Metalurgia Esencial: Procesos de Extracción y Propiedades de Metales Clave (Cobre, Hierro, Zinc, Oro)

Procesos Metalúrgicos Fundamentales

La metalurgia corresponde al conjunto de procesos físicos y químicos destinados a extraer un elemento químico de un mineral.

Tipos de Procesos Metalúrgicos

• Pirometalurgia: Procesos que utilizan altas temperaturas.
• Hidrometalurgia: Procesos que emplean soluciones acuosas.
• Electrometalurgia: Procesos que utilizan energía eléctrica.

Etapas Clave de la Metalurgia

• Exploración y Extracción del Mineral: Identificación y obtención del material de la corteza terrestre.
• Tratamiento Físico: Su finalidad es separar el metal de valor económico de la ganga. Incluye:
  • Chancado, molienda y tamizado.
  • Flotación.
• Tratamiento Químico: Proceso para romper las interacciones formadas por los metales, a fin de obtener los minerales en su estado más puro. Se divide en:
  • Tratamiento por Vía Seca: Fusión, conversión, reducción, tostación, calcinación.
  • Tratamiento por Vía Húmeda: Precipitación, lixiviación y biolixiviación bacteriana.
• Refinación: Obtención de metal puro con las especificaciones requeridas.

Conceptos Metalúrgicos Esenciales

• Yacimiento: Es la parte del mineral que reúne las condiciones adecuadas para extraer un metal de forma económica.
• Ganga: Parte del mineral que carece de valor comercial y debe ser separada.
• Ley del Mineral: Porcentaje del contenido de un metal de interés en un mineral.

Metalurgia del Cobre Oxidado

Procesos Principales

• Chancado y Molienda:
  • Se reduce el tamaño del mineral, obteniéndose fragmentos de aproximadamente 1.27 cm de diámetro.
  • La roca se rompe en partes más pequeñas, preparándola para procesos posteriores como la hidrometalurgia.
• Lixiviación y Extracción:
  • Lixiviación: Proceso hidrometalúrgico donde el mineral molido es puesto en contacto con una solución lixiviante para disolver el metal.
  • Electroobtención: Proceso electroquímico para recuperar el metal disuelto de la solución.
• Extracción: Los minerales son extraídos de minas subterráneas y de minas a tajo abierto.
• Flotación: Proceso físico-químico en el cual se mezcla el mineral con una sustancia espumante que produce burbujas de aire, permitiendo la separación selectiva de los minerales.

Lixiviación Bacteriana

Proceso que consiste en la oxidación biológica de sulfuros y la solubilización de metales por parte de un grupo de bacterias específicas.

• Las bacterias son del género Thiobacillus.
• Actúan de la siguiente manera: oxidan formas reducidas de azufre y hierro de los minerales, obteniendo la energía necesaria para su reproducción y crecimiento.

Subproductos del Cobre

• Molibdeno: Metal oscuro, brillante. Se usa en la construcción de edificios, tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. También se emplea en la industria del acero y del petróleo.
• Ácido Sulfúrico: Líquido denso, altamente corrosivo. Tiene la propiedad de disolver muchos metales y sustancias.

El Hierro: Propiedades, Yacimientos y Obtención

Características del Hierro

• Metal de transición de color gris.
• Tiene brillo metálico.
• Es maleable.

Principales Yacimientos de Hierro en Chile

• Región de Antofagasta y Coquimbo.

Porcentaje de Hierro en la Corteza Terrestre y su Forma de Presentación

• Aproximadamente el 5% de la corteza terrestre está compuesta por hierro.
• Generalmente se encuentra combinado con elementos como oxígeno, azufre y silicio, formando minerales como la hematita (óxido de hierro).

¿Qué es el Acero e Indique sus Materiales?

El principal uso y aplicación del hierro es la fabricación y producción de acero.

Función del Hierro en Nuestro Organismo

• Unirse con la hemoglobina (proteína responsable de transportar oxígeno a todas las células). La deficiencia de hierro puede causar anemia, que se manifiesta como bajos niveles de hemoglobina.

Proceso de Obtención del Hierro

• Se prepara por medio de una reducción química.
• Se utilizan mena, carbón, coque y piedra caliza.
• Se inyecta aire caliente por la parte inferior del horno.

Acero Inoxidable

• Es una aleación que contiene hierro, carbono, cromo y molibdeno.

Proceso de Obtención del Acero

• Proceso de oxidación para eliminar impurezas.
• Se funde el hierro y se vierte en el convertidor.
• Por el fondo de este se introduce aire para oxidar impurezas.
• Es un proceso exotérmico (sin necesidad de calor externo adicional).
• La producción de acero dura de 15 a 20 minutos.

Características y Presencia en la Naturaleza de Otros Metales

Zinc

• Metal gris, brillante, quebradizo. A 100ºC se vuelve blando y maleable.
• Cómo se encuentra en la naturaleza: Se encuentra en sulfuros, óxidos y carbonatos.

Manganeso

• Metal blanco y duro, frágil y oxidable.
• Cómo se encuentra en la naturaleza: Se encuentra en minerales como la pirolusita, manganita y braunita.

Plata

• Metal blanco-grisáceo, brillante, dúctil y maleable.
• Cómo se encuentra en la naturaleza: No es abundante. Se encuentra en barros anódicos y concentrados provenientes de la metalurgia del cobre.

Oro

• Metal amarillo, brillante, denso, dúctil, maleable, conductor eléctrico, estable y resistente a la oxidación.
• Cómo se encuentra en la naturaleza: Se encuentra en depósitos aluviales como metal libre y sin combinar, en forma de pepitas.