CAPITULO I OBTENCIÓN DE LOS MÉZALES PUROS

CAPITULO I OBTENCIÓN DE LOS MÉZALES PUROS. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES Metalurgia es la ciencia y arte que se ocupa de la extracción de los metales, de sus características físicas y mecánicas y de los productos de los mismos. Se le considera dividida en dos partes: Metalurgia no Ferrosa y Metalurgia Ferrosa. En la metalurgia no ferrosa solamente nos ocuparemos de aquellos metales que en el ramo de la ingeniería tienen numerosas aplicaciones y son: el aluminio, antimonio, cobre, estaño, magnesio, níquel, plata, plomo y zinc. En la metalurgia ferrosa se estudiarán los métodos de obtención del hierro y sus principales aleaciones; así como sus más notorias características y aplicaciones. Como la gran mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza en forma de compuestos, se desprende entonces que su obtención se realiza a partir de sus compuestos. 1.1. Se llama mineral al estado natural en que los metales se encuen tran en la corteza terrestre, ya sea en estado de alta pureza (metales nativos) o bien formando compuestos químicos. Tanto los metales nativos como los compuestos o minerales metálicos, conocidos como menas, se encuentran mezclados con otros productos de nulo valor; estos últimos compuestos se conocen con el nombre de ¿angas; ejemplos: piedra caliza, arena sílice, feldespatos, arcilla, etc. 1.2. Para facilitar el estudio y conocimiento de los minerales, éstos se han dividido en dos grupos: 7
Bastida, Ferra, Rolando. Propiedades de los materiales II, Instituto Politécnico Nacional, 2005. ProQuest Ebook Central, http://ebookcentral.proquest.com/lib/vallemexicosp/detail.action?docID=3191575.
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CAPITULO II PREPARACIÓN MECÁNICA DE LOS MINERALES La preparación de los minerales comprenden los pasos que en orden de aplicación, se llevan a cabo: I o : APARTADO. 2 o : MOLIENDA. 3 o : CRIBADO. 4 o : CLASIFICACIÓN. 5 o : CONCENTRACIÓN. Con todas estas operaciones, se logra obtener un mineral casi puro (mineral concentrado) que facilita en forma conveniente, la extracción del metal. Empezaremos por el APARTADO. II. 1. Los fundamentos de esta operación son: el color, brillo y fractura de los minerales. Consiste en estar en la mina separando a mano o con herramienta, el mineral de las gangas, dividiéndola en tres porciones: una, formada por mineral con muy poca ganga, la cual puede pasar directamente al proceso metalúrgico de extracción. Otra parte, con cierta cantidad de ganga, deberá someterse a los procesos de preparación. Por último, una tercera porción, muy pobre en mineral útil, lncosteable que se separa como desperdicio. Antes de la preparación, el mineral de "segunda", se somete a otra separación cuidadosa, en material grueso y material menudo; al grueso se le rompen las gangas con martillo, haciéndose nuevamente tres porciones: una con mineral rico que se va directamente al proceso metalúrgico, la segunda, que deberá tratarse por los procesos mecánicos. En el aparato también se aprovecha la propiedad magnética para separar los minerales magnéticos de los no magnéticos, utilizando electroimanes o grúas magnéticas, poniendo en contacto los minerales con el campo magnético, usando bandas o correas sin fin. Esta separación es muy adecuada para minerales de hierro; en esta forma, se separa la hematita de las gangas silicosas, sulfuros o superfosfatos, etc. 9
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CAPITULO III EQUIPOS PARA FUNDIR: HORNOS En todos los hornos, para su construcción, se utilizan materiales refractarios. Se llama material refractario aquel que es capaz de resistir las elevadas temperaturas sin fundirse y reunir además las siguientes condiciones: a) Ser buen aislante térmico y eléctrico, b) Soportar los cambios bruscos de temperatura, c) Resistir la erosión causada por el torrente de gases ascendentes, el descenso de las cargas y de la escoria, d) Tener alta resistencia a la compresión. Para conocer la calidad de un material refractario, éste es sometido a una serie de pruebas físicas que son: determinación del punto de reblandecimiento y de fusión, densidad, porosidad, resistencia a la compresión, conductividad térmica y eléctrica, propiedades dieléctricas, calor específico y coeficiente de expansión térmica. Por su comportamiento químico los materiales refractarios se clasifican en tres grupos: ácidos, básicos y neutros. Materiales refractarios ácidos. El principal representante de este grupo es la sílice, SiO g , bióxido de silicio. Este material abunda en la corteza terrestre en muy diversas formas: como arena sílice, rocas cuarzosas, tierra de infusorios, etc. Con este material se fabrican ladrillos, cuñas, tabiques, etc., para la construcción y reparación de pisos, paredes y bóvedas de diversos hornos; también se utiliza en forma de mortero. Otro ejemplo de material refractario ácido es el ganister; es una mezcla de cuarzo triturado con arcilla refractaria. Con este material se forran las tinas y cucharas para recibir y vaciar el acero fundido. 14
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CAPITULO IV METALURGIA NO FERROSA En este capítulo se dará mayor importancia al estudio de la refinación, propiedades y aplicaciones del aluminio, antimonio, cobre, estaño, magnesio, plomo níquel y zinc, considerándolos de mayor interés para el estudiantado de la carrera de Ingeniería Mecánica y en general de toda la E.S.I.M.E.; pues se estima, con todo respeto que la Metalurgia Extractiva no corresponde justamente a la especialidad de dicho estudiantado, cuya principal proyección radica en el éxito de la aplicación de los materiales. IV. 1. ALUMINIO. Este metal es el más abundante en la corteza terrestre y a pesar de su abundancia no existe en estado nativo. Minerales de obtención: La bauxita. Es el más importante mineral de extracción del aluminio; es una alúmina hidratada, Al g 0 3 .nH g 0, sesquióxido hidratado de aluminio, hasta con tres moléculas de agua de cristalización. La criolita, ALF 3 .3NaF, fluoruro doble de aluminio y sodio; este mineral se mezcla con la bauxita actuando como disolvente de ésta, en la metalurgia del aluminio. Como estos minerales contienen impurezas tales como arcillas, arena cílice, etc., son sometidos a una purificación. La bauxita molida a grano fino se lava y se seca; se carga en un recipiente que contiene una solución de sosa cáustica la cual disuelve a la alúmina en caliente y a presión formando aluminato de sodio según: AL g 0 3 + 6Na0H— ► 2Na 3 A10 3 + 3H g 0. Esta solución se filtra y se lleva a unos tanques de precipitación donde se enfría y agregando una pequeña cantidad de alúmina hidratada que actúa como catalizador, se forma trihidrato de aluminio, por hidrólisis de aluminato de sodio en presencia del catalizador durante el enfriamiento según: 2Na 3 A10 3 + 6H g 0— ► Al g O 3 . 3H g 0 + 6NaOH, regenerándose la sosa cáustica. La alúmina trihidratada se separa filtrando la solución y se calcina a 1000° C quedando 24
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