Procesos Metalúrgicos: De la Extracción a la Obtención de Metales y Acero

1. Concentración de la mena (mineral)

Consiste en la extracción de la ganga (impurezas del mineral) por medio de:

• Flotación (método mecánico)
• Amalgama (método químico)
• Aislamiento magnético (método electromagnético)

2. Extracción del metal

Pirometalurgia

Tratamiento térmico inicial y posterior reducción química:

• 1º) Tratamientos térmicos:
  • Calcinación: calentamiento hasta el punto de fusión.
  • Tostación: calentamiento sin llegar al punto de fusión.
• 2º) Reducción química por medio de:
  • Metal electropositivo
  • Hidrógeno molecular
  • Carbono
  • Monóxido de carbono

Hidrometalurgia

Procesos químicos en disolución:

• 1º) Lixiviación: disolución del metal con un reactivo específico.
• 2º) Recuperación del metal mediante:
  • Precipitación del metal
  • Cristalización lenta
  • Reducción electroquímica o electrolítica

Electrometalurgia

Electrólisis para obtener el metal puro de sus sales fundidas.

3. Refino del metal

• Refino electrolítico: metal impuro en el ánodo y posterior reducción del metal puro en el cátodo.
• Descomposición térmica.
• Destilación: se emplea cuando los puntos de ebullición del metal y las impurezas difieren sustancialmente.
• Purificación por zonas: las impurezas se disuelven en una zona de metal fundido mientras el puro cristaliza.

Obtención del acero

El proceso se conoce como proceso de oxígeno básico y consiste en:

• 1º) Eliminación de impurezas y parte del carbono del arrabio (el carbono pasa de 3,5% a 0,03-1,5%).
• 2º) Adición de cantidades adecuadas de otros elementos en función de las propiedades deseadas (ejemplo: acero inoxidable con 18% de Cr + 8% de Ni).

Obtención del hierro (arrabio) y separación de impurezas (escoria)

Se realiza en altos hornos (200 °C - 2000 °C). Procesos en función de la temperatura:

• 200 °C: Formación de agentes reductores gaseosos del óxido de hierro Fe₂O₃ (H₂ + CO).
• Reducción del óxido de hierro.
• Formación de escorias (para eliminar impurezas del mineral).
• Formación de impurezas en el hierro.
• Formación de agentes reductores (CO).
• Extracción de material fundido por separado (escoria + arrabio) a 2000 °C.