Extracción de metales de minerales

La materia se caracteriza como cualquier sustancia que tiene masa y consume espacio por tener un volumen en la ciencia de materiales al estilo antiguo y en la ciencia general. Las protestas diarias que se pueden contactar eventualmente están compuestas de moléculas, que están compuestas de partículas subatómicas colaboradoras, y la materia alude a iotas y todo lo que está compuesto por ellas, al igual que cualquier partícula que se mueve como si tuviera masa y volumen en reposo. tanto en el uso ordinario como en el lógico. No obstante, incorpora partículas sin masa como los fotones, al igual que otras maravillas energéticas u ondas como la luz. Existe una amplia gama de condiciones de emisión.  

Los diferentes estados, como el plasma, los condensados ​​de Bose-Einstein, los condensados ​​fermiónicos y el plasma de quarks y gluones, son concebibles a pesar de los períodos ordinarios ejemplares de fuerte, fluido y gas; por ejemplo, el agua existe como hielo, agua fluida y vapor vaporoso. sin embargo, también son concebibles diferentes estados, como plasma, condensados ​​de Bose-Einstein, condensados ​​fermiónicos y plasma de quarks-gluones. Además de eso, está aislado en sustancias y mezclas sin adulterar.

Extracción de Metales

Los metales se extraen de sus minerales a través de una serie de procesos. Las etapas varían según el tipo de mineral, la reactividad del metal y la naturaleza de las impurezas en el mineral. La metalurgia se refiere a los procesos involucrados en la extracción y refinamiento de metales. La mayoría de los minerales metálicos deben transportarse a la superficie de la Tierra para poder extraer el metal. Minería es el término para este procedimiento. En general, el proceso de extracción de metales consta de tres fases básicas. Estos son los siguientes:

• Enriquecimiento o concentración de un mineral
• Extracción de metal de mineral concentrado
• Refinación del metal impuro

Enriquecimiento o Concentración de Mineral

Después de ser extraído de la tierra, el mineral contiene numerosas impurezas indeseables, como arena, minerales en bruto, etc. Ganga es un término para impurezas indeseables como materiales terrosos, rocas, materiales arenosos, piedra caliza, etc.

Para obtener un mineral concentrado que tenga una proporción considerablemente mayor del metal, el primer paso en la metalurgia es eliminar estas impurezas indeseables del mineral. Las características físicas o químicas de la ganga y los minerales determinan el método empleado para extraerlos del mineral. Los siguientes son algunos de los procesos utilizados para concentrar el mineral:

1. Recolección manual: el mineral se rompe en pedazos pequeños y la arena y el lodo que se adhiere a él se lavan con un chorro de agua.
2. Lavado hidráulico: Este procedimiento también se conoce como levigación o separación por gravedad. Se basa en que las gravedades específicas del mineral y las partículas de ganga son diferentes.
3. Separación electromagnética: el mineral magnético se separa de las impurezas mediante este proceso. En este proceso, el mineral en polvo se coloca sobre una correa de cuero que pasa sobre dos rodillos, uno de los cuales es magnético. Cuando el mineral triturado viaja sobre el rodillo magnético, las partículas de mineral magnético son atraídas hacia él y se hunden debajo de él, mientras que las impurezas se desprenden de él. Este método se utiliza para extraer cromita, rutilo y wolframita de ganga silícea, clorapatita y casiterita, respectivamente.
4. Proceso de flotación por espuma: este método se usa ampliamente para minerales de sulfuro y se basa en las diferentes propiedades humectantes del mineral y las partículas de ganga. Un tanque grande se llena con mineral finamente pulverizado, agua, aceite de pino (espumante), sulfuro de metal y xantato de etilo o etilxantato de potasio (colector). A continuación, toda la mezcla se agita con aire. Las partículas de mineral empapadas de petróleo entran en la espuma y se eliminan, mientras que las impurezas empapadas de agua se hunden hasta el fondo. El aceite de pino se usa como agente espumante y el cresol y el anisol se usan como estabilizadores de la espuma. El xantato de etilo y el xantato de etilo de potasio se utilizan como colectores. Activador en CuSO ₄ y depresor salvaje en KCN.
5. Licuación: Esta técnica es apropiada para minerales con partículas minerales fácilmente fusibles y una ganga de alto punto de fusión.
6. Separación química (lixiviación): En este proceso, se utiliza un reactivo químico adecuado para disolver el mineral en polvo mientras las impurezas permanecen insolubles en el reactivo. Con la ayuda de NaOH, la bauxita se separa del Fe ₂ O ₃ , SiO ₂ y TiO ₂ , siendo el Al ₂ O ₃ soluble y el resto insoluble.

