Metales Esenciales: Propiedades, Obtención y Aplicaciones Industriales

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Este documento explora las características, procesos de obtención y usos de algunos de los metales más importantes en la industria moderna.

Plomo

Historia y Minerales Principales

El plomo ha sido utilizado desde aproximadamente el 5000 a.C. Sus minerales principales incluyen la galena, la cerusita y la anglesita.

Propiedades Físicas

  • Densidad (D): 11,34 g/cm³
  • Punto de Fusión (Pt): 327 °C
  • Resistividad (R): 0,22 µΩ·m
  • Resistencia Relativa (Rt): 2
  • Abundancia Relativa (A): 50

Características Destacadas

  • Color grisáceo-blanco muy brillante recién cortado.
  • Blando y maleable.
  • Buen conductor térmico y eléctrico.
  • Fácilmente oxidable.
  • Reacciona con los ácidos lentamente o formando capas protectoras.
  • Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es débil contra el ácido nítrico y el vapor de azufre.
  • Forma compuestos venenosos.

Proceso de Obtención

  1. Trituración y Molienda: La galena se tritura y muele.
  2. Separación por Flotación: Se realiza una separación por flotación para concentrar el mineral.
  3. Oxidación de los Sulfuros de Plomo: Los sulfuros de plomo se oxidan.
  4. Horno de Mufla: El material se introduce en un horno de mufla para obtener plomo de obra.
  5. Separación de Otros Materiales: Se separan otros materiales presentes.
  6. Afinado del Plomo: Se realiza un proceso de afinado del plomo mediante electrólisis.

Durante el afinado electrolítico, el ánodo es de plomo bruto y el cátodo es de plomo puro.

Aplicaciones

  • En estado puro:
    • Minio (óxido de plomo).
    • Barreras contra radiaciones nucleares.
    • Cristalería (vidrio de plomo).
    • Baterías y acumuladores.
  • En aleación:
    • Soldadura blanda.
    • Fusibles eléctricos.
    • Otras aleaciones diversas.

Aluminio

Propiedades Físicas

  • Densidad (D): 2,7 g/cm³
  • Punto de Fusión (Pt): 660 °C
  • Resistividad (R): 0,026 µΩ·m
  • Resistencia Relativa (Rt): 10-20
  • Abundancia Relativa (A): 50

Características Destacadas

  • Es el metal más abundante en la corteza terrestre.
  • No se encuentra en estado puro, sino combinado con oxígeno y otros elementos.
  • Su mineral principal es la bauxita, de color rojizo.
  • Ligero e inoxidable al aire.
  • Buen conductor de la electricidad y el calor.
  • Maleable y dúctil.

Proceso de Obtención

  1. Método Bayer:
    1. La bauxita se tritura y muele.
    2. Se introduce en un mezclador con sosa cáustica, cal y agua caliente.
    3. Se separan los residuos.
    4. La solución se enfría y se añade agua.
    5. Se separa la sosa de la alúmina.
    6. La alúmina se calienta a 1200 °C en un horno para eliminar la humedad y después se enfría.
  2. Método Hall-Héroult:
    1. La alúmina se disuelve en criolita fundida a 1000 °C.
    2. Se somete a electrólisis, que descompone el material en aluminio y oxígeno.

En el método Hall-Héroult, el ánodo y el cátodo son de carbón de coque.

Aplicaciones

  • En estado puro:
    • Líneas de alta tensión.
    • Papel de aluminio.
    • Carpintería metálica.
  • En aleación:
    • Duraluminio (Al + Bronce): Llantas, bicicletas.
    • Magnalium (Al + Magnesio): Aeronáutica y automoción.
    • Siluminio (Al + Cobre + Silicio): Motores.
    • Alnico (Al + Níquel + Cobalto): Imanes.
  • Aplicaciones generales:
    • Alambres.
    • Chapas.
    • Perfiles y barras.

Titanio

Propiedades Físicas

  • Densidad (D): 4,45 g/cm³
  • Punto de Fusión (Pt): 1800 °C
  • Resistividad (R): 0,8 µΩ·m
  • Resistencia Relativa (Rt): 100
  • Abundancia Relativa (A): 5

Características Destacadas

  • Abundante en la naturaleza.
  • Sus minerales principales son el rutilo y la ilmenita.
  • Metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable.
  • Propiedades mecánicas similares a las del acero, pero las conserva hasta los 400 °C.

Proceso de Obtención: El Método Kroll

  1. Cloración: Se calienta el mineral al rojo vivo, se le añade carbón y se hace circular cloro a través de toda la masa para formar TiCl₄.
  2. Transformación: El TiCl₄ se introduce en un horno a 800 °C, donde se introduce un gas inerte y magnesio para obtener titanio esponjoso.
  3. Obtención de Titanio Puro: El titanio esponjoso se introduce en un horno eléctrico y se le añaden fundentes para obtener titanio puro.

Aplicaciones

  • Estructuras y elementos de máquinas en aeronáutica.
  • Herramientas de corte.
  • Pinturas antioxidantes.
  • Aplicaciones en odontología.

Magnesio

Minerales Principales

Carnalita, dolomita y magnesita.

Propiedades Físicas

  • Densidad (D): 1,74 g/cm³
  • Punto de Fusión (Pt): 650 °C
  • Resistividad (R): 0,8 µΩ·m
  • Resistencia Relativa (Rt): 18
  • Abundancia Relativa (A): 5

Características Destacadas

  • Color blanco.
  • Maleable y poco dúctil.
  • Más resistente que el aluminio.
  • En estado líquido o en polvo es muy inflamable.

Proceso de Obtención

  • A partir de Carnalita: Por electrólisis. El ánodo es de grafito y el cátodo de acero.
  • A partir de Dolomita y Magnesita: Por reducción. Se introduce el mineral en un horno eléctrico y se le añade fundente para eliminar el oxígeno.

Aplicaciones

  • En aeronáutica.
  • En aleaciones:
    • Para forjar:
      • Magnam (Mg + Manganeso).
      • Magzin (Mg + Zinc).
      • Magal (Mg + Aluminio).
    • Para fundir:
      • Fumagcin (Mg + Zinc).
      • Fumagal (Mg + Aluminio).

Cromo

Propiedades Físicas

  • Densidad (D): 6,8 g/cm³
  • Punto de Fusión (Pt): 1900 °C
  • Resistividad (R): 1,1 µΩ·m

Características y Aplicaciones

  • Color grisáceo acerado.
  • Duro y con gran acritud.
  • Resiste bien la oxidación y la corrosión.
  • Se utiliza en objetos decorativos.
  • Fundamental en la fabricación de aceros inoxidables y para herramientas.
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