Fundamentos de Química Industrial: Procesos, Materiales y Reacciones Metalúrgicas Clave

Conceptos Fundamentales en Procesos Industriales Químicos

Clasificación de Etapas y Componentes

1. Etapas del Proceso Productivo: Materia prima, proceso productivo, producto final.
2. Tipos de Procesos Físico-Químicos: Físico inicial, químico, físico final.
3. Clasificación de Productos: Básicos, intermedios, finales.
4. Factores Clave en Reacciones: Estequiometría (estequio.), termodinámica (termodi.), catalizador.
5. Tipos de Reacciones Químicas: Ácido-Base (A-B), Redox, Hidrólisis, Polimerización (polime.).

6. Materias Primas Esenciales para la Industria

• Cemento (Cem): Piedra caliza, arcilla, yeso.
• Vidrio (Vid): Arena de cuarzo, caliza, fosfatos.
• Cerámica (Cerá): Arcilla y conjunto de silicatos.
• Celulosa (Celu): Glucosa, madera de árbol, algodón.
• Ácido Sulfúrico (Ac. Sulfú.): Dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, azufre, agua, aire.

7. Aplicaciones Industriales de los Productos Químicos

• Cemento: Construcciones, calles, murallas.
• Vidrio: Ventanas, botellas, fibra óptica.
• Cerámica: Hormigón (componente), odontología (odonto), hornos industriales.
• Celulosa: Papel, barnices, aislantes.
• Ácido Sulfúrico: Baterías de autos, electrólisis, detergentes.

8. Impacto Ambiental de los Procesos Industriales

• Agotamiento de recursos naturales.
• Generación de contaminación.
• Pérdida de biodiversidad.

9. Procesos Clave de Fabricación

• Vidrio: Fundir materia prima (en altos hornos).
• Cemento: Trituración.
• Cerámica: Calcinar caliza.
• Celulosa: Preparar la solución caliente.

10. Agentes de Blanqueo y Subproductos

Agentes de blanqueo comunes: Cloro elemental, dióxido de cloro, oxígeno, peróxido, soda cáustica.

Subproductos contaminantes del blanqueo: Cloro elemental, dioxinas y furanos.

11. Catalizador Común

Catalizador: V₂O₅ (Pentóxido de Vanadio).

12. Propiedades Típicas de Materiales Inorgánicos

Duros, frágiles con baja tenacidad y ductilidad, aislantes (térmicos y eléctricos).

Procesos Metalúrgicos y Concentración de Minerales

13. Métodos de Concentración según el Tipo de Mineral

• Lixiviación: Para óxidos.
• Flotación: Para sulfuros.
• Magnetismo: Para cloruros.

14. Procesos Pirometalúrgicos

Tostación, calcinación, fusión, reducción.

15. Procesos Hidrometalúrgicos

Lixiviación, biolixiviación, precipitación.

16. Zonas de la Celda de Flotación

Zona de espuma, zona de generalización y zona de mezclado (agua, aceite y sustancias colectoras).

17. Principios de la Electroobtención

En el cátodo ocurre la reducción, y en el ánodo ocurre la oxidación, obteniéndose el metal.

18. Aleaciones y Materiales Compuestos

• Estaño con cobre: Latón.
• Cobre con Zinc: Galvanizado.
• Hierro revestido de cemento: (Descripción sin nombre).
• Acero inoxidable: Hierro con cromo.

Reacciones Químicas Fundamentales en la Industria

1. Reacciones de Calcinación

Caliza

CaCO₃ → CaO + CO₂

Dolomita

CaMg(CO₃)₂ → CaMgO + 2CO₂

2. Reacciones de Tostación (Oxidación de Sulfuros)

Calcopirita (Calco. ox de fierro)

CuFeS₂ + 3O₂ → CuO₂ + FeO₂ + SO₂

Molibdenita (Molib. diox y xd)

MoS₂ + 3O₂ → MoO₂ + 2SO

3. Reacción de la Malaquita

+

→

+

+ O+

4. Cementación

Cu + Fe⁺² → Fe + Cu⁺²

5. Reacciones de Tostación de Sulfuros (Zinc)

1. 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO₂ + 2SO₂
2. (Reacción B sin especificar)
3. (Reacción C sin especificar)

6. Producción de Titanio (Proceso Kroll)

Reacción del Rutilo

TiO₂ + 2Cl₂ + 2C → TiCl₄ + 2CO

Obtención de Titanio (Reducción)

TiCl₄ + 2Mg → Ti + 2MgCl₂

7. Electrorefinación de Cobre

Ánodo (Oxidación)

Cu(s) (impuro) →

+

Cátodo (Reducción)

+

→

(impuro)

8. Reacción Química Adicional

+

→

+

9. Calcinación de Magnesita

MgCO₃ → MgO + CO₂

11. Reacción Química Adicional

+

→

)₂

12. Reacción Química Adicional

+

→

+

13. Reacciones de Producción de Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

1. H₂S₂O₇ + H₂O → 2H₂SO₄
2. SO₃ + H₂O → H₂SO₄
3. HNO₂ + H₂SO₃ → H₂SO₄