Metalurgia y Aplicaciones Industriales del Estaño, Plomo y Cinc (Sn, Pb, Zn)
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El Estaño (Sn): Propiedades y Usos Industriales
Propiedades Físicas del Estaño
El estaño es un metal de color blanco plateado. Presenta menor dureza que el cinc y mayor que el plomo. A 100 ºC es muy dúctil y maleable. Por debajo de 18 ºC, se convierte en polvo (transición alotrópica).
Su principal mineral es la casiterita.
Metalurgia del Estaño: Métodos de Obtención
El estaño se puede obtener por medio de dos procedimientos distintos:
Reducción Pirometalúrgica de la Casiterita
La casiterita, previamente tratada para separarla de las impurezas que normalmente la acompañan, se conduce a un horno de reverbero donde se reduce mediante carbón de coque a estaño bruto. Posteriormente se refina para separarlo de sus impurezas, obteniéndose finalmente el metal con una pureza del 99.8%.
Recuperación Electrolítica de la Hojalata
La hojalata es acero recubierto por una capa de estaño. El método más económico consiste en introducir la hojalata en una disolución de NaOH (hidróxido de sodio), que disuelve el estaño, obteniéndose posteriormente el metal por electrólisis de dicha disolución.
Aplicaciones Industriales del Estaño
El estaño es un metal muy utilizado en centenares de procesos industriales en todo el mundo. En estado puro se emplea para recubrir el acero, formando hojalata.
Principales Aleaciones de Estaño
- Bronce: Cu + Sn (Cobre y Estaño).
- Metal de Soldar: Sn + Pb (Estaño y Plomo).
- Metal de Imprenta: Sn, Pb y Sb (Estaño, Plomo y Antimonio).
- Aleaciones Antifricción: Contienen Cu, Sb (Antimonio) y pequeñas cantidades de plomo.
El Plomo (Pb): Densidad y Extracción
Propiedades Físicas del Plomo
El plomo es un metal de color gris azulado, bastante pesado (densidad $\rho = 11.35 \text{ g/cm}^3$) y blando. Recién cortado presenta una superficie brillante. Su punto de fusión es de 327.5 ºC.
Metalurgia del Plomo
Para la obtención del plomo suele emplearse como material de partida la galena (sulfuro de plomo). La galena enriquecida y finamente dividida, a la que se añaden fundentes silícicos y básicos, se somete a tostación a una temperatura superior a 88 ºC, con lo que se convierte en PbO (óxido de plomo).
La reducción posterior del PbO a plomo metálico se verifica, lo mismo que en el caso del hierro, en un alto horno, en el que se introduce carbón de coque que actúa como combustible y como reductor. El metal fundido y la escoria caen en el crisol, donde se separan por orden de densidad y se extraen a través de sendas piqueras.
Aplicaciones y Sustitución del Plomo
El plomo se emplea en grandes cantidades en la fabricación de baterías y en el revestimiento de cables eléctricos. Otras aleaciones se emplean en tuberías sanitarias, tanques y como revestimiento de cables subterráneos.
Nota importante: Hoy día, el plomo está siendo reemplazado en muchas aplicaciones (como tuberías) por el policloruro de vinilo (PVC), que resulta más barato y fácil de instalar.
El Cinc (Zn): Propiedades, Metalurgia y Galvanizado
Propiedades del Cinc
El cinc es un metal de color blanquiazul. Es muy frágil a temperatura normal, maleable entre los 120 ºC y 150 ºC, y quebradizo entre 200 ºC y 300 ºC. Se oxida al aire húmedo, pero presenta buena resistencia a la corrosión. Su resistencia mecánica es baja (densidad $\rho = 7.14 \text{ g/cm}^3$).
Metalurgia del Cinc
El cinc se obtiene principalmente a partir del sulfuro, del óxido y del carbonato. El primer paso en el proceso consiste en transformar los minerales en óxidos:
- El carbonato se calienta a elevada temperatura en ausencia de oxígeno.
- El sulfuro se somete a tostación.
Posteriormente, los óxidos pasan por el método de Spelter para su purificación.
Aleaciones de Cinc
Entre las aleaciones de cinc, aparte de los latones, el bronce de cinc y las alpacas, podemos citar las llamadas Zamak (Zn-Al-Mg-Cu). Estas se utilizan en la fabricación de componentes como manivelas de elevación de cristales, manillas de puertas de automóviles, etc.
Aplicaciones Clave del Cinc
El cinc es fundamental en la industria, distribuyéndose su uso de la siguiente manera:
- 50% del cinc obtenido: Se utiliza para fabricar chapas para tejados, canalones, tubos de bajada de aguas, cubos y depósitos de agua.
- 30% del cinc obtenido: Se emplea como capa protectora en procesos de galvanizado de hierros y aceros (protección anticorrosiva).
- También se utiliza en la fabricación de pilas secas.