jueves, 1 de enero de 2009

Metales no ferrosos pesados

A. ESTAÑO

El estaño es un elemento químico de número atómico 50 situado en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Sn. Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente con el aire y es resistente a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión.
Se extrae básicamente de la casiterita, que es un óxido de estaño pero su riqueza en estaño es muy baja.








-Características


-De color blanco brillante, muy blando de estructura cristalina, poco dúctil pero maleable. A temperatura ambiente se oxida y pierde el brillo exterior.


-Su estructura cristalina se pone de manifiesto al doblar una barra ya que se escucha el rozamiento de cristales entre si denominado grito del estaño.

-Puede ser laminado, es estable y resistente a los agentes atmosféricos pero puede ser atacado por ácidos y productos alcalinos.

-Por debajo de -18ºC empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo gris. A este proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño.

-Aleaciones


Las aleaciones mas importantes son:
Bronce. Es una aleación de cobre y estaño.
Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño estre el 25 y el 90%.
Aleaciones de bajo punto de fusión. Las mas importantes son:

-Darcet ( estaño,plomo y bismuto). Funde a los 97ºC.

-Cerrolow (estaño, plomo, bismuto e indio). Funde a los 47ºC.

Aplicaciones


-El papel de estaño no se utiliza por su elevado coste .
-Se usa para recubrimiento electrolítico de otros metales por su resistencia a la oxidación.
-Es un elemento imprescindible en las aleaciones.
-Se usa para la fabricación de hojalata.

VIDEO DE INTERES:

Soldadura de Estaño: http://www.youtube.com/watch?v=diMHkgsCk1A

Proceso de obtención


Es necesario concentrarlo por su baja riqueza. Para ello se tritura y se lava.
Después se somete a un proceso de tostación para eliminar los sulfuros. A continuación se reduce en un horno de reverbero, usando antracita. Se moldea en bloques. El proceso de afino se lleva a cabo en una cuba electrólitica, el ánodo está formado por planchas de estaño
bruto y el cátodo por láminas de estaño puro.




B. COBRE






Ya conocido en épocas prehistóricas ya que las primeras herramientas y enseres fueron fabricados probablemente en diversos minerales, como cuprita, calcopirita y malaquita pero también puede encontrarse en estado puro.




Cuprita: Compuesta básicamente por óxido de cobre. Se presenta en masas terrosas de color rojo. Contiene un 88% de riqueza, pero es muy escasa.







Calcopirita: Sulfuro mixto de hierro y cobre. De color amarillento. Es la principal mena del cobre.











Malaquita: Mezcla de carbonato y óxido de cobre. Se presenta en masa cristalinas de color azul y es muy buena mena de cobre.








Cobre puro: Es un metal pardo rojizo. Escaso y suele encontrarse en el fondo de algunos yacimientos de otros minerales de cobre.




Características y aplicaciones.
El cobre es un metal de color rojizo, relativamente blando, de conductividad eléctrica y térmica muy elevada, dúctil y maleable.
Su elevada conductividad eléctica y su ductilidad lo hacen indicado para la fabricación de cables eléctricos y bobinados.
Como el agua y el aire no lo atacan a ninguna temperatura se suele utilizar para fabricar tubos y calderas.
Es poco resistente a los agentes atmosféricos, se recubre de una capa de carbonato llamada cardenillo que la protege de la oxidación posterior.
Es medianamente resistente a la agresión de los ácidos.






Proceso de obtención




Se utilizan dos técnicas: la vía húmeda y la vía seca dependiendo de la riqueza de los minerales empleados
La vía húmeda se emplea cuando el contenido en cobre es bajo (3% y el 10% de riqueza). Se trata de disolver el material con ácido sulfúrico y después aplicar electólisis para recuperar el cobre.
La vía seca sólo se puede utilizar si la riqueza del mineral supera el 10%. Es el más utilizado.

Obtención del cobre por vía seca:
Se tritura y muele el mineral para reducirlo a polvo.A continuación se introduce en la cámara de flotación en la que el cobre se concentra en la superficie y la ganga se hunde.
Después se somete a un proceso de tostación para eliminar el azufre y formar óxidos de hierro y de cobre.
El óxido de cobre se intoduce en un horno de reverbero para cocinarlo y eliminar las impurezas.
El sulfuro de cobre se somete a un proceso de reducción y se obtiene el cobre bruto mezclado con algo de óxido de cobre.