Al ₂ O ₃ + 2NaOH → 2NaAlO ₂ + H ₂ O

NaAlO2 ₊ 2H2O → Al(OH) _{3 +} NaOH

_2Al ( OH ) ₃   → Al2O3 _{+ 3H2O}

Ag2S + 4NaCN → 2Na[Ag( CN ) ₂ ] _{+ Na2S}

Extracción de Metal de Mineral Concentrado

Los metales se extraen del mineral concentrado usando una variedad de técnicas. Los metales se dividen en tres categorías según su reactividad:

Metales menos reactivos o metales con baja reactividad 

1. Metales moderadamente reactivos o metales de reactividad media 
2. Metales moderadamente reactivos o metales de alta reactividad
3. Metales de alta reactividad o metales altamente reactivos

Extracción de Metales Menos Reactivos

El mercurio (Hg), el oro (Au) y el platino (Pt) son los metales menos reactivos en la naturaleza y se encuentran en estado libre en la parte inferior de la serie de actividad. Como resultado, estos metales solo pueden eliminarse reduciendo sus rusts con calor.

Extracción de mercurio: el cinabrio (HgS), un mineral de sulfuro, es el mineral de mercurio más común. Los siguientes pasos se pueden utilizar para extraer el metal (Hg) del mineral.

Paso 1: En el aire, tostar el mineral de sulfuro de mercurio (II) concentrado.

El tostado es el proceso de convertir un mineral de sulfuro en sus rusts metálicos equivalentes calentándolo rápidamente en presencia de aire. Como resultado, el sulfuro de mercurio (II) concentrado se tuesta en el aire para producir rust de mercurio (II).

Paso 2: el mineral de rust de mercurio (II) se convierte en mercurio metálico 

• Tostación del mineral sulfurado: Para transformar el mineral de cinabrio (HgS) en rust metálico, se calienta en presencia de aire (HgO).

2HgS + 3O ₂   → 2HgO + 2SO ₂

• Reducción de rust de metal a metal: A medida que el rust de metal (HgO) se calienta más, se reduce a metal.

2HgO → 2Hg + _O2

Por lo tanto, el HgS se puede convertir en Hg solo con calentamiento.

Extracción de metales moderadamente reactivos

Los metales que se encuentran en la serie de reactividad son bastante receptivos y generalmente se presentan como sulfuros o carbonatos en la naturaleza. En consecuencia, la extracción de estos metales se realiza adicionalmente en dos etapas:  

1. Los metales receptivos respetables pueden eliminarse mediante la disminución de sus rusts con carbono (C), aluminio (Al), sodio (Na) o calcio (Ca). Algunos metales relativamente receptivos también se encuentran en la naturaleza como sus carbonatos o sulfuros. En cualquier caso, podemos decir que los metales pueden ser removidos de sus minerales de rust con más facilidad que los carbonatos o los metales sulfurados. Los minerales de rust se pueden convertir directamente en metales mediante el calentamiento, mientras que los metales de carbonato o sulfuro deben convertirse inicialmente en rust de metal.  
2. Los minerales concentrados se pueden convertir en rust metálico mediante calcinación o asado según el concepto del metal. El método involucrado con el calentamiento de carbonato de metal firmemente sin aire se llama calcinación.  

Los metales como el zinc (Zn), el estaño (Sn), el plomo (Pb) y el hierro (Fe) pueden extraerse mediante el curso de la calcinación. El rust de metal enmarcado luego se transforma en metal calentándolo a la vista de componentes decrecientes como el carbono (C), el aluminio (Al), el sodio (Na) o el calcio (Ca). El uso de especialistas en disminución se basa en la reactividad compuesta del metal que se va a extraer.

Extracción de zinc:

Conversión del mineral en rust de metal: El zinc se encuentra en la naturaleza como sulfuro y carbonato. En consecuencia, deben transformarse en rust de zinc antes de reducirse. 

• Tostación de sulfuro de zinc:

2ZnS+3O ₂   → 2ZnO + 2SO ₂

• Calcinación de carbonato de zinc:

ZnCO ₃   → ZnO + CO ₂

Reducción de rust de metal a metal: El carbono se utiliza como agente reductor para convertir el rust de zinc en metal de zinc.

ZnO + C → Zn + CO

El tipo de agente reductor empleado viene determinado por el rust metálico a reducir.

Extracción de Metales Altamente Reactivos

Los metales que ocupan un lugar alto en la serie de reactividad son extremadamente sensibles y no se pueden adquirir reduciendo sus rusts y otras mezclas utilizando especialistas decrecientes normales como el carbono. Los rusts metálicos de estos metales son difíciles de disminuir ya que estos metales tienen una alta propensión al oxígeno. Tales metales profundamente sensibles se separan por la disminución electrolítica de sus cloruros u rusts líquidos.  

