2. Introducció metal·lúrgia
La metal·lúrgia és la tècnica
de l'obtenció i tractament
dels metalls a partir de
minerals metàl·lics.
La metal·lúrgica és la
branca que aprofita la
ciència, la tecnologia i l'art
d'obtenir metalls i minerals
industrials.
3. Introducció metal·lúrgia
El coure va ser un dels
primers minerals treballats
per l'home, ja que se li troba
en estat gairebé pur en la
naturalesa. Al costat del or i
la plata va ser utilitzat des de
finals del Neolític, colpejant,
al principi, fins a deixar-ho
pla com una làmina.
4. Classificació dels
metalls
Els metalls es classifiquen en:
o Ferrosos. Aquests ferrosos es poden dividir en dos gran
grups:
Colats
Acer
o No ferrosos. També es poden dividir en dos grups:
Lleugers
Pesants
5. Metalls ferrosos
Els metalls ferrosos són aquells que tenen com a element principal o
base el ferro. La major part dels materials que ens envolten tenen, en
major o menor quantitat, parts fabricades amb metalls ferrosos.
Es divideixen en:
• Colats, com per exemple el
ferro colat: aquest aliatge
ferrosa conté en general més
de 2% de carboni i més de 1%
de silici, a més de manganès,
fòsfor i sofre.
• Acer: presenta característiques
particulars que el fan molt
utilitzat en diverses àrees. Es
tracta d'un material mal·leable,
resistent, lluent com a
conductor de calor i
electricitat.
6. Metalls no ferrosos
Són aquells en els quals en la seva composició no es troba el ferro. Els més
importants són set: coure, zinc, plom, estany, alumini, níquel i magnesi. Es
classifiquen en:
Lleugers
Alumini
Titani
9. Extracció i obtenció del ferro
El ferro que s'utilitza en la indústria
sol procedir fonamentalment de
dos llocs: de les mines i de la
ferralla, a través del reciclatge
d'automòbils, electrodomèstics…
1) El primer pas serà fer explotar
la roca, per exemple, amb
dinamita.
2) El material que s'ha deixat
anar gràcies a l'explosió es
carrega en camions.
10. 3) Els camions es fan passar per
arcs detectors de metall,
d'aquesta manera descartem
aquells que no tenen metall, els
quals directament són eliminats.
Els camions que si tenen metall
són portats a la planta.
4) Primer es trituren les roques,
per facilitar la separació de la
mena i la ganga.
11. 5) Finalment es poden
eliminar part de les
impureses mitjançant imants
o mitjançant flotació.
Són tots aquests els passos
amb els que es pot
aconseguir ferro amb una
puresa aproximadament del
70%.
6) Per a poder ser utilitzats
en els passos que anem a
veure a continuació hem
d'acabar compactant els
trossos de ferro obtinguts per
aconseguir novament
petites roques, a aquest li
anomenem sinteritzat.
12. Formes comercials i usos
És el quart element més abundant en l'escorça terrestre
El ferro és el metall dur més usat. El ferro pur no té massa
aplicacions, excepte excepcions per utilitzar el seu potencial
magnètic.
El ferro té la seva gran aplicació per formar els productes
siderúrgics, utilitzant aquest com a element matriu per allotjar
altres elements aliats tant metàl·lics com no metàl·lics, que
confereixen distintes propietats al material.
13. L'acer (ferro + carboni) és indispensable causa del seu baix preu i
tenacitat, especialment en automòbils, vaixells i components estructurals
d'edificis.
• Acer baix en carboni. Són tous però dúctils. S'utilitzen en vehicles,
canonades, elements estructurals, etcètera.
• Acer mitjà en carboni. Per millorar les seves propietats són tractats
tèrmicament. Són més resistents que els acers baixos en carboni.
• Acer alt en carboni: són molt durs. Aquests acers s'empren
principalment en eines.
• Acers aliats: Mitjançant l'acció d'un o diversos elements d'aliatge en
percentatges adequats s'introdueixen modificacions químiques i
estructurals, característiques mecàniques, resistència a oxidació i altres
propietats.