Obtención del cobre por vía húmeda:




Se disuelven con ácidos los minerales oxidados hasta obtener sulfato de cobre.Después se precipita la solución obtenida por medio del hierro. Se formará sulfato de hierro y luego cobre.











Aleaciones

Bronce de aluminio: Esta compuesto pòr un 90% de cobre y un 10% de aluminio. Aumenta la dureza del cobre y es mucho más resistente a la corrosión.
Bronces para forjar: Contienen porcentajes muy bajos de otros metales. Tienen gran resistencia a la tracción y el desgaste y se usan para fabricar chapas, flejes, alambres y engranajes.
Bronces para fundir: Tienen cualidades para el deslizamiento. Si se añade plomo éste adquiere cualidades autolubricantes y se usa para cojinetes.
Latones: Aleación de cobre con cinc. Es menos resistente que el cobre, pero soporta mejor el agua y el vapor.
Se emplea para fabricar casquillos de ajuste de piezas mecánicas.




C. CINC

Es conocido desde la antigüedad. Su mena principal es la blenda, que es sulfuro de cinc y plomo de riqueza superior al 50%.





Caracteristicas
De color azulado, brillante, frágil en frío y relativamente blando.
El aire húmedo lo oxida y hace que pierda su brillo. La capa de óxido que lo acompaña lo protege de una oxidación más profunda. No resiste la acción de los ácidos ni de los agentes alcalinos.

Aplicaciones

Debido a su resistencia, se utiliza tradicionalmente en forma de planchas para cubiertas, cañerías y canalones.
Forma parte de aleaciones como latones, bronces y alpaca. Su aplicación principal es el recubrimiento de piezas de hierro y acero por procesos de galvanizado.
Galvanizado electrolítico: Se consigue recubrir las piezas con una delgada capa de cinc que las protege de la corrosión. Es costoso por el consumo eléctrico.
Galvanizado en caliente: Consiste en sumergir las piezas en un baño de cinc fundido. Se emplea este procedimiento para proteger las estructuras que han de quedar a la intemperie como semáforos, vallas... Es de menor coste.





Proceso de obtención

Es similar al del plomo. Se obtiene por vía seca. En la fase de tostación se obtiene el óxido de cinc, después se reduce el óxido en un cromo de retortura con ayuda del carbón y puede afinarse por procedimientos electrolíticos.
La vía húmeda consiste en tratar el mineral triturado con una disolución de ácido sulfúrico. El cinc se disuelve en forma de sulfato de cinc y las impurezas precipitan. Después se trata la disolución con métodos electrolíticos para recuperar el cinc.



D. PLOMO




Era conocido en la antigüedad pero se comenzó a utilizar a escala industrial en el s.XIX.
La principal mena es la galena, compuesta por sulfuro de plomo, de color gris metálico, blando, pesado y muy frágil.







Caracteristicas


Es de color plateado, muy blando, de densidad elevada, baja conductividad eléctrica y térmica, flexible y maleable.
Puede ser laminado frío. Se oxida al entrar en contacto con el aire y pierde su brillo característico.
Es resistente a la corrosión provocada por los ácidos fuertes pero atacado por la mayoría de los ácidos orgánicos débiles.


Aplicaciones
-En estado puro:
Oxido de plomo. Usado para fabricar pinturas al minio.
Tuberías. Está practicamente en desuso.

Recubrimiento de baterías, protección de radiacciones nucleares, etc.

-Formando aleación:

Soldadura blanda, a base de plomo y estaño, empleado como material de aportación





VIDEO DE INTERÉS:

Fundicion del plomo: http://www.youtube.com/watch?v=Ujv2_lCjvJc


Proceso de obtención


El proceso consta de tres fases: tostación, fusión y afino.
Tostación
: se mezcla con sílice, caliza y material fundente y se calienta en presencia de aire hasta que el sulfuro de plomo se convierte en óxido.
Fusión: Se introduce en un horno mezclando el óxido de plomo econ coque, caliza fundente y se infla una corriente de aire.
El carbón reduce el óxido de plomo y forma plomo metálico impurificado.
Afino: Se separan los metales que acompañan el plomo. Así se obtiene el plomo bruto, aún parcialmente impurificado.

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