METALURGIA EXTRACTIVA Es la ciencia y tecnología de extracción de los metales de sus fuentes naturales o de los materiales de reciclado y su preparación para usos prácticos Mineral Es una sustancia natural, inorgánica y homogénea de composición química determinada. Se llama MENA a una asociación de minerales a partir de la cual se obtienen uno o más metales de forma económicamente favorable y GANGA al resto del mineral constituido por las impurezas El tanto por ciento del contenido en mena de un mineral se conoce como LEY DEL MINERAL 1 CLASIFICACIÓN DE LAS MENAS METÁLICAS Tipos de combinación Metales nativos Ejemplos Observaciones Au, Grupo Pt También Ag, Bi, Hg y Cu aunque de importancia secundaria Sulfuros Calcopirita CuFeS2 Calcosina Cu2S Esfalerita ZnS Galena PbS Pirita de hierro FeS2 Cinabrio HgS Molibdenita MoS2 Estibina Sb2S3 Magnetita Fe3O4 Hematites Fe2O3 Ilmenita FeTiO3 Bauxita Al2O3 Casiterita SnO2 Periclasa MgO Cuarzo SiO2 Óxidos Menas típicas de Fe, Al, Ti, Cr, Mn, Sn, W, Si, Nb, Ta, U, Th, Lántanidos 2 CLASIFICACIÓN DE LAS MENAS METÁLICAS Haluros Oxisales Alcalinos y alcalinoterreos de depósitos salinos y aguas marinas Sal gema NaCl; silvinita KCl carnalita KCl.MgCl2 fluorita CaF2; Criolita AlF3.3NaF Silicatos Berilio Be3Al2Si6O18; Zircón ZrSiO4 Caolinita Al2(Si2O8)(OH)4 espodumen LiAl(SiO2)2 Fosfatos Monacita CePO4 Autunita Ca(UO2)2(PO4)2 Carbonatos Siderita FeCO3; Cerusita PbCO3 Smithsonita ZnCO3;Malaquita Cu2(CO3)(OH)2 dolomita MgCO3.CaCO3;Caliza CaCO3 Magnesita MgCO3 Sulfatos Yeso CaSO4.2H2O;Epsomita MgSO4.7H2O Barita BaSO4; Anglesita PbSO4 Importancia metalurgia magnesio en la del Metalurgias del Be, Li, Zr y Lantánidos Metalurgias del U y lantánidos 3 4 Propiedades físicas de los Minerales ¾Dureza Escala Mohs ¾Peso Especifico 1.Talco 2.Yeso ¾Fusibilidad 3.Calcita ¾Fractura 4.Fluorita ¾Exfoliación 5.Apatita 6.Feldespato ¾Tenacidad 7.Cuarzo Exfoliable ¾Color 8.Topacio Quebradizo 9.Corindón Dúctil ¾Brillo 10.Diamante ¾Transparencia Maleable Flexible e inelástico Flexible y elástico 5 OPERACIONES INDUSTRIALES: 1.-Selección ¾Mecánicas 2.-Trituración ¾Químicas ¾Electrometalúrgicas 3.-Tamizado TRATAMIENTO MECÁNICO 4.Tratamiento de finos 5.-Concentración 2. Trituración: 2.1.Quebrantamiento Quebrantadora de Mandíbulas Quebrantadora de Rodillos 6 2.2.- Trituración 2.3.