Disminución electrolítica: Cuando los metales se separan de sus cloruros u rusts líquidos al pasar un flujo eléctrico a través de ellos. Este proceso de disminución electrolítica también se llama electrólisis. En una técnica de disminución electrolítica, las partículas de metal en la electrólisis se mueven hacia el cátodo, adquiriendo un electrón para convertirse en átomos de metal.

Electrólisis de cloruro de sodio fundido

El sodio metálico se elimina del cloruro de sodio líquido mediante una disminución electrolítica. En el punto en que el cloruro de sodio líquido se electroliza al pasar el flujo eléctrico, se deteriora en partículas de sodio (Na ⁺ ) y partículas de cloruro (Cl ^– ). Las partículas de sodio Na ⁺ se mueven hacia el cátodo (terminal negativo) mientras que las partículas de cloruro Cl ^– se mueven hacia el áNode (cátodo positivo). Estas partículas de sodio Na ⁺ adquieren electrones en el cátodo y se reducen a moléculas de sodio, y las partículas de cloruro Cl ^– pierden electrones en el áNode y se oxidan a iotas de cloro. La respuesta incluida es la siguiente:

• En el cátodo: 2Na ⁺ + 2e ^– → 2Na
• En el áNode: 2Cl ^–   → Cl ₂ + 2e ^–
• Reacción global: 2Na → 2Na + Cl ₂

En el cátodo se obtiene sodio metálico, mientras que en el áNode se libera cloro gaseoso.

Refinación de metales impuros

El metal adquirido por cualquier método de medida de reducción normalmente contiene algunos contaminantes, por lo que están contaminados. El metal que se junta con los contaminantes se llama metal en bruto. Actualmente, necesitamos eliminar estas contaminaciones para obtener un 99,9 % de metal sin adulterar. La forma más común de limpiar metales degradados (metales sin refinar) se llama refinación del metal.  

Se utilizan diversas estrategias de refinación para varios metales. La estrategia que se utilizará para refinar un metal contaminado se basa en la idea del metal y la idea de los contaminantes presentes en él. La estrategia más importante y ampliamente utilizada para purgar metales degradados es el refinado electrolítico. Dado que la refinación del metal se termina por electrólisis, esta técnica se denomina refinación electrolítica. Se utilizan numerosas formas para limpiar metales, de las cuales el refinado electrolítico es el más utilizado.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuáles son los métodos de extracción de metales?

Responder:

Los metales se pueden extraer del mineral de tres maneras diferentes. Los métodos utilizados son la electrólisis, la reducción de un mineral con un metal más reactivo y la reducción del mineral con carbono.

Pregunta 2: ¿Qué tipo de reacción química se utiliza para extraer metales de los minerales?

Responder:

La reacción de descomposición, que funciona con electricidad, elimina los metales de los compuestos naturales, como los rusts y los cloruros.

Pregunta 3: ¿Cómo se extrae y procesa un metal?

Responder:

Aunque otros metales no ferrosos tienen puntos de fusión más bajos que el aluminio y, por lo tanto, pueden tratarse a temperaturas más bajas, a menudo se utilizan las mismas etapas del proceso: trituración, molienda, flotación u otros métodos de concentración, fundición, refinación y purificación electrolítica.

Pregunta 4: ¿Cuál es la principal fuente de metales?

Responder:

Las principales fuentes naturales de metales pesados ​​en el medio ambiente son las rocas y los suelos. Cuando el magma se enfría, las rocas principales, también conocidas como rocas magmáticas o ígneas, cristalizan.

Pregunta 5: ¿Cuáles son los pasos involucrados en la extracción de metales de los minerales?

Responder:

El proceso de extracción de un metal de su mineral se divide en tres pasos. Son el enriquecimiento o concentración de minerales, la extracción de metales a partir de minerales concentrados y el refinado de metales impuros.

Pregunta 6: ¿Qué es el proceso de flotación de espuma?

Responder:

Este método es ampliamente utilizado para minerales de sulfuro y se basa en las diferentes propiedades humectantes del mineral y las partículas de ganga. Un tanque grande se llena con mineral finamente pulverizado, agua, aceite de pino (espumante), sulfuro de metal y xantato de etilo o etilxantato de potasio (colector). A continuación, toda la mezcla se agita con aire. Las partículas de mineral empapadas de petróleo entran en la espuma y se eliminan, mientras que las impurezas empapadas de agua se hunden hasta el fondo. El aceite de pino se usa como agente espumante y el cresol y el anisol se usan como estabilizadores de la espuma. El xantato de etilo y el xantato de etilo de potasio se utilizan como colectores. Activador en CuSO4 y depresor salvaje en KCN.