La metalurgia es la ciencia y técnica de obtener metales a partir de minerales. Incluye procesos como la flotación para concentrar el mineral, y procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos para extraer y refinar los metales. La flotación usa químicos para separar el mineral útil del estéril en celdas de flotación. La pirometalurgia aplica altas temperaturas para separar el metal fundido de la escoria. La hidrometalurgia usa disolventes como ácidos para disolver select

1. Metalurgia Extractiva
Docente: Marcelo Rojas V.

2. Metalurgia:
La metalurgia es la ciencia y técnica de
la obtención y tratamiento de los metales
desde minerales metálicos, hasta los no
metálicos. También estudia la producción
de aleaciones, el control de calidad de los
procesos vinculados así como su control
contra la corrosión. Además de
relacionarse con la industria metalúrgica.

3. La metalurgia es la rama de la industria minera
que consiste en extraer de los minerales en su
estado natural, o previo tratamiento
mineralúrgico, determinados elementos
metálicos.
Esta operación se hace también por
procedimientos de vía seca y vía húmeda; pero
estos últimos, en general, se completan con los
de la vía seca, en cuyo caso el procedimiento se
llama de vía mixta.

4. Además, casí todas las operaciones
metalúrgicas, como no dan el metal
completamente puro, van seguidas de una
operación complementaria o refinación.
El procedimiento metalúrgico de vía seca, es
siempre la fundición. La refinación puede
consistir en 2 o más fundiciones sucesivas,
hasta obtener el metal o la aleación con el grado
de finura deseado; pero también puede hacerse
empleando la electricidad, es decir, por
procedimiento electrolítico.

5. Ejemplos: Metalurgia seca en la obtención
del mercurio de su mena sulfúrica o
Cinabrio.
Metalurgia mixta en la obtención del oro
por amalgamalción y refogue. Refinación
del oro por electrólisis.

6. La metalurgia comprende también las
operaciones que se efectúan directamente
sobre los metales o sus aleaciones, con el fin de
producir objetos o artículos diversos utilizables
en otras artes. En este campo también son
numerosísimas las industrias metalúrgicas: la de
hierro, la del acero, las cada vez más
numerosas e importantes, por sus múltiples
aplicaciones, de las aleaciones blandas y duras;
la orfebrería la amonedación, etc.

7. Las principales operaciones iniciales de la
metalurgia extractiva son la selección,
clasificación, conminución y concentración. La
concentración resulta esencial desde el punto
de vista económico en el proceso de
recuperación de los subproductos de valor
comercial, que puedan destinarse a otras
aplicaciones. En tal contexto, se distinguen
básicamente operaciones hidrometalúrgicas y
pirometalúrgicas.

8. Concentración por Flotación:
La flotación es el proceso metalúrgico por medio del
cual, concentro el mineral que contiene la mena,
(normalmente un súlfuro o súlfuros) capturándolo
primeramente y luego flotándolo para sacarlo
posteriormente mecánicamente de la solución de pulpa.
Después esta espuma, con mineral sulfurado útil, debo
secarla lentamente, formando un polvillo de concentrado
de mineral, que contiene aproximadamente entre un 28
y un 35% de mineral, para posteriormente vía
pirometalurgia obtener el metal útil. Nunca en estos
procesos se recupera el 100% de metal útil.

9. En la flotación se utilizan reactivos
o químicos:
- Colectores: Es el químico especializado en
-
captar el mineral útil.
Depresores: Permiten deprimir o captar la ganga
o estéril en la pulpa dentro de la celda de
flotación.
Espumantes: Es el químico que forma espuma,
es decir, innumerables burbujas pequeñas, que
captan el mineral atrapado por el colector, esto
para que salga a flote en la superficie de la
celda de flotación.

10. La celda de flotación es un envase de
acero inoxidable, donde se diluye la pulpa
que entrega la etapa de molienda,
agregando agua y químicos de flotación.
En la celda, existe un mezclador con
paletas, que permite la homogenización
de la mezcla, en forma mecánica.