- Molienda Trituradora de Mandíbulas Molino de Rodillos Por compresión Por abrasión y desgaste Por impacto Molino Giratorio Molino de Barras Molinos Autógenos 7 3. Tamizado: En la siguiente tabla se dan especificaciones de luz de malla de distintos tamices Especificaciones DIN Luz de malla en mm Diametro del alambre mm 0,04 0,025 0,04 DIN 4183 0,05 0,032 0,05 DIN 4188 0,08 0,05 0,08 DIN 4188 0,1 0,063 0,1 DIN 4188 0,5 0,315 0,5 DIN 4188 1,0 0,63 1,0 DIN 4188 2,0 1,0 2,0 DIN 4188 Especificaciones DIN Qd 2 DIN 4187 Qd 4 DIN 4187 Qd 5 DIN 4187 Qd 8 DIN 4187 Qd 10 DIN 4187 Ancho de la perforación R10 2 4 5 8 10 Superficie abierta del tamiz en mm 39 51 51 64 64 Espesor de la chapa 1 1,5 1,5 1,5 2 4.Tratamiento de finos: ¾Briqueteado ¾Sinterización ¾Nodulización 8 5.Concentración: 5.1.Clasificación:La base de la separación es el tamaño de las partículas -A igual densidad de las partículas, las más gruesas tienen mayor velocidades de sedimentación que las más finas. -A igual tamaño, las partículas con mayor densidad tienen mayor velocidad de sedimentación. -Las partículas porosas, o con formas irregulares tienen una velocidad de sedimentación menor que las partículas esféricas o compactas con el mismo tamaño y densidad. -La velocidad de sedimentación de las partículas sólidas disminuye progresivamente al aumentar la densidad o la viscosidad del fluido. Clasificador de Caja Clasificador de Arrastre Lamas Pulpa Agua Gruesos Finos 9 5.2.Concentración por gravedad: Basada en las densidades de las especies 5.2.1.Separación por medios densos Densidades de distintas especies minerales Generales Densidad Kg/m3 Hidrocarburos/Carbón ≈ 1000 Silicatos 2000-4500 Carbonatos, Fosfatos, Haluros 3000-3500 Sulfuros 4000-8000 Óxidos 2500-7000 Componente Pentacloroetano Bromoformo Ioduro de metileno Solución de Clerici Magnetita Ferrosilicio Líquidos más utilizados Fórmula CCl3-CHCl2 CHBr3 CH2I2 TlCOO/COOH-CH2-COOTl Fe3O4 Densidad Kg/m3 1500 2960 3330 5200 1250-2200 2900-3400 5.2.2.Levigación en Jigs y mesas de Sacudida Sistema tipo Jigs 10 5.3.Separación magnética Elec troimán 5.4.Separación Electrostática 11 5.5.Separación por Flotación Colectores: a) Aceites y derivados del Petróleo b) Ácidos y base orgánicas. Sales. Aire Espuma Ej.. Xantatos y Ditiofosfatos S S C S OR O S P OR OR Pulpa + aceite R 12 13 TRATAMIENTO QUÍMICO División de la metalurgia extrativa Via Seca o Pirometalurgia Via húmeda o hidrometalurgia -Calcinación -Lixiviación -Tostación 9 Ácida 9 Oxidante 9 Básica 9 Sulfatante 9 Neutra -Purificación y/o concentración 9 Clorurante 9 Aglomerante 9 Métodos químicos convencionales 9 Otras 9 Cementación -Fusión 9 Resinas de intercambio de ión 9 Reductora 9 Extracción con disolventes -Precipitación 9 Ultrareductora 9 Neutra 9 Electrólisis 9 Oxidante 9 Cementación -Volatilización 9 Métodos Químicos 9 Reductora 9 Oxidante 9 De haluros 9 De carbonilos -Electrólisis ignea -Metalotermia 14 Pirometalurgia: Ventajas y Desventajas Ventajas Desventajas • Velocidades de reacción muy grandes • No apta para el tratamiento de minerales pobres • Altas producciones en reactores relativamente pequeños • Relativamente mala selectividad y poca eficacia en reacciones químicas de • Apto para recibir alimentaciones de separación. minerales complejos. para alimentaciones • Procesos que transcurren, a menudo, en • Idónea varias etapas. heterogeneas formadas por minerales de diversas procedencias. • Problemas medioambientales con los residuos gaseosos y el ruido. Hidrometalurgia: Ventajas y desventajas Ventajas Desventajas • Posibilidad de tratar minerales pobres e • Velocidades de reacción lentas incluso marginales. • Poca producción por reactor • Alta selectividad y alto grado de • Sensible a variaciones en la separación en las reacciones químicas. composición de la alimentación. • Alta pureza de los productos. • Problemas en la eliminación y almacenamiento de los residuos sólidos • Fácil control y optimización generados. • Ausencia de polución por gases. • Problemas con las aguas residuales. 15 PROCESOS HIDROMETALÚRGICOS Metalurgia de la plata 1) Tostación clorurante 2)Cianuración y 3) Precipitación Ag + O2 + 4NaCN ⇒ 2 Na[Ag(CN)2] + 2NaOH AgCl + 2NaCN ⇒ Na[Ag(CN)2] + NaCl Reducción 2Na[Ag(CN)2] + Zn ⇒ Zn(CN)2 + 2Ag + 2NaCN Metalurgia del oro 9Amalgamación. 9Cianuración: 2Au + 4NaCN + H2O + O2 ⇒ 2 Na[Au(CN)2] + 2NaOH El oro se precipita por adición de Zn Reducción 2Na[Au(CN)2] + Zn ⇒ Zn(CN)2 + 2Au + 2NaCN 16 Producción de Aluminio Proceso: Hall-Herault Producción de Bauxita Metalurgia del aluminio 17 Método Bayer , purificación de bauxitas Entre las bauxitas destacan: hidrargilita γ-Al2O3.3H2O bohemita γ-Al2O3 .H2O y el diasporo α- Al2O3.H2O. Minerales que acompañan a las bauxitas: Silicatos: Cuarzo SiO2 y caolinita Al4Si4O10(OH)8; óxidos de hierro Fe3O4, sulfuros de hierro FeS En el proceso (vía húmeda) de tratamiento con NaOH (NaOH(ac) 50%, 6-8horas, 160-170ºC, 6-7 atm ) En presencia de sílice: SiO6Al2Na2.2H2O insoluble +(ac) + 2NaOH ⇒ 22AlO (ac)+ 2Na++(ac) + H2O4]-(ac) Al32O Al2O + 32NaOH + 3H O ⇒2-2Na 2[Al(OH) Fe2O3 + 3NaOH ⇒ Fe(OH)3(s) + H2O Fe2O3 + 3NaOH ⇒ Fe(OH)3(s) + H2O 18 Cristalización -(ac) + CO (g)+ 2H O ⇒ 2Al(OH) + CO 2-(ac) 2AlO 2 2 + CO (g) 2 ⇒ 2Al(OH) 3 + Na CO 3 2Na[Al(OH)4](ac) 2 3 2 3 + H2O Índice de alcalinidad adecuado NaOH/NaAlO2=Na2O/Al2O3 Calcinación: 2Al(OH)3⇒ Al2O3 + 3H2O 1º parte en vía SECA Al2O3 + Na2CO3 ⇒ 2NaAlO2 + CO2 Fe2O3 + Na2CO3 ⇒ 2NaFeO2 + CO2 SiO2 + CaO ⇒ CaSiO3 AlO2- + 2H2O ⇔ Al(OH)3 + OHFeO2- + 2H2O ⇔ Fe(OH)3 + OH19 Reducción del metal en PROCESOS HIDROMETALURGICOS ELECTRÓLISIS Electrolisis de NaCl fundido (-) Cátodo: Na+ + e- ⇒ Na Eºred=-2,71V (+) Ánodo: 2Cl- ⇒ Cl2 + 2e- Eºred=1,36V 2Na+ + 2Cl- ⇒ 2Na + Cl2 Eºcelda=-2,71-(1,36)=-4,07V Electrolisis de una disolución acuosa de NaCl Eºred=-2,71V (-)Cátodo: Na+ + e- ⇒ Na 2H2O + e- ⇒ H2 + 2OH- Eºred=-0,83V