Metalurgia y siderurgia

Introducción

Desde su creación, el hombre ha tenido la necesidad de transformar los elementos que la naturaleza le ofrece para mejorar su calidad de vida. En aquellos tiempos remotos, podría llamarse “supervivencia”.

La revolución industrial que se llevo a cabo en el siglo XIX fue la razón por la cual muchas técnicas de transformación sufrieron cambios radicales. El hombre consiguió la manera de optimizar la obtención de ciertos materiales acortando las horas de trabajo, implementando maquinarias y nuevos procesos, que dejarían a un lado la dinámica anterior.

Uno de los elementos que nos ofrece la naturaleza es el metal. Para trabajar los diferentes tipos de metales que existen, hay técnicas como la Metalurgia y la Siderurgia, que se basan en la obtención de los metales para tratar y transformar a partir de sus menas, y para tratar el mineral de hierro y sus diferentes aleaciones.

A lo largo de este trabajo se desarrollara toda información relevante referente a estos procesos de transformación material que han colaborado a lo largo de la historia para el desarrollo y evolución de la vida del hombre.

Desarrollo

Metalurgia y siderurgia

1. Estado Natural de los metales:

La mayoría de los metales que se conocen se encuentran en la naturaleza formando compuesto como: óxidos, silicatos, carbonatos, sulfatos y sulfuros. Sin embargo, existen un número escaso de elementos, como el oro, la plata y el platino, que se pueden hallar libres, es decir, no combinados.

Algunos de los elementos metálicos y su estado natural son:

• Aluminio (Al):

• Estado Natural: No se encuentra libre en la naturaleza.

• Cobre (Cu):

• Estado Natural: Solo o nativo pocas veces.

• Oro (Au):

• Estado Natural: Nativo en forma de pepitas.

• Plata (Ag):

• Estado Natural: Nativa, y también junto al Plomo, Cobre y Oro

• Mercurio (Hg):

• Estado Natural: Nativo. Su forma más abundante es el Cinabrio (HgS).

• Plomo (Pb):

• Estado Natural: Se encuentra solo.

• Hierro (Fe):

• Estado Natural: en forma nativa muy pocas veces.

• Cobalto (Co):

• Estado Natural: No se encuentra nativo. Su principal forma es CoS, como sulfuro, acompañando al Níquel.

• Urano (U):

• Estado Natural: No se encuentra nativo. Su forma más importante es Pitchblenda VO2.

• Sodio (Na):

• Estado Natural: Sus sales son muy abundantes. No se encuentra nativo en la naturaleza.

2. Propiedades físicas de los metales:

Las propiedades de los metales se dividen en físicas, químicas y mecánicas:

Propiedades físicas

Son sólidos a temperatura ambiente, menos el mercurio que es líquido.

• Tienen un punto de fusión alto, baja volativilidad y un punto de ebullición elevado.

• Buenos conductores del calor y la electricidad.

• Son dúctiles, maleables y bastante duros excepto los alcalinos y el mercurio.

• Son opácos.

• Sus densidades son muy variadas

Densidad: es la relación que existe entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Temperatura de fusión: es la tempera a la que hay que elevar a un metal para que este se funda.

Conductividad térmica y eléctrica: es la mayor o menor facilidad que presenta un material para transmitir el calor o la electricidad.

Propiedades químicas

La corrosión: Cuando un metal se corroe, se produce una capa superficial de metal corroído que progresa hacia el interior de la pieza, pudiendo llegar a su destrucción total.

La corrosión es debida a una reacción química que producen determinados elementos, entre ellos la humedad de la atmósfera con los metales. El agua del mar es uno de los elementos más corrosivos.

Los métodos más usuales para proteger los metales de la corrosión son las imprimaciones con pinturas especiales (minio) o el recubrimiento con otros metales. También se emplea el cinc como elemento protector del acero, en un proceso llamado galvanizado.

Propiedades mecánicas:

Elasticidad: es la propiedad que tiene los materiales para recuperar su forma inicial después de haberlos sometido a esfuerzos.

Plasticidad: es la propiedad que tienen los materiales para admitir deformaciones permanentes sin romperse.

Dureza: es la resistencia que opone un material a ser rayado o penetrado por otro.

3. Metalurgia:

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos. La metalúrgica es la rama que aprovecha la ciencia, la tecnología y el arte de obtener metales y minerales industriales, partiendo de sus menas, de una manera eficiente, económica y con resguardo del ambiente, a fin de adaptar dichos recursos en beneficio del desarrollo y bienestar de la humanidad.

4. Etapas de un proceso metalúrgico:

Concentración del mineral: Consiste en separar de éste la mayor cantidad posible de ganga mediante distintos métodos.

• Levigación: Se utiliza la mena y la ganga tienen muy diferente densidad. El mineral es sometido a una corriente de agua que arrastra a las partes menos pesadas, y las más pesadas (mena) va al fondo.

• Separación magnética: Se utiliza cuando la mena presenta propiedades magnéticas (hierro).El mineral se pasa por una cinta en la cual hay un electroimán, la ganga cae al suelo y la mena queda pegada a la cinta.

• Flotación: Procedimiento que se utiliza cuando la mena no es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral finalmente triturado se mete en un depósito con agua agitando la mezcla, la mena flota y la ganga se hunde.

• Tostación o calcinación: Tiene por objeto transformar el mineral en oxido para después proceder a su reducción.

Tostación: se realiza cuando el metal es un sulfuro.

Calcinación: se realiza cuando el metal es un carbono o un hidróxido.

• Reducción: Una vez esta el mineral en forma de óxido, la reducción tiene por objeto separar el metal, en estado

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