Extracción de Metales Industriales y Preciosos: Procesos, Limitaciones y Minerales

Aluminio: Extracción y Propiedades Industriales

Proceso de Obtención

El aluminio, aunque presente en la mayoría de las rocas y minerales, no es práctico extraerlo de la mayoría de ellos. Principalmente se obtiene de la alúmina (óxido de aluminio). Para su producción, es necesaria la reducción de la alúmina a través de corrientes eléctricas electrolíticas. Posteriormente, se obtiene el aluminio fundido, que se solidifica en lingotes. La obtención de aluminio consume grandes cantidades de energía.

Limitaciones del Proceso

• La obtención mediante electrólisis requiere temperaturas elevadas, entre 950 °C y 1000 °C.
• Las celdas electrolíticas deben operar con una intensidad de corriente considerable, entre 40 000 y 150 000 amperios.
• El consumo energético asociado es significativo, oscilando entre 15 y 20 kWh por kilogramo de aluminio.

Minerales Asociados

El principal mineral del que se extrae la alúmina es la bauxita.

Hierro: Siderurgia y Producción de Acero

Proceso de Obtención

El hierro se obtiene principalmente mediante el método de la siderurgia. El mineral de hierro se procesa en altos hornos junto con caliza y carbón mineral. En estos hornos, ocurren las reacciones que transforman el óxido de hierro en hierro metálico. Este hierro, conocido como arrabio, contiene muchas impurezas, entre ellas el carbono. Para purificarlo y convertirlo en acero, se utilizan convertidores, donde, mediante calentamiento e inyección de gases, la mezcla se transforma en acero.

Propiedades y Limitaciones

• El hierro se funde a 1538 °C.
• Es un material magnético a temperatura ambiente, pero pierde su magnetismo (punto de Curie) a los 770 °C.

Minerales Asociados

Los principales minerales de hierro incluyen: hematita, limonita, magnetita y siderita.

Oro: Métodos de Extracción y Desafíos

Proceso de Obtención

El oro se extrae comúnmente mediante pilas de lixiviación, utilizando una solución de cianuro de sodio y agua. La solución líquida resultante, rica en oro y plata, es transportada por tuberías a una piscina. Posteriormente, se realiza una filtración de sólidos y una extracción de oxígeno de la solución. Finalmente, la solución se lleva a un filtro prensa, donde los metales preciosos son retenidos como precipitados. Estos precipitados son luego llevados a la fundición para ser fundidos y moldeados en lingotes.

Limitaciones del Proceso

• El proceso de lixiviación con cianuro requiere que la mezcla de cianuro y agua mantenga un pH menor a 9.
• Un alto consumo de oxígeno puede retardar la reacción de disolución del oro, afectando la eficiencia del proceso.

Minerales Asociados

El oro se encuentra asociado a diversos minerales como: plata nativa, cuarzo, pirita, limonita, carbón y calcopirita.

Plata: Procesos de Obtención y Refinación

Etapas de Extracción y Refinación

La extracción de plata implica una serie de etapas:

1. Cribado del mineral
2. Muestreo
3. Molienda
4. Cianuración
5. Amalgamación: El mineral suele someterse a tostación con la adición de sal común para transformarlo en cianuro de plata.
6. Flotación: La espuma de cianuración de plata separa las impurezas.
7. Fundición: La espuma se recolecta para ser compactada y solidificada.
8. Refinado: Se realiza colocando placas anódicas en tinas electrolíticas, donde, mediante químicos y electricidad, las placas se desintegran para convertirse en cristales de plata de alta pureza.

Minerales Asociados

La plata se encuentra frecuentemente asociada con minerales de cobre, zinc, plomo y oro, así como en minerales específicos como la silvanita y la argentita.

Plomo: Extracción de Galena y Producción

Proceso de Obtención

La extracción de plomo comienza con el transporte de la mena de galena al chancado. En la molienda, se añade agua y químicos para formar una lechada. Mediante flotación, el sulfuro de plomo repele el agua y flota, permitiendo su separación. Tras la eliminación del agua, el concentrado pasa a un primer horno, donde se quema el azufre a 815 °C, convirtiendo el concentrado en óxido de plomo y liberando SO₂. Posteriormente, en un segundo horno, se adhiere carbono y se introduce a 1370 °C, liberando CO₂ y formando los lingotes de plomo.

Limitaciones del Proceso

• Alto consumo de energía.
• Es crucial una buena tostación para facilitar la reacción de PbS con O₂.
• La tostación debe realizarse a una temperatura superior a 800 °C para evitar la formación de PbSO₄.
• El sulfato de calcio formado se descompone con dióxido de silicio a una temperatura de 1000 °C.

Minerales Asociados

Los principales minerales de plomo son la galena y la cerusita. También se encuentra asociado con pirita, oro, plata y cobre.