Ánodo: 2Cl- ⇒ Cl2 + 2e2H2O ⇒ 4H+ + 4e- + O2 Eºred=1,36V Eºred=1,36V 2H2O + 4Cl- ⇒ H2 + 4OH- + 4H+ + Cl2 Eºcelda=-0,83-(1,36)=-2,19V Sobrevoltaje: factor cinético, no termodinámico 20 ELECTRÓLISIS Reducción de óxidos metálicos: Ej: Obtención de aluminio: (criolita Na3AlF6) Al 3+ + 3e- → Al(l). C + 2O2- → CO2(g) + 4ey en alguna medida la reducción directa del óxido 2O2- → O2(g) + 4eElectrolito Debe ser conductor Con un punto de fusión bajo Resistente y duradero a la tpa de trabajo 21 Reducción electrolítica de alúmina Cátodo: Al(III) + 3e- ⇒ Al(l). La reacción en el ánodo es la oxidación del ánodo de carbono C + 2O2- ⇒ CO2(g) + 4eY en alguna medida la reducción directa del óxido 2O2- ⇒ O2(g) + 4e-. 22 23 Productos Secundarios: Obtención de Aluminio 1.-Lodo rojo altamente básico en la purificación de bauxita (Tanques de sedimentación) (relleno de tierras, reutilización en altos hornos) 2.-Fluoruro de hidrógeno gaseoso, cuando la criolita reacciona con rastros de humedad del óxido de aluminio. (las emisiones se absorben en un lecho de filtración) Al2O3(s) + 6HF(g) → 2AlF3(s) + 3H2O(g) 3.-Óxidos de carbono producidos en el ánodo. (CO y CO2) 4.-Fluorocarbonos, producidos por reacción del flúor con el ánodo de carbono.(CFC’s) Aplicaciones Al3+ + 3e- ⇒ Al Eº= -1,66V Fe2+ + 2e- ⇒ Fe Eº= -0,44V 24 Reducción del metal en PROCESOS HIDROMETALURGICOS CEMENTACIÓN Consiste en introducir en la disolución que contiene el ion metálico que se quiere reducir un metal menos noble que el, lo que da lugar a la descarga de los iones y separación del metal. Por ejemplo la lixiviación (extracción mediante un líquido de los iones del metal) de minerales oxidados de cobre con disoluciones ácidas produce disoluciones de Cu2+ de la que puede cementarse el cobre empleando chatarra de hierro. Cu2+ + Fe ⇒ Cu + Fe2+ O bien de las disoluciones alcalinas obtenidas al tratar con cianuros alcálinos los minerales de oro y plata, pueden separarse los metales por el tratamiento con cinc. 2[Ag(CN)2]Na + Zn ⇒ Zn(CN)2 + 2Ag + 2NaCN 25 PROCESOS PIROMETALÚRGICOS TOSTACIÓN Tostación Oxidante Tostación clorurante: MS + 2NaCl(l) + 2O2(g) 2MS + 3O2 ⇒ 2SO2 + 2MO MAs2 + 2O2 ⇒ As2O3 + MO ⇒ Na2SO4(s) + MCl2 Como resultado de la tostación se obtiene a) MO = Fe2O3, ZnO, CuO; ZnSO4; Fe2ZnO4; MX. b) SO2 REDUCCIÓN DE CARBONATOS Y SILICATOS METÁLICOS MCO3 ⇒ CO2 + MO CaCO3 + MSiO3 ⇒ CaSiO3 + CO2 + MO 26 PROCESOS PIROMETALÚRGICOS REDUCCIÓN DE ÓXIDOS METÁLICOS MO + R ⇒ M + RO ∆G = ∆H - T∆S Reacción Ca + 1/2O2⇒ CaO Be(c) + 1/2O2⇒ BeO Mg + 1/2O2⇒ MgO 2Al + 3/2O2⇒ Al2O3 corindón Ba + 1/2O2⇒ BaO Zr + 1/2O2⇒ ZrO2 Ti(α) + 1/2O2⇒ TiO2 rutilo Si + O2⇒ SiO2 cristobalita Mn + 2O2⇒ Mn3O4 corindón 2Cr + 3/2O2⇒ Cr2O3 3Fe(α)+ 2O2⇒ Fe3O4 magnetita