11. Celda de Flotación:

12. Celda de Flotación:

13. Celda de Flotación:

14. Celda de Flotación:

15. Celda de Flotación:

16. Celda de Flotación:

17. Celda de Flotación:

18. Posteriormente la espuma con mineral útil
es barrida de la superficie de la celda (por
medio de una paleta de goma) y separada
para su posterior secado. Una vez
secada, se obtiene un polvillo fino de
concentrado de mineral, listo para pasar a
la etapa de pirometalurgia.

19. Por su parte la pirometalurgia, supone el
tratamiento térmico del mineral , el cual se
expone a elevadas temperaturas en presencia
de agentes reductores. En general, este tipo de
tratamiento se aplica a grandes masas de
mineral de las que se separa el metal por
fluidificación, es decir, por el paso del sólido a 2
fases líquidas, una enriquecida con el metal y
otra empobrecida que recibe el nombre de
escoria.

20. Típico Alto Horno del hierro:

21. El alto horno se carga por la parte
superior con una mezcla de mena de
hierro, coque y piedra caliza. El coque
sirve como combustible, es decir, entrega
la energía necesaria para producir las
altas temperaturas y además aporta los
gases reductores CO y H2.

22. La piedra caliza, CaCO3, sirve como
fuente de CaO, que reacciona con los
silicatos y otras sustancias para formar la
escoria. Otra materia prima importante es
el aire, ya que se requiere para la
combustión del coque.

23. El proceso químico que ocurre es
el siguiente:
En el horno el oxígeno reacciona con el
coque y se forma monóxido de carbono,
liberándose energía calórica.
C(s) + O2(g)  2 CO(g)

24. El vapor de agua reacciona con el
carbono, produciendo monóxido de
carbono e hidrógeno. Esta reacción es
endergónica y además sirve para regular
la temperatura en el alto horno.
H2O(g) + C(s)  CO(g) + H2(g)

25. Estos dos gases son los encargados de
reducir los óxidos de hierro, a hierro
metálico.
Fe3O4(s)+ 4 CO(g)  3 Fe(s)+ 4 CO2(g)
Fe3O4(s)+ 4 H2(g)  3 Fe(s) + 4 H2O(g)

26. • El hierro fundido se acumula en la base
del alto horno y sobre él queda una capa
de escoria que impide que el hierro
reaccione con el oxígeno que entra.
• La mayor parte del hierro que se obtiene
se ocupa en la preparación del acero.

27. Hidrometalurgia
La hidrometalurgia consiste en el tratamiento del
mineral o su concentración mediante el
concurso de un disolvente adecuado, de
acuerdo al mineral a tratar, este proceso lleva el
nombre de Lixiviación.
De esta forma se obtiene una solución de la que
se separa un precipitado que contiene el metal
por formación, de un compuesto insoluble
reducido o por intercambio de átomos cargados
eléctricamente con distinto signo, o iones.

28. El proceso hidrometalúrgico más importante es
la lixiviación, en el cual el mineral que contiene
el metal que se desea extraer se disuelve de un
modo selectivo. Si el compuesto es soluble en
agua, entonces el agua resulta ser un buen
agente para la lixiviación, pero en general, para
la lixiviación se ocupa una solución acuosa de
un ácido, una base, o una sal.

29. El cobre se purifica por electrólisis:
• Proceso que consiste en lo siguiente:

30. Grandes planchas de cobre sirven de
ánodos de la celda, mientras los cátodos
son láminas delgadas de cobre. Ambos
electrodos se encuentran en una solución
acuosa de sulfato cúprico. Al aplicar una
diferencia de potencial apropiada, provoca
la oxidación del cobre metálico a Cu2+ en
el ánodo y la reducción del Cu2+ a Cu
metálico en el cátodo.

31. Otros métodos de aplicación más
restringidos, son la amalgamación y la
electrofusión. La primera es la formación
de una aleación de mercurio con otro
metal, a la que se denomina amalgama,
con posterior eliminación de el Mercurio,
único metal líquido a temperatura
ambiente, por evaporación.

32. El mercurio forma amalgama con numerosos
Metales, entre los que destacan, el sodio, el
potasio, el estaño, el cobre y el oro.
Por su parte la electrofusión emplea la corriente
eléctrica para separar el mineral de la mena
disolviéndola en electrolitos fundidos. Por este
último procedimiento, los metales obtenidos
nunca son puros y precisan de un afinado
posterior.