Extracciones de metal crudo de mineral concentrado

Toda la materia que se encuentra en la Tierra está formada por diferentes elementos. Estos elementos se distribuyen en las tres partes principales de la Tierra, la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. La principal fuente de la mayoría de estos elementos es la litosfera. Los elementos se dividen ampliamente en metales y no metales en función de sus propiedades físicas y químicas, los metales son generalmente sólidos duros que tienen propiedades importantes como brillo lustroso (brillo), ductilidad y ductilidad, alta conductividad térmica y eléctrica. Por otro lado, los no metales no tienen estas características. Por lo general, son frágiles, no brillantes y tienen baja conductividad térmica y eléctrica. La tabla periódica está formada por metales porque se sabe que alrededor del 80% de todos los elementos son alimentos. Diferentes compuestos pueden contener un elemento particular.

El proceso científico y técnico completo que se utiliza para separar un metal de sus minerales se llama metalurgia .

Extracción de metal crudo de minerales concentrados

El proceso de trabajar un mineral concentrado para extraer un metal depende de la naturaleza del mineral, así como de la naturaleza de las impurezas presentes en el mismo. Esto incluye reacciones de oxidación y reducción. El concentrado debe convertirse en una forma que sea adecuada para una reducción. Por lo general, los minerales de sulfuro se convierten en rusts antes de la reducción porque los rusts se reducen fácilmente. Las operaciones principales para el trabajo del mineral incluyen dos pasos:

1. Modificación del mineral concentrado a su forma de rust (oxidación deelectronización)
2. Modificación del rust al metal (reducción o electronación)

Modificación del mineral concentrado a su forma de rust (oxidación deelectronización)

El mineral concentrado es un rust hidratado, un carbonato o un sulfuro. Se puede convertir a su forma de rust mediante los siguientes dos métodos:

• Calcinación: La calcinación es el proceso de calentar un mineral muy por debajo de su punto de fusión, ya sea en un suministro limitado de aire o en ausencia de aire. Durante la calcinación, ocurren los siguientes cambios:
  • La humedad se desvía.
  • Las impurezas volátiles son desviadas.
  • El mineral se vuelve poroso y, por lo tanto, fácilmente trabajable en etapas posteriores.
  • El agua se elimina de los rusts hidratados.
  • Los carbonatos se descomponen en rusts.

Por ejemplo , los minerales de rust y carbonato hidratados generalmente se calcinan para dar rusts. El zinc de la calamina (ZnCO₂) se encuentra en forma de carbonato de zinc. El mineral se calcina y se calienta fuertemente en ausencia de aire para convertirlo en rust de zinc. Durante la calcinación, se expulsa dirust de carbono. El aluminio se presenta en su mineral de bauxita como Al ₂ O ₃ .2H ₂ O. Cuando se calcina el mineral de bauxita, se libera vapor de agua y se obtiene rust de aluminio anhidro. Se retira el agua de hidratación de la limonita (Fe ₂ O ₃ .3H ₂ O).

• Tostación: La tostación es el proceso de calentar fuertemente el mineral en presencia de un exceso de aire a una temperatura por debajo del punto de fusión del metal. Este método se emplea principalmente en el caso de minerales sulfurados. La humedad y las impurezas volátiles se eliminan como resultado del tostado y los minerales se convierten en rusts. 

Por ejemplo, las impurezas de azufre, arsénico y fósforo se eliminaron como sus rusts volátiles, SiO₂, As, O, P₂O ₅ respectivamente. Los minerales metálicos se convierten en sus rusts. El SO producido se utiliza para la fabricación de H ₂ SO _4.Tanto la calcinación como el tostado se realizan normalmente en un horno reflector. En este tipo de hornos, el combustible no entra en contacto directo con la carga. Las llamas se cargan desde el techo del horno y el suministro de aire puede controlarse mediante ventilaciones. Feroces llamas chocaron con la carga. Hay orificios para grifos a lo largo de las paredes para el metal en bruto y la escoria. Este tipo de horno puede fundir unos 10 kg de carga al día. En el tostado, las ventilaciones de aire se mantienen abiertas mientras que en la calcinación las ventilaciones de aire están parcial o completamente cerradas. Un horno de reflexión se puede utilizar tanto para la oxidación como para la reducción.

Fundente: Si el mineral calcinado o tostado todavía no contiene impurezas de la sustancia terrosa, también se le agrega una sustancia adicional llamada fundente durante la reducción. Mezcla impurezas para formar un producto fácilmente soluble conocido como escoria . La escoria no es soluble en metal fundido. Al ser liviano, se puede esquiar fácilmente desde superficies de metal fundido. Es por eso que es necesario eliminar la pandilla. De este modo,

El fundente es una sustancia que se combina químicamente con la ganga (impurezas de la tierra) que aún pueden estar presentes en el mineral calcinado o tostado para formar un material fácilmente soluble llamado escoria.