Fe(α)+ 3O2⇒ Fe2O3 hematites Fe(α)+1/2O2⇒ FeO magnetita C(gráfito)+O2⇒ CO2 (g) C(gráfito)+1/2O2⇒ CO (g) ∆Ho Kcal/mol -151,80 -144,220 -144,090 -404,08 -134,590 -262,980 -228,360 -228,360 -332,400 -274,670 -268,310 -200,000 -65,320 -93,690 -25,400 ∆Ho Kcal/mol.equivO -75,925 -72,110 -72,045 -67,346 -67,295 -65,745 -57,090 -57,090 -41,550 -45,778 -33,539 -33,330 -32,660 -23,442 -12,700 27 DIAGRAMA DE ELLINGHAM Ecuación de una recta ∆Gº = A + BT ∆Gº = ∆Hº -T∆Sº 28 ¾La pendiente de cada línea es igual al cambio de entropía de la reacción cambiada de signo ¾Cuando se produce un cambio de fase se modifica la pendiente de la línea puesto que el cambio de fase supone una variación en la entropía del sistema. ¾Las líneas poseen pendientes similares, prácticamente son paralelas porque el cambio de entropía al pasar el oxígeno gas a óxido sólido es similar en todos los casos ¾La reacción de un metal con oxígeno para formar un óxido sólido produce una disminución de la entropía porque la estructura del óxido sólido es más ordenada que un metal y un gas. Como consecuencia ∆G aumenta al aumentar la temperatura ¾Los cambios de pendiente durante la fusión son mucho menores que durante la sublimación porque van acompañados de menores cambios de entropía ¾Cuando una línea alcanza la región de variación de energía libre positiva, el óxido descompone sucede así con Fe2O3 a 1500oC o con Ag2O, HgO a temperaturas inferiores ¾Cualquier óxido puede ser reducido a una determinada temperatura por todos los elementos que se encuentran por debajo en la gráfica. ¾La línea que nos indica la formación de CO2 es casi horizontal puesto que el cambio de entropía es prácticamente nulo al transformar un mol de O2 en un mol de CO2. ¾La línea para la formación de CO tiene pendiente negativa pues en este caso la transformación de un mol de oxígeno en 2 moles de CO supone un aumento de la entropía y por tanto una disminución de la energía libre. Este hecho es de gran interés, ya que todas las demás líneas son interceptadas y por tanto todos los óxidos pueden ser reducidos con carbón a temperaturas más o menos elevadas.. ¾CO actúa también como especie reductora transformandose en CO2 , es capaz de reducir a todos los óxidos de los metales que se encuentra por encima en la gráfica, a las temperaturas 29 adecuadas en cada caso 30 Óxidos de carbono 2C(s) + O2(g) → 2CO(g) C(s) + O2(g) → CO2 (g) 2CO(g) + O2(g) ∆Hº ∆Sº KJ.mol-1 J.K-1mol-1 [1] -221,0 +178 [2] -393,5 +3 -565 -86 2CO2 (g)[3] Equilibrio de Boudouard 2CO(g) CO2(g)+C(s)[4] ∆Hº = -172,Kj/mol ∆Sº= -176,5 J.K-1mol-1 CO2 CO 31 ∆Gº= ∆Hº-T∆Sº ∆Gº= -RTlnK ∆Gº(KJ.mol-1) 2CO ∆Sº= (δ∆Hº/δT) CO2 + C [4]=[2]-[1] 2 ∆Gº<0 K>0 [3] ∆Sº= -172 [2] ∆Sº= +3 [1] ∆Sº= +178 978 SºJ.K.mol-1 