oro, se requiere la presencia de oxígeno. Esto se puede lograr mediante aireación o adición de peróxido de hidrógeno (H₂O₂).
o Reacción Química: El cianuro disuelve el oro formando un complejo soluble de cianuro-oro (I) según la siguiente reacción: 4Au+8NaCN+O2+2H₂O→4Na[Au(CN)₂]+4NaOH. Donde Au es el oro, NaCN es el cianuro de sodio, O₂ es oxígeno, H₂O es agua, Na[Au(CN)₂] es el complejo cianuro-oro soluble, y NaOH es hidróxido de sodio.
- Separación Sólido-Líquido:
o Filtración o Decantación: La pulpa resultante, que contiene tanto el mineral lixiviado como la solución rica en oro, se somete a un proceso de separación sólido-líquido para separar los residuos sólidos (relaves) de la solución de cianuro que contiene el oro disuelto.
- Recuperación del Oro:
o Método de Carbón Activado (CIP/CIL): El oro en solución se adsorbe en carbón activado. El carbón cargado de oro se separa de la pulpa y el oro se des orbe del carbón mediante una solución de ácido o cianuro caliente.
o Método de Precipitación de Zinc (Proceso Merrill-Crowe): La solución de cianuro rica en oro se desoxigena y luego se mezcla con polvo de zinc, lo que precipita el oro y la plata: 2Na[Au(CN)₂]+Zn→2Au+Na₂[Zn(CN)₄]. Donde Zn es el zinc, y Na₂[Zn(CN)₄] es un complejo de cianuro de zinc.
- Refinación:
o Fundición: El precipitado de oro obtenido se funde en un horno para obtener el doré, que es una aleación de oro y plata. Este doré se refina posteriormente mediante procesos como la electro refinación o el tratamiento con ácido para obtener oro y plata de alta pureza.
Ventajas de la Cianuración:
• Alta Eficiencia: Puede recuperar hasta el 95-98% del oro presente en el mineral.
• Economía: Es un proceso rentable para minerales de baja ley (bajo contenido de oro).
• Flexibilidad: Puede ser utilizado en diferentes tipos de minerales y en diversas condiciones operativas.
Desventajas y Consideraciones Ambientales:
• Toxicidad del Cianuro: El cianuro es altamente tóxico y puede causar graves problemas ambientales y de salud si no se maneja adecuadamente. Es esencial implementar medidas estrictas de manejo de residuos y de seguridad.
• Regulaciones: Muchos países tienen regulaciones estrictas sobre el uso de cianuro en la minería para minimizar el impacto ambiental y proteger la salud pública.
+Precipitación química:
El proceso metalúrgico de precipitación química es una técnica utilizada para separar y recuperar metales de una solución mediante la adición de reactivos químicos que causan la formación de un precipitado sólido. Este método es comúnmente empleado en la recuperación de metales preciosos como el oro y la plata, así como en el tratamiento de aguas residuales industriales para eliminar metales pesados.
Pasos del Proceso de Precipitación Química:
- Preparación de la Solución:
o La solución que contiene los iones metálicos deseados se prepara mediante la lixiviación del mineral o el procesamiento de una solución de desecho industrial.
- Ajuste del pH:
o El pH de la solución se ajusta según sea necesario para optimizar la precipitación del metal deseado. El ajuste del pH puede hacerse mediante la adición de ácidos o bases.
- Adición del Reactivo Precipitante:
o Se añade un reactivo químico que reacciona con los iones metálicos en la solución para formar un compuesto insoluble. Este compuesto insoluble se precipita como un sólido.
o Ejemplo 1: En la recuperación de oro, el polvo de zinc se añade a una solución de cianuro rica en oro para precipitar el oro: 2[Au(CN)2−]+Zn→2Au+[Zn(CN)4]2−
o Ejemplo 2: En el tratamiento de aguas residuales, el sulfuro de sodio (Na₂S) se puede añadir para precipitar metales pesados como sulfuro metálico: M2++S2−→MS. Donde M2+ representa un ion metálico como Cu2+ o Pb2+, y MS es el sulfuro metálico precipitado.