Tipos de fundentes

Hay dos tipos de fundentes: fundente básico y fundente ácido. La elección del fundente depende de la naturaleza de las impurezas presentes en la reacción. por ejemplo,

1. Fundente básico: si el mineral contiene impurezas ácidas como SiO₂, P₂O, etc., entonces se utilizan fundentes básicos como cal (Cao), caliza (CaCO ₃ ), hematites de magnesita (Fe ₂ O ₃ , etc.).
2. Fundente ácido: si las impurezas básicas están presentes en el mineral, como CaO, FeO, MgCO ₃ , etc., entonces se utilizan fundentes ácidos como sílice (SiO ₂ ) o bórax (Na ₂ B ₄ O ₇ ).

Modificación del rust al metal (reducción o electronación)

Los rusts metálicos generalmente se reducen a metales libres utilizando un agente reductor adecuado, como carbono, monrust de carbono u otro metal. El proceso de reducción implica ganancia de electrones o electronificación .

El proceso de extracción de metal mediante el calentamiento de un rust metálico con un agente reductor adecuado se denomina pirometalurgia de reducción térmica .

Algunos metales se reducen fácilmente (reducción a bajas temperaturas) mientras que otros se reducen con dificultad (es decir, la reducción se produce a altas temperaturas). Sin embargo, se puede observar que la reducción siempre requiere calentamiento. La elección del elemento que sería adecuado como agente reductor para un rust metálico dado y la temperatura óptima a la que la reducción procedería sin problemas se puede entender en términos de los conceptos termodinámicos básicos que se analizan más adelante. Dependiendo de la naturaleza del rust y del metal, el metal puede ser extraído por los siguientes agentes reductores:

• Reducción con C o CO: En la metalurgia de Fe, Cu, Pb, Sn, Zn, Mg, Co, etc.
• Reducción con Na, Al, Mg o hidrógeno: En la metalurgia de Mn, Cr, Ti, Mo, W, etc.
• Reducción con gas de agua (CO, H₂): En la metalurgia del Ni.
• Autoreducción o autorreducción en metalurgia de Pb, Hg ₂ Cu, etc.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: El metal no se encuentra en la naturaleza en forma de nitrato. ¿Por qué?

Responder:

Los nitratos de todos los metales son solubles en agua. Por lo tanto, si existen nitratos metálicos en la corteza terrestre, el agua de lluvia los arrastrará ligera y gradualmente hacia el océano. Por lo tanto, los metales generalmente no se presentan en forma de nitratos.

Pregunta 2: el grafito se usa comúnmente como áNode, pero no de S a Zn Diamond. Dar una razon.

Responder:

El grafito es un buen conductor de electricidad debido a la presencia de electrones libres dentro de sus capas. Pero no hay electrones libres y, por lo tanto, es un mal conductor de electricidad. Por lo tanto, el diamante no se usa como modo.

Pregunta 3: ¿Por qué es ventajoso tostar minerales sulfurados en rusts antes de la reducción?

Responder:

La energía libre estándar de formación (Δ _f G ⁰ ) de la mayoría de los sulfuros es mayor que la del CS ₂ y el H ₂ S. Por lo tanto, estos sulfuros son más estables que los sulfuros que contienen carbono o hidrógeno. Por lo tanto, ni el carbono ni el hidrógeno pueden convertir el sulfuro metálico en metal. Por el contrario, los rusts de energía libre estándar tienen una inmersión mucho menor que 80, y la conversión de sulfuros metálicos en rusts metálicos es termodinámica. Por lo tanto, es una práctica común tostar el sulfuro en mineral de rust antes de la reducción.

Pregunta 4: ¿Cuál es el papel del fundente en los procesos metalúrgicos?

Responder:

El fundente se utiliza para hacer que la masa fundida sea más conductora. El fundente se combina con las impurezas para formar un producto fácilmente maleable llamado separación.

Pregunta 5: ¿Cómo se refinan los metales como semiconductores? ¿Cuál es el principio del método utilizado?

Responder:

Los metales semiconductores se fabrican mediante el método de purificación de campo, que se basa en el principio de que las impurezas son más solubles en la masa fundida que en el estado sólido de los metales.

Pregunta 6: Indique dos requisitos para la purificación en fase de vapor. 

Responder:

• El metal debe formar un compuesto volátil con el reactivo disponible.
• El compuesto volátil debe ser volátil y fácilmente descomponible para que la recuperación sea fácil.