UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS EN EL VALLE DE SULA (UNAH – VS) DEPARTAMENTO DE QUÍMICA. QI-482 METALURGIA APLICADA. AFINO ELECTROLITICO. El afino electrolítico es similar al proceso de electrolisis anteriormente descrito y se utiliza para la producción de metales de pureza muy elevada. Tamb Tambié iénn perm permititee la recu recupe pera raci ción ón del del oro, oro, plat plataa y meta metale less prec precio ioso soss que que se encuentran encuentran en los lodos anódicos depositados depositados en el fondo de los depósitos depósitos (Afino (Afino químico). El metal a afinar constituye el nodo! el ctodo esta formado por una lamina fina del metal puro, y el electrólito esta constituido por una disolución de una sal del meta metal.l. "uand "uandoo pasa pasa la corr corrie iente nte eléc eléctr tric icaa a trav través és del del elec electr trol olitito, o, el nod nodoo disminuye de peso en la misma proporción que aumenta el ctodo, mientras que la disolución queda inalterada. El cobre, por e#emplo, que se obtiene en el afino en caliente tiene una pureza suficiente suficiente para la mayoría de las aplicaciones aplicaciones industriales, industriales, con la e$cepción e$cepción de los conductores eléctricos, los cuales requieren cobre electrolítico. En el afino electrolítico, los nodos usados se obtienen por moldeo con cobre afin afinad adoo a fue% fue%o, o, los los cto ctodo doss son son lami lamina nass del% del%ad adas as de cobr cobree elec electr trol olít ític ico, o, preparadas por electro deposición sobre c&apa de cobre laminada y el electrolito esta formado por una disolución de sulfato de cobre en cido sulf'rico. "uando se colocan colocan el deposito deposito una nueva serie de laminas laminas de cobre (ctodos), (ctodos), estos tienden tienden a curvarse curvarse y pueden pueden provocar provocar cortocircuitos, cortocircuitos, por tanto, los ctodos ctodos son sometidos s una cuidadosa inspección, poco antes de su colocación en la cuba. En el nodo los tomos de cobre ceden electrones electrones y pasan al electrolito electrolito en forma de iones cobre, verificndose la si%uiente reacción "u * + e
"u
En el ctodo, los iones cobre toman dos electrones y el cobre se deposita de acuerdo a la reacción "u + e
"u
-as impurezas que contiene el cobre son insolubles en el electrolito y no quedan en el nodo, sino que se precipitan y sedimentan en el fondo de la cuba y constituyen los llamados loo! "#$%&o!' los nodos duran normalmente de + a días y los ctodos se suelen cambiar cada / o /0 días. -os ctodos retirados de la cuba se car%an en un &orno de afino donde se funden y sufren un nuevo afino, colocndose posteriormente en lin%otes, los cuales lue%o se transforman en cuadrados, redondos o palanquillas de cualquier tipo. Al%unas veces para aplicaciones especiales, se afinan por electrolisis el níquel, el plomo y el esta1o. AFINO QUÍMICO (HIDROMETALURGICO). Es un procedimiento que consiste en disolver las impurezas por medios químicos. Este método es practicable solamente en el caso de que el reactivo ten%a una reacción selectiva sobre las impurezas. -os lodos o barros anódicos, producidos en el afino electrolítico del cobre, contienen oro, plata y otros metales preciosos del %rupo del platino. Estos lodos se someten normalmente a una tostación se%uida de una disolución en un disolvente apropiado, separndose lue%o la plata por electrólisis. -os lodos que se forman en esta operación, los cuales contienen oro, se someten a una ebullición con cido sulf'rico, con lo cual se disuelven los residuos de plata que pudieran &aber quedado, así como los metales del %rupo del platino. El oro precipita, retirndose lue%o para ser fundido en barras. 2ara eliminar el arsénico que conten%a el cobre, se utiliza durante el afino de este, cenizas sodicas.
PRODUCCIN DEL CORE. -os minerales de cobre se encuentran en la corteza terrestre formando combinaciones químicas que contienen, adems de cobre, otros metales. -a mayor cantidad de cobre se obtiene de los minerales sulfurosos, los cuales contienen &asta un 03 de cobre, a estos minerales pertenecen. /. +. . 7.
2irita de cobre o calcopirita ("u +4.5e+4) "alcosina ("u+4) 6ornita ("u05e47) "uprita, mineral de o$ido cuproso ("u+8)! pertenece a la cate%oría de minerales pobres.
E$isten dos métodos de producción del cobre vía seca y vía &'meda. -a metalur%ia del cobre por vía seca es la ms utilizada en la transformación de los minerales sulfurosos! la metalur%ia por vía &'meda se emplea e$clusivamente para la transformación de los minerales de o$ido de cobre. METALURGIA POR VIA SECA. "89"E9T:A";<9
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86TE9";<9 >E- "86:E E9 6:=T8.
