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Métodos para obtener metales a partir de minerales.

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En la naturaleza, la mayoría de los metales existen en forma de compuestos químicos. Por lo tanto, para poder usarlos en el futuro, una persona tenía que encontrar formas de obtener metales a partir de minerales.

  • Los metales nativos son aquellos que existen en estado libre en la naturaleza (cobre, mercurio, plata, oro, platino y otros). Para la extracción de oro, se utiliza la separación mecánica de las impurezas o la extracción mediante reactivos.

  • Los metales restantes se presentan en forma de menas – minerales o rocas diversas, que contienen compuestos metálicos, de los que se pueden extraer industrialmente. Muy a menudo, los minerales contienen óxidos metálicos o sus sales (carbonatos, sulfuros, etc.). A menudo, los minerales contienen compuestos de varios metales, luego se denominan polimetálicos (plomo-plata, cobre-zinc, etc.).

  • Los principales métodos para obtener metales a partir de minerales están asociados con su reducción a partir de óxidos con la ayuda de carbono: el hierro fundido se funde a partir del mineral de hierro, el estaño a partir de piedra de estaño y otros metales a partir de sus óxidos.

  • Cuando el metal se obtiene del mineral de azufre, primero se convierte en un compuesto de azufre quemándolo en un horno especial.

Metalurgia

La obtención de metales a partir de minerales es una tarea de la metalurgia. Este término se refiere tanto a la ciencia de los métodos industriales para la producción de metales, como a la rama de la industria directamente dedicada a ello.

Cualquier proceso metalúrgico se reduce a la reducción de cationes metálicos por diversos agentes reductores. Para llevar a cabo el proceso de obtención del metal a partir del mineral, es necesario seleccionar un agente reductor de acuerdo con la actividad del metal, tener en cuenta factores ambientales y económicos, así como la factibilidad tecnológica del proceso.

Tecnologías para la obtención de metales:

  • pirometalúrgico;
  • hidrometalúrgico;
  • electrometalúrgico.

En pirometalurgia, la recuperación del mineral metálico se produce a altas temperaturas y agentes reductores (carbono, hidrógeno, dióxido de carbono, magnesio o aluminio). Por ejemplo, el cobre se obtiene a partir de cuprita Cu2O y el estaño se obtiene a partir de casiterita SnO2 calcinándolos con coque (carbono). También es importante distinguir el metal del no metal.

Video sobre métodos para obtener metales a partir de minerales.

Los minerales de sulfuro se tuestan primero con aire y el óxido resultante se reduce con carbón. Los minerales de carbonato también se calcinan con carbón: a altas temperaturas, los carbonatos se descomponen y forman óxidos, que ya están reducidos por el carbón. Con la ayuda de la reducción de carbono, es posible obtener elementos como hierro, zinc, cobre, cadmio, plomo, estaño, germanio y otros metales que no forman carburos fuertes con carbono. Los metales activos y el hidrógeno también pueden actuar como agentes reductores. Con este método, se puede aislar un metal bastante puro. Normalmente, se utiliza aluminio, que tiene un calor de formación de óxido muy alto.

hidrometalurgia

Se dedica a la recuperación de metales a partir de sus soluciones salinas acuosas. Este proceso se divide en dos etapas:

  • el compuesto mineral se disuelve en el reactivo correspondiente, dando como resultado una solución de sal metálica;
  • el metal de la solución resultante es desplazado por un metal más activo o se produce una reducción electrolítica.

Por ejemplo, para obtener cobre puro a partir de un mineral que contiene CuO, el primero se trata con ácido sulfúrico diluido. Luego se obtiene cobre puro a partir de la solución de sulfato por electrólisis o desplazamiento por hierro. El zinc, la plata, el molibdeno, el uranio y el oro se obtienen con una tecnología similar.

electrometalurgia

Este es el nombre de la recuperación de metales por electrólisis de una masa fundida o solución de sus compuestos. Así, es posible obtener metales a partir de minerales de metales alcalinos y alcalinotérreos y aluminio. Las masas fundidas de hidróxidos, óxidos o cloruros metálicos se someten a electrólisis.

Obtención de metales alcalinos

Métodos para obtener metales a partir de minerales.Más complejo es el proceso de producción en masa de metales alcalinos que, debido a su alta actividad, existen en la naturaleza solo en forma ligada. Estos son fuertes agentes reductores, por lo que su recuperación requiere mucha energía. Se obtienen de varias formas.

  • El litio se obtiene al vacío a partir de óxido o por electrólisis de su cloruro, que se obtiene mediante el procesamiento de espodumeno.
  • Calcinando sosa y carbón en un crisol bien cerrado, se obtiene sodio. Un método que consume menos tiempo es la electrólisis de una masa fundida de cloruro de sodio en presencia de calcio.
  • El potasio también se obtiene por electrólisis de sales fundidas o por paso de vapor de sodio a través de su cloruro. También se puede obtener poniendo en contacto sodio líquido e hidróxido de potasio fundido a 440 grados.
  • Se obtienen rubidio y cesio aún más activos reduciendo sus cloruros a 700-800 grados con calcio, oa 650 grados con circonio. Tal obtención de metales a partir de minerales a altas temperaturas resulta extremadamente costosa y consume mucha energía.

Diferencia entre metales y aleaciones

No existe un límite claro y fundamental entre ellos, porque incluso los metales más puros contienen al menos rastros de impurezas. De hecho, todos los metales utilizados por la industria y cualquier otra rama de la actividad humana son aleaciones, que se obtienen añadiendo deliberadamente otros elementos o compuestos al metal base.

Métodos para obtener metales a partir de minerales.La ingeniería requiere materiales metálicos con numerosas propiedades. Prácticamente no se utilizan metales puros, porque no tienen las propiedades que necesitamos. Por lo tanto, la gente ha desarrollado una gran cantidad de aleaciones metálicas, que se han convertido en el principal material estructural para todo tipo de productos. Una aleación se entiende como un material macroscópicamente homogéneo que consta de dos o más elementos químicos, la parte principal de los cuales es el metal. Las aleaciones tienen su propia estructura. Estos son los componentes que componen cualquier aleación:

  • una base que comprende uno o más metales;
  • pequeños aditivos de aleación o modificación;
  • impurezas residuales (naturales, tecnológicas, aleatorias).

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