- Formación del Precipitado:
o El reactivo precipitante reacciona con los iones metálicos en la solución para formar un sólido insoluble que se separa de la fase líquida.
- Separación del Precipitado:
o El precipitado se separa del líquido mediante filtración, sedimentación, o centrifugación. El sólido separado contiene el metal recuperado.
- Lavado y Secado del Precipitado:
o El precipitado se lava para eliminar impurezas y se seca si es necesario antes de su procesamiento adicional.
- Procesamiento Adicional:
o El precipitado seco puede fundirse o refinarse para obtener el metal puro. En el caso de metales preciosos, el precipitado se funde para obtener lingotes de metal.
Ejemplos de Precipitación Química en Metalurgia:
- Proceso Merrill-Crowe (Oro y Plata)
• Aplicación: Utilizado para la recuperación de oro y plata de soluciones de cianuro.
• Procedimiento:
- La solución de cianuro rica en oro y plata se desoxigena mediante vacío.
- Se añade polvo de zinc para precipitar el oro y la plata.
- El precipitado de oro y plata se separa, funde y refina para obtener los metales puros.
- Precipitación de Metales Pesados
• Aplicación: Tratamiento de aguas residuales industriales.
• Procedimiento:
- Se ajusta el pH de la solución.
- Se añade sulfuro de sodio (Na₂S) o hidróxido de calcio (Ca(OH)₂) para precipitar metales pesados como sulfuro o hidróxido metálico.
- El precipitado se separa, y el agua tratada se descarga o reutiliza.
Ventajas de la Precipitación Química:
• Selectividad: Puede diseñarse para precipitar específicamente ciertos metales mientras deja otros en solución.
• Eficiencia: Permite la recuperación eficiente de metales valiosos de soluciones diluidas.
• Simplicidad: El proceso es relativamente sencillo y puede implementarse con equipos básicos de laboratorio o industriales.
Desventajas y Consideraciones:
• Gestión de Residuos: El precipitado y los lodos generados deben gestionarse adecuadamente para evitar problemas ambientales.
• Requiere Control Preciso: El pH y la concentración de reactivos deben controlarse cuidadosamente para asegurar la eficacia del proceso.
Semana 7: Corrosión ,Baterías y Electrólisis.
Proceso del ataque químico sobre los metales. Estos son susceptibles a este ataque
debido a que tienen electrones libres y pueden establecer celdas electroquímicas
dentro de su estructura.
Factores que influyen en la corrosión
• Temperatura (T°)
• Velocidad de corrosión (Vcorr)
• Agentes oxidantes (Ox)
• PH del medio ambiente
Mecanismos de corrosión
1.- Potencial eléctrico (°Ev)
2.- Densidad (ῤ)
3.- Viscosidad
4.- Difusividad (D)
Tipos de Corrosión
- Corrosión Generalizada (Uniforme)
Se trata de los casos en que la corrosión se produce de manera pareja y uniforme,
atacando prácticamente toda la superficie por igual. El metal se oxida de forma
bastante homogénea y regular a lo largo de la mayor parte de la superficie, en la
interfase entre el metal y el medio que lo rodea. El material pierde una delgada capa
superficial, cuyo espesor estará determinado por la velocidad con que se produce el
ataque y también por el tiempo durante el que haya sido expuesto al medio agresivo
- Corrosión Galvánica
La corrosión galvánica es una de las que más frecuentemente podemos encontrar.
Es una forma de corrosión acelerada que aparece cuando se ponen en contacto
eléctrico dos metales distintos y la unión queda inmersa en un medio conductor de
iones. Inclusive, puede darse cuando hay contacto con dos piezas del mismo
material, pero en distinto estado.