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Co#&*#+,"&%$# -os minerales sulfurosos tienen la propiedad de no mo#arse con el a%ua, por lo que se utiliza el método de concentración de FLOTACIN
previamente se beneficia el mineral &asta obtener partículas de .0 a .0 mm -as partículas empiezan a flotar y la %an%a se deposita en el fondo, para acelerar la flotación se a%re%a al mineral una peque1a cantidad de petróleo y se sopla aire a través del a%ua. -a masa de burbu#as que se forma, se ad&iere a las partículas del mineral y sube a la superficie en forma de espuma, que se reco%e y se des&idrata. To!+"&%$# del mineral concentrado tiene el ob#eto de disminuir el contenido del azufre y transformar una parte de los sulfuros de cobre y &ierro en ó$idos. También se eliminan impurezas per#udiciales como el arsénico y el antimonio. -a tostación se lleva a cabo a temperaturas de @ a /". F/!%$# 0o, M"+"! 4e realiza en &ornos de cuba o reverbero. El &orno de cuba se emplea cuando la mata se suministra en %randes pedazos. El &orno de reverbero funciona empleando combustible en polvo, liquido o %aseoso. En estos &ornos se alcanza una temperatura mayor a /". -a car%a del concentrado de flotación mezclado con fundente se efect'a a través de las tolvas situadas a lo lar%o de la bóveda del &orno. A //" se realizan las si%uientes reacciones "u+4 + "u+8 + "u 5e4 "u+8 5e4 4i8 +
B "u 48+ "u+4 5e "u+4 5e4i8
El sulfuro cuproso "u+4 y el sulfuro de &ierro 5e4 forman la mata! la %an%a, el fundente y el o$ido ferroso forman la escoria. -a capacidad del &orno oscila en los limites de + a B toneladas diarias por cada m + de solera del &orno. Terminada la fusión se descar%a la escoria y la mata obtenida se envía a convertidores para su transformación. -a conversión se realiza en aparatos que tienen forma de pera o de cilindro con suministro lateral de aire. En la conversión se distin%uen dos periodos. En el primer periodo, al realizar el soplado con aire ocurre la reacción de o$idación del &ierro + "u+4 + 5e4 8 +
+ "u+4 + 5e8 + 48 +
-a reacción se verifica con desprendimiento de calor. 2ara que del o$ido ferroso se formen las escorias se a%re%a sílice
5e8 4i8+
5e4i8
-as escorias obtenidas (5e4i8 ) se descar%an. En el se%undo periodo se quema el azufre combinado con el cobre + "u+4 8+
+ "u+8 + 48+
El o$ido cuproso "u+8 que se obtiene, entra en reacción con el "u +4 restante + "u+8 "u+4
B "u 48+
El cobre bruto obtenido contiene cerca del +3 de impurezas. El A1%#o del cobre se realiza en &orno de reverbero o por electrolisis. El afino térmico se efect'a en &orno de reverbero. El cobre obtenido contiene CC.0 a CC.D3 de cobre. Este cobre se destina para el vertido con el fin de obtener bloques o placas anódicas, necesarias para la electrolisis. -a electrolisis se utiliza para purificar me#or el cobre (&asta CC.C@3 de "u), necesario para la industria eléctrica. LA METALURGIA POR VIA HUMEDA. 4e emplea en minerales de o$ido pobresF. Al principio los minerales se desmenuzan &asta obtener partículas de + a /0 mm y después se clasifican para obtener partículas de i%uales tama1os (clases). "ada clase de partículas se somete a la concentración en un precipitador. En el precipitador los minerales y la %an%a se separan por diferencia de pesos específicos los minerales se precipitan y la %an%a flota. El mineral concentrado se trata con una solución débil de cido sulf'rico y se filtra posteriormente, para obtener una solución pura. -a separación del cobre de la solución se realiza por electrólisis o desplazndolo con &ierro (c&atarra) se%'n la reacción
"u487 5e
5e487 "u
El cobre obtenido se refunde en &ornos de llama directa y se afina. METALURGIA POR VIA HUMEDA.
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PRODUCCIN DEL ALUMINIO "omo materias primas para la obtención del aluminio se emplean las bau$itas, que son minerales con 7 K B3 de &idró$ido de aluminio Al(8I) y una serie de impurezas 5e+8 4i8+! "a8! Ti8+, etc. -a producción de aluminio consta de dos partes . 8btención del o$ido de aluminio (Alumina) de la bau$ita. 2. -a electrolisis de la alumina. P,o/&&%$# *l O3%o * Al/%#%o (Al/%#") -os minerales con peque1o contenido de sílice se tratan con lcalis para convertir el &idró$ido de aluminio en aluminato sodico + Al(8I) + 9a8I
Al+89a+8 7 I +8
El aluminato de sodio obtenido se disuelve en a%ua, y los ó$idos de &ierro, calcio y titanio forman un sedimento sólido insoluble, que se separa en filtros prensas. -a solución acuosa filtrada de aluminato de sodio se envía a unos recipientes con
a%itador, donde. "omo resultado de la &idrólisis, la solución se descompone, separndose el sedimento sólido de &idró$ido de aluminio Al+89a+8 7 I+8
+ Al(8I) + 9a8I
El sedimento filtrado y lavado se envía a los &ornos, donde a /" se transforma en o$ido des&idratado de aluminio Al +8 (Alumina) L" El*&+,ol%!%! * l" Al/%#". Esta fue descrita anteriormente, y consiste en la descomposición de la alumina en sus componentes en un ba1o de criolita fundida. -as celdas para la electrolisis del aluminio se acoplan en serie, @ K / celdas en cada serie. -a tensión eléctrica en los bornes de las celdas es cerca de 0 K / voltios, siendo la intensidad de la corriente cerca de , amperios. -a descar%a del aluminio se realiza después de cada 0 K / &oras. 2ara obtener / tonelada de aluminio se %asta cerca de + toneladas de alumina, .B toneladas de electrodos de carbón (nodos), ./ tonelada de criolita y de /B, &asta /C, LM&. de ener%ía eléctrica. El aluminio obtenido se afina para quitarle las partículas de criolita y los %ases disueltos. El aluminio afinado contiene del . al /3 de impurezas.
PRODUCCIN DEL ALUMINIO.
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