Fundamentos de la Metalurgia: Desde el Acero al Carbono hasta la Extracción de Minerales

Acero y Aleaciones Metálicas

Clasificación del Acero al Carbono

El **acero al carbono** se clasifica según su porcentaje de carbono (C):

• Bajo en C (0,03-0,25%): Utilizado en *chapa de acero*.
• Medio en C (0,25-0,70%): Utilizado en *tornillería*.
• Alto en C (0,8-1,5%): Utilizado en *taladros*.

La **corrosión** se evita mediante el **galvanizado** (utilizando Zinc, Zn, como ánodo de sacrificio).

Mejora de Propiedades y Tipos de Aleaciones

Las **propiedades del acero** se mejoran aleándolo con otro metal. El material resultante son **aleaciones intersticiales y sustitucionales**. El **Carbono (C)** ocupa huecos en la red de **Hierro (Fe)** y el metal aleante (M) ocupa algunas posiciones de dicha red, formándose el **acero inoxidable** al alearlo con **Cromo (Cr)**.

Compuestos Intermetálicos

Un **compuesto intermetálico** se forma cuando la mezcla fundida de dos metales solidifica y la aleación resultante adopta una red cristalina distinta a la de los metales puros.

Ejemplo: Aleaciones de Latón (Cobre y Zinc)

La aleación de **Cobre (Cu)** (estructura cúbica centrada en el cuerpo, BCC) con **Zinc (Zn)** (estructura hexagonal compacta, HCP) como soluto se llama **Latón Alfa** y es una aleación sustitucional con estructura BCC.

Al aumentar la proporción de soluto, se obtienen otras fases:

• Latón Beta (CuZn): No tiene estructura cúbica centrada en las caras (FCC).
• Latón Gamma (Cu5Zn8).
• Latón Épsilon (CuZn3).

Metalurgia Extractiva

Definición y Factores

La **Metalurgia Extractiva** es el conjunto de operaciones físico-químicas que se aplican a un mineral para obtener el metal correspondiente. Las operaciones dependen del mineral que se encuentra en la naturaleza como consecuencia de **procesos geoquímicos**.

El comportamiento del mineral depende del **tamaño**, la **carga** y la **polarizabilidad** de sus iones. En el caso de **metales nativos**, la extracción debe realizarse por **reducción**.

Componentes del Mineral

• Mena: Contiene la combinación del elemento que se quiere extraer.
• Ganga: Resto del mineral compuesto de impurezas.

Se conoce como **Ley** el tanto por ciento de contenido de mena en un mineral. Las impurezas comunes son **sílice** y **alúmina** (aluminosilicatos) o cationes alcalinos. Antes de extraer el mineral, es necesario ponerlo en **condiciones físicas idóneas**.

Preparación Física del Mineral

Trituración (Reducción de Tamaño)

Para maximizar el rendimiento en las operaciones de concentración, es necesario que las partículas de **Mena (M)** estén exentas de **Ganga (G)** (separadas). Es fundamental triturar hasta alcanzar el **tamaño de liberación**.

Los procesos de reducción de tamaño son:

1. Quebrantamiento: Reduce el tamaño a 'avellana' (usando quebrantadora).
2. Trituración: Reduce el tamaño a 'granalla' (usando trituradora).
3. Molienda: Reduce el tamaño a 'harina fina' (usando molino).

Tamizado (Clasificación por Tamaño)

En el mineral molido, las partículas no son del mismo tamaño, por lo que es necesario clasificarlas. Se usan tamices con fondo entrelazado o perforado. La **luz de malla** es el diámetro del agujero. El mineral molido se pasa por dos tamices de distinta luz de malla y se recoge la fracción de tamaño intermedio. La fracción con el tamaño adecuado se guarda, la gruesa vuelve al molino y la fina pasa a tratamiento.

Tratamiento de Finos

El material muy fino es problemático, ya que se puede perder por arrastre en fase gaseosa cuando es **pulverulento**. Se puede recuperar mediante:

• Briqueteado (o Broquelado): Produce grano más grueso haciendo rodar el material húmedo por un plato inclinado giratorio.
• Sinterización: Consiste en calentar el mineral a una temperatura próxima, pero menor, a la de fusión. Esto produce la **difusión de átomos superficiales** entre partículas, aumentando el tamaño.
• Nodulado: Calentar el metal hasta la temperatura de fusión (T_F) de algún componente, soldando las partículas entre sí.