Aplicación de la Fisicoquímica en la Ingeniería de Minas y Metalurgia

Aplicación de la Fisicoquímica en la Ingeniería de Minas y Metalurgia

Una vez extraída la roca de la tierra, esta debe pasar por diferentes procedimientos tanto físicos como químicos para poder separar la mena de la ganga, es decir el mineral de la escoria. Tales procedimientos son: separación, trituración y molienda, clasificación granulométrica, clasificación directa e indirecta, control de clasificación, clasificación densimétrica, clasificación por flotación, clasificación magnética, clasificación electrostática y otros tratamientos complementarios. Sin embargo a continuación se hablará de los tratamientos químicos por los que pasa un mineral una vez haber concluido cada etapa anterior para alcanzar un estado de pureza a través de la aplicación de la fisicoquímica.

Tratamientos químicos de los minerales

Existen dos tipos de minerales metálicos: los pocos reactivos que son aquellos que pueden ser tratados directamente para su obtención en bruto, mientras que los reactivos deben ser previamente purificados mediante tratamientos químicos de todas las impurezas que contienen. Estos tratamientos dependen de la naturaleza química del mineral.

1. Tratamiento de los Óxidos

En el tratamiento de los óxidos se utilizan todos los recursos de la química de los metales como:

• Formación de sales alcalinas solubles para los metales que pueden constituir un anión oxigenado de carácter ácido o anfótero.
• Formación de sales metálicas solubles por ataque ácido.
• Formación de halogenuros volátiles, en especial los cloruros de los cuales se aprovecha sus propiedades térmicas.
• Formación de silicatos o aluminio-silicatos de calcio por reacción de la sílice o de los silicatos sobre la cal, o la cal y la alúmina, con formación de una escoria fusible.

1. Tratamiento de los Sulfuros

        Los minerales sulfurados como los que contienen cobre, cinc y plomo pueden enriquecerse a través de la flotación. Cabe destacar que estos sulfuros contienen productos secundarios como la plata y el cadmio.

Los sulfuros son menos estables que los óxidos ya que el azufre es menos electronegativo que el oxígeno. El siguiente cuadro muestra una comparación de los calores de formación de óxidos y sulfuros:

Dados estos valores podemos decir que ciertos sulfuros pueden disociarse con el simple aumento de temperatura, un ejemplo sería el HgS y el Ag2S en donde queda libre el metal Hg y Ag respectivamente. Sin embargo no siempre se aplica dicha técnica pes a veces se debe eliminar el azufre en tu totalidad y después recuperarlo pero no es viable por lo tanto se opta por la tostación y así convertirlo en óxido.

Ejemplo:

1. El mineral Molibdenita MoS2, se somete a una tostación después de haber sido purificada por flotación:

MoS2 + O2 → MoO3 + 2SO2[pic 3]

Los calores de formación de MoS2, MoO3 y SO2 son respectivamente de 58, 180 y 71 [kcal]; la reacción exotérmica libera 2664 [kcal]. Esta reacción se realiza a temperaturas del orden de 550 [°C], pero a esta temperatura el óxido de MoO3, que no funde hasta 795 [°C], presenta ya una tensión de vapor P importante. Tomando en cuenta que… T > Tf

logP = [pic 4]

        El sulfuro MoS2 deberá ser tostado con gran exceso de aire en hornos de solera o en hornos rotativos, de manera que la temperatura no sobre pase jamás los 600 [°C]. El óxido MoO3 en bruto, puede ser usado directamente para la elaboración de algunos productos metalúrgicos. Ya siendo un óxido puede ser purificado por vía física o química.

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