- Corrosión Intergranular
La mayoría de los materiales metálicos de aplicación industrial son aleaciones
compuestas por diferentes tipos de átomos. Estos átomos deben acomodarse de
manera muy específica en la estructura sólida del material. A nivel microscópico,
existen pequeñas regiones donde se da determinado ordenamiento regular, con una
cierta orientación en el espacio. Cada una de estas regiones se denomina grano, de
modo que, a una escala muy pequeña, la aleación está constituida por un
conglomerado de granos. Estos granos pueden tener tamaños y formas diversas,
dependiendo del caso particular, pero basta decir que son visibles si se usa un
microscopio óptico de 20 a 200 aumentos. Los límites entre los granos tienen algunas
características distintivas, entre ellas mayor energía acumulada, un arreglo diferente
de ciertos elementos de aleación minoritarios y en muchos casos, una mayor
susceptibilidad a sufrir corrosión.
- Corrosión por picadura o pítting corrosión
Se trata de un tipo de ataque que se caracteriza por estar localizado en un área bien
delimitada y generalmente pequeña. Esta es una forma muy peligrosa de corrosión,
porque el ataque afecta un sector pequeño, pero avanza implacablemente y en
profundidad. La cantidad de masa que el material pierde puede ser insignificante, pero
aun así las consecuencias son severas.
- Corrosión por grietas o crevice corrosión
La corrosión por rendija, o por grietas, más conocida por el nombre que se le
da en inglés: corrosión crevice, es un fenómeno corrosivo que ocurre en
espacios en los cuales el acceso del fluido con el que se está trabajado en el
medio ve limitada su difusión.
- Corrosión por Erosión
Ocurre cuando la corrosión está acompañada por un proceso de desgaste mecánico (o
abrasivo), normalmente debido a que existe un movimiento relativo entre el material
metálico y el medio corrosivo. Los materiales relativamente más blandos son los que
más fácilmente sufren erosión- corrosión, como por ejemplo las aleaciones de cobre,
de aluminio y de plomo. En estos materiales, la capa pasiva es gruesa, blanda y poco
adherente y por eso ellos sufren con más severidad este tipo de ataque. En contraste,
los aceros inoxidables y las aleaciones de titanio son casi inmunes.
- Corrosión microbiológica
Se trata de una forma de corrosión a la que se le ha venido dado creciente importancia
en las últimas décadas. En estos casos el elemento distintivo es ciertamente la
participación de microorganismos, al que se identifica como el factor capaz de iniciar,
promover o acelerar un proceso de corrosión. Este tipo de corrosión afecta industrias
como la eléctrica, petrolera, nuclear, del papel y alimentos, entre otras. Se ha
estimado que el 20 o 30% de las fallas en tuberías de transporte de hidrocarburos,
están relacionadas con problemas de corrosión microbiológica, afectando la parte
interna y externa de los conductos. La simple presencia de microorganismos en un
sistema no necesariamente indica que causen problemas de corrosión, ya que algunas
poblaciones bacterianas que son problemáticas en un sistema específico, pueden ser
no tener efecto alguno en otro sistema diferente.
- Corrosión por rozamiento
Corrosión por Rozamiento es el desgaste mecánico causado por el rozamiento
de las asperezas de la superficie acompañado y acelerado por corrosión,
principalmente por oxidación con aire húmedo.
- Corrosión daño por hidrógeno
La fragilización por hidrógeno de un metal o aleación implica la incorporación de átomos de
hidrógeno en el material, lo que reduce drásticamente su ductilidad y su resistencia mecánica,
causando fallas y grietas catastróficas aun cuando los esfuerzos mecánicos estén por debajo
del límite de los que puede soportar ese material. El hidrógeno atómico se produce cuando un
ion hidrógeno (un protón, H+ ), acepta los electrones del metal que se oxida. Normalmente, los
átomos de hidrógeno deberían aparearse para convertirse en moléculas de hidrógeno (H2).
Estas moléculas debieran desprenderse del material como burbujas de hidrógeno gaseoso sin
causar ningún daño. Sin embargo, algunos metales son muy propensos a permitir que los
átomos de hidrógeno penetren en la estructura, antes de convertirse en una molécula.
