Obtención de Metales: Procesos y Características

Obtención del Estaño

El proceso de obtención del estaño comienza con la casiterita, su principal mena. A continuación, se detallan las etapas:

1. Trituración y molienda: La casiterita se tritura y muele finamente en molinos.
2. Decantación: El mineral molido se introduce en una cuba con agua y se agita. Por decantación, el mineral de estaño, más denso, se deposita en el fondo, separándose de la ganga.
3. Oxidación: El mineral se introduce en un horno para oxidar los posibles sulfuros de estaño presentes, transformándolos en óxidos.
4. Reducción: La mena de estaño, en forma de óxido, se introduce en un horno de reverbero, donde se produce la reducción. El estaño se deposita en la parte inferior y la escoria en la superior.
5. Refinado electrolítico: Para obtener estaño con una pureza del 99%, se somete a un proceso electrolítico.

Obtención del Cobre

Existen dos métodos principales para la obtención del cobre:

Vía Seca

Se utiliza cuando el contenido de cobre en el mineral supera el 10%.

1. Trituración y molienda: El mineral de cobre se tritura y luego se pulveriza en un molino de bolas.
2. Separación: El mineral en polvo se introduce en un depósito con agua y se agita. El mineral, más pesado, se deposita en el fondo, mientras que la ganga flota.
3. Oxidación parcial: El mineral concentrado se lleva a un horno donde se oxida parcialmente. El objetivo es oxidar el hierro presente, pero no el cobre.
4. Fusión en horno de reverbero: Se introduce el material en un horno de reverbero donde se funde. Se añade fundente (sílice y cal) para que reaccione con el azufre y el óxido de hierro, formando la escoria. En este proceso se obtiene cobre bruto con una pureza de alrededor del 40%.
5. Refinado electrolítico: Para obtener cobre con una pureza del 99%, se somete a un refinado electrolítico.

Vía Húmeda

Consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico. Luego, mediante un proceso electrolítico, se obtiene el cobre.

Obtención del Plomo

1. Enriquecimiento: La galena, principal mena del plomo, se tritura y muele. Luego, se separa la mena de la ganga mediante flotación.
2. Oxidación de los sulfuros: Se tuestan todos los sulfuros de plomo para transformarlos en óxidos. Al añadir sílice y cal, se obtiene monóxido de plomo.
3. Reducción del monóxido de plomo: Se realiza en un horno de mufla, utilizando carbón de coque y cal. El plomo obtenido, llamado «plomo de obra», contiene impurezas.
4. Afinado del plomo: Se realiza en dos etapas: separación de otros metales y afinado electrolítico.

Obtención del Titanio

1. Cloración: Se calienta el mineral (rutilo o ilmenita) al rojo vivo, se le añade carbón y se hace circular cloro, obteniendo tetracloruro de titanio.
2. Transformación: El tetracloruro de titanio se introduce en un horno a 800ºC junto con un gas inerte y magnesio, formándose titanio esponjoso.
3. Obtención: El titanio esponjoso se introduce en un horno eléctrico y se le añaden fundentes, obteniendo titanio puro. Este proceso se conoce como método Kroll.

Propiedades y Aplicaciones de los Metales

Estaño

• Mineral: Casiterita (escaso)
• Características:
  • Brillante
  • Maleable y blando a temperatura ambiente
  • Frágil al calentarse
  • Se convierte en polvo por debajo de -18ºC
  • «Grito del estaño» al doblarse
• Aleaciones:
  • Bronce (cobre y estaño)
  • Soldaduras blandas (plomo y estaño, entre 25-90%)
  • Aleaciones de bajo punto de fusión: Darcet y Cerrolow
• Aplicación: Fabricación de hojalata

Cobre

• Minerales: Cobre nativo, malaquita, calcopirita, calcosina y cuprita
• Características: Dúctil, maleable, alta conductividad eléctrica y térmica
• Métodos de obtención: Vía seca y vía húmeda
• Aleaciones:
  • Bronce:
    • Ordinario: cobre y estaño (campanas, engranajes)
    • Especial: cobre, estaño y otros elementos (esculturas, cables eléctricos)
  • Latón:
    • Ordinario: cobre y zinc (tornillería)
    • Especial: cobre, zinc y otros elementos (grifos, tuercas)
  • Cuproaluminio: cobre y aluminio (turbinas, hélices de barcos)
  • Alpaca: cobre, níquel y zinc (joyería barata, cubiertos)
  • Cuproníquel: cobre y níquel (monedas)

Zinc

• Minerales: Blenda y calamina
• Características:
  • Resistente a la oxidación y corrosión
  • Poco resistente a ácidos y sales
  • Mayor coeficiente de dilatación térmica que otros metales
  • Quebradizo a temperatura ambiente
  • Maleable entre 100-150ºC
• Métodos de obtención: Vía seca y vía húmeda
• Presentaciones comerciales:
  • Aleación:
    • Latones (cobre y zinc)
    • Alpaca (cobre, níquel y zinc)
    • Zamak (aluminio, cobre y zinc) – piezas de gran precisión
  • En estado puro: Chapas (recubrimientos de pilas)
  • Recubrimiento de piezas:
    • Galvanizado electrolítico (recubrimiento mediante electrólisis)
    • Galvanizado en caliente (se introduce la pieza en un baño de zinc fundido)
    • Metalizado (partículas de zinc mezcladas con pintura)
    • Sherardización (recubrimiento con polvo de zinc e introducido en un horno)
  • Óxidos de zinc: Bronceadores, colorantes

Plomo

• Mineral: Galena
• Características:
  • Maleable y blando
  • Se oxida superficialmente
  • Capa de carbonato básico lo autoprotege
  • Resiste ácidos sulfúrico y clorhídrico
  • Atacado por ácido nítrico y vapor de azufre
• Aplicaciones:
  • En estado puro: Óxido de plomo (antioxidantes), tuberías y recubrimientos de baterías
  • Aleaciones: Soldadura blanda (plomo y estaño)

Aluminio

• Mineral: Bauxita (el más abundante en la corteza terrestre)
• Características:
  • Ligero e inoxidable (capa de óxido de aluminio lo autoprotege)
  • Buen conductor eléctrico y térmico
  • Maleable y dúctil
• Método de obtención: Método Bayer (el más empleado y económico)
• Clases de aluminio y sus aplicaciones:
  • Aleación:
    • Aluminio + cobre (bases de sartenes y llantas)
    • Aluminio + magnesio (aeronáutica)
    • Aluminio + cobre + silicio (piezas de moldeo para inyección)
    • Aluminio + níquel + cobalto (imanes)
  • Aluminio puro: Mezclado con pintura para protección de la intemperie
• Comercialización: Alambres, chapas, perfiles y barras de diferentes secciones

Titanio

• Minerales: Rutilo e ilmenita (abundante en rocas volcánicas que contienen hierro)
• Características:
  • Blanco y plateado
  • Más resistente a la oxidación que el acero inoxidable
  • Propiedades mecánicas superiores a las del acero
  • Caro y difícil de extraer
• Método de obtención: Método Kroll
• Aplicaciones:
  • Por su baja densidad y altas prestaciones mecánicas: Aeronáutica (8% con aluminio)
  • Herramientas de corte