14.
15. Extracció i obtenció del níquel
És un metall de transició de color blanc platejat, conductor de
l'electricitat i de la calor, és dúctil i mal·leable pel que es pot laminar,
polir i forjar fàcilment, i presenta cert ferromagnetisme.
El níquel apareix en forma de metall en els meteors junt amb
el ferro (formant els aliatges kamacita i taenita) i es creu que es troba
en el nucli de la Terra també amb el ferro. Combinat es troba
en minerals diversos com garnierita ,mil·lerita , pentlandita i pirrotina.
Es pot obtenir per mitja de:
- Concentració de minerals triturats. Separar sulfurs per Flotació.
- Obtenció d’òxid de níquel per torrat i Flotació.
- Obtenció de níquel per Reducció.
- Pols de níquel pur per Afinat Electrolític.
16. El mètode de extracció és el següent:
1.Determinar el tipus de mineral del qual s’extrau el níquel. Tant el sulfur de ferro i
el silicat de níquel (laterita) estan compostos de níquel de l'1 al 3 per cent.
L'extracció del sulfur de níquel-ferro crea més contaminació que per laterita. No
obstant això, l'extracció de laterita requereix més energia que l'extracció de
sulfur.
2. S’ utilitza una càmera de flotació en l'extracció del sulfur de níquel-ferro. El
mineral s’aixafa en aquesta càmera de flotació. S'afegeix aigua airejada, que
farà que les peces de minerals surin a la part superior de la càmera i així el sulfur
es separa de la resta de materials.
3. Col·locar el concentrat en un convertidor de Bessemer, on es fondrà fins a
convertir els sulfurs a forma d'òxid. Aquesta fusió produirà una barreja de níquel,
coure i altres metalls.
4. Refinament de la fusió a níquel pur mitjançant processos químics o
electrolítics. Els processos es poden portar a termes per mitja de diverses
opcions. Aquesta refinació utilitza monòxid de carboni del carbonil que passa a
través de la fusió per produir níquel carbonils i carbonils de ferro. El níquel
carbonil és un vapor altament tòxic que pot ser purificat en grànuls de níquel
pur.
17. 5. Hi ha un procés hidrometal·lúrgic per extreure minerals de la laterita de níquel,
en el qual l'àcid amoniacal o l'àcid sulfúric s'utilitza per lixiviar (flitrar) el mineral.
El mineral és extret a través de la precipitació de níquel.
6.Extracció del níquel mitjançant un procés pirometal·lúrgic col·locant primer el
mineral laterita en un forn rotatori. Aquests forns grans ressequen el mineral i
eliminen l'aigua que està unida al mineral. Es col·loca el mineral en un forn
elèctric i es fusiona a uns 1360-1610 graus Celsius. A més s’ha d’afegir carboni
per acabar de refinar el mineral.
18. Formes comercials i usos
El níquel s'utilitza com a revestiment decoratiu i protector per a metalls,
particularment del ferro, alumini i acer, que es poden corroure. La
làmina de níquel és dipositada per electròlisi en una solució de níquel.
A més, el níquel també s’utilitza en forma d'aliatges que tenen infinitat
d'aplicacions: controlar la dilatació, conferir propietats mecàniques
especials, augmentar la resistència a la corrosió, disposar de qualitats
magnètiques específiques o disminuir la conductivitat elèctrica.
Aquests aliatges s'emprenen per a la fabricació de parts de l'automòbil
com a eixos, frens, engranatges, vàlvules i rodaments, resistències
elèctriques, transformadors, teles metàl·liques, xassís d'instruments de
precisió, aparells per a criogènia, etc.
19. Els aliatges de cuproníquel usades per a les monedes tenen un 25%
de níquel i un 75% de coure.
El níquel finament dividit absorbeix 17 vegades el seu volum
d'hidrogen i s'usa com a catalitzador en molts processos, incloent-hi
els d'hidrogenació de petrolis.
