Metales y Procesos Metalúrgicos: Propiedades, Extracción e Impacto Ambiental

Alto Horno: Proceso y Funcionamiento

Una vez encendido, el Alto Horno está funcionando ininterrumpidamente. A medida que se introduce la carga por la parte superior, esta va bajando y su temperatura va aumentando hasta llegar al etalaje (1650ºC). El hierro se transforma en líquido y se deposita en el crisol. El fundente (cal) reacciona con la ganga formando la escoria, que flota sobre el hierro fundido. Por un agujero llamado picra de escoria se extrae la escoria. Periódicamente se extrae el hierro líquido por la picra de arrabio. Casi la totalidad del arrabio se convierte en acero a través del procedimiento LD.

Tipos de Acero

• Aceros No Aleados

  Cuando el porcentaje de elementos aleantes está por debajo del máximo indicado. Se clasifican según el porcentaje de carbono:

  • Extrasuave (0.1-0.2%)
  • Suave
  • Semisuave
  • Semiduro
  • Duro
  • Extraduro (0.6-0.7%)

• Aceros Aleados

  Contienen otros elementos en porcentajes superiores a los indicados. Se clasifican según una designación convencional numérica, donde se clasifican según su aplicación.

Métodos de Extracción de Metales

Vía Seca

1. El mineral se tritura.
2. Se introduce en un depósito de agua donde el metal cae y la ganga flota.
3. El mineral concentrado se lleva a un horno donde se oxida.
4. Se introduce en un horno de reverbero donde se funde.
5. Se somete a electrólisis.

Vía Húmeda

1. Se tritura.
2. Se añade ácido sulfúrico.
3. Electrólisis.

Metales Específicos: Propiedades, Aplicaciones e Impacto

Estaño (Sn)

Características

• Escaso.
• Color muy brillante, aunque a temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo.
• Maleable y blando, aunque caliente es frágil y quebradizo.
• Por debajo de -18ºC se descompone y transforma en polvo (peste del estaño).
• Cuando se dobla se oye un crujido llamado grito del estaño.

Mineral

• Casiterita.

Aleaciones

• Bronce (Cu+Sn)
• Soldaduras blandas (Pb+Sn)
• Daract y Cerrolow

Aplicaciones

• Fabricación de hojalata.

Impacto Ambiental

• Muy persistente y difícilmente biodegradable.
• Causa mucho daño en ecosistemas acuáticos, ya que es tóxico para algas, plancton y hongos.

Cobre (Cu)

Características

• Dúctil y maleable.
• Tiene una alta conductividad eléctrica.
• (Se extrae por vía seca y vía húmeda).

Mineral

• Cobre nativo
• Calcopirita
• Malaquita
• Calcosina
• Cuprita

Aleaciones

• Bronce (Cu+Sn)
• Latón (Cu+Zn)
• Cuproaluminio
• Alpaca (Cu+Ni+Zn)
• Cuproníquel

Aplicaciones

• Bronce: campanas, esculturas.
• Latón: tornillería.

Impacto Ambiental

• El cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, lo que influye negativamente en la actividad de microorganismos y lombrices.
• La descomposición de la materia orgánica puede disminuir.

Cinc (Zn)

Características

• Muy resistente a la oxidación y corrosión en aire y agua.
• A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150ºC es muy maleable.

Mineral

• Blenda
• Calamina

Aleaciones

• Latón (Cu+Zn)
• Plata alemana o alpaca (Cu+Ni+Zn)
• Zamak (Al+Cu+Zn)
• Óxidos de Zn (bronceadores, desodorantes)

Aplicaciones

• Latón sustituye al bronce.
• Plata alemana utilizada en cubertería y joyería barata.

Impacto Ambiental

• El zinc puede incrementar la acidez de las aguas.
• Puede interrumpir la actividad en los suelos.

Plomo (Pb)

Características

• Muy maleable y blando.
• Se oxida con facilidad.
• Resiste HCl y sulfúrico, pero es atacado por el nítrico y el vapor de azufre.

Mineral

• Galena.

Aleaciones

• Soldadura blanda (Pb+Sn).

Aplicaciones

• PbO (pinturas antioxidantes).
• Recubrimiento de baterías.
• Protección contra radiaciones.

Impacto Ambiental

• Se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y organismos del suelo, que experimentarán efectos en su salud por envenenamiento por plomo.
• Es un elemento químico peligroso y se puede acumular en organismos individuales, pero también entrar en las cadenas alimenticias.

Aluminio (Al)

Características

• Muy ligero e inoxidable al aire.
• Buen conductor de electricidad y calor.
• Muy maleable.

Mineral

• Bauxita.

Aleaciones

• Al+Bronce (sartenes, llantas, bicicletas).
• Al+Mg (aeronáutica, automoción).
• Al+Ni+Co (imanes permanentes).

Impacto Ambiental

• Puede acumularse en las plantas y causar problemas de salud a animales que las consumen.
• Elevadas concentraciones de Al no solo causan efectos sobre los peces, sino también sobre los pájaros y otros animales que consumen peces contaminados e insectos, y sobre animales que respiran el Al a través del aire.

Titanio (Ti)

Características

• Resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable.

Mineral

• Rutilo (dióxido de titanio cristalizado) (no produce rechazo).

Aplicaciones

• Fabricación de estructuras y elementos de máquinas en aeronáutica.

Impacto Ambiental

• Baja toxicidad.
• No se han documentado efectos ambientales negativos del titanio.