Temperatura K C O2 CO CO2 6 204 197 213 32 DIAGRAMA DE ELLINGHAM Influencia de la presión ∆G =∆Gº -RTlnPO2 2MO + 2CO ⇒ 2M + 2CO2 En condiciones no estándar 2CO + O2 ⇒ 2CO2 ∆G =∆Gº -RTlnPCO2/PCO 33 DIAGRAMA DE ELLINGHAM ∆Gº = A + BT ∆Gº = ∆Hº -T∆Sº Al + Cr2O3⇒ Al2O3 + Cr ∆Go <0 ∆Go (Cr2O3) > ∆Go (Al2O3) ∆Go = ∆Go (Al2O3) - ∆Go (Cr2O3) 2Al + 3/2SiO2⇒ Al2O3 + 3/2Si ∆Go <0 ∆Go (SiO2) > ∆Go (Al2O3) ∆Go = ∆Go (Al2O3) - ∆Go (SiO2) 34 METALURGIA DEL HIERRO. Ejemplo de reducción carbotérmica Principales minerales de hierro Altos hornos Fe2O3 hematites, Fe3O4 magnetita,2Fe2O3.2H2O limonita, FeCO3 siderosita y FeS2 pirita Tragante Cuba Tragante 35-40m 1000m3 Etalaje Crisol Base o Solera Vientre Vida media = 1,5-2años 35 Principales reacciones de los altos hornos 1).Formación de los agentes reductores gaseosos CO, H2 C(s) + H2O ⇒ CO + H2 (>600ºC) ∆H=+131KJ 2C(s) + O2 ⇒ 2CO (1700ºC) ∆H=-221KJ C(s) + CO2 ⇔ 2CO ∆H=+41Kcal C(s) + O2(g) ⇔ 2CO2 ∆H=-94Kcal 2) Reducción de los óxidos de hierro CO + Fe2O3 ⇒ 2FeO + CO2 (900ºC) CO + Fe3O4 ⇒ 3FeO + CO2 (900ºC) FeO + CO ⇒ Fe + CO2 (900ºC) Esponja de hierro 3H2 + Fe2O3 ⇒ 2Fe + 3H2O (900ºC) FeO + C ⇒ Fe + CO a nivel del vientre: 1500ºC 3Fe + C ⇔ Fe3C 3).Formación de la escoria destinada Fe O , a eliminar impurezas Coque 200ºC CaCO3 ⇒ CaO + CO2 (800-900ºC) CaO + SiO2 ⇒ CaSiO3(l) (1200ºC) 1000ºC 6CO + P4O10 ⇒ 2Ca3(PO4)2 (1200ºC) 4)Formación de impurezas en el hierro Aire MnO + C ⇒ Mn + CO (1400oC) 2000ºC SiO2 + 2C ⇒ Si + 2CO (1400oC) P4O10 + 10C ⇒ 4P + 10C (1400oC) Fe 2 Aire 3 Lodos 36 ACERO : Producción de acero en Convertidores El arrabio contiene por lo general las siguientes impurezas: ¾Carbono: disuelto en el fundido en forma de cementita Fe3C alcanza alrededor del 4%. ¾Fósforo: los fosfatos son más fáciles de reducir que los óxidos de hierro y el P se disuelve en el hierro como ferrofosfóro. ¾Azufre: es otro componente indeseable, se reduce repartiéndose entre el arrabio y la escoria. ¾Manganeso: Todos los minerales de hierro contienen manganeso, algunos en proporción del 2-3%. A diferencia de los anteriores el manganeso es un elemento deseable. ¾Niquel-cobre, pasan al arrabio en su mayor parte. ¾Plomo, funde a 600oC y tiene un peso especifico superior al del Fe. ¾ Arsénico. Se encuentra en forma de arseniuro en el mineral, pasa por completo al arrabio, es una impureza indeseada 37 ACERO : Producción de acero en Convertidores Convertidor Bessemer Convertidor Thomas Convertidor L.D El método del bajo hogar o Siemens Martins. 38 5m 8-10m Convertidor Bessemer Óxidos Ácidos SiO2 Convertidor Thomas Óxidos Básicos CaO, MgO 1)Combustión del S y Si. Si + O2 ⇒ SiO2 S + O2 ⇒ SO2 2)Combustión del C C + 1/2O2 ⇒ CO 3)Combustión de P. 2P + 5/2O2 ⇒ P2O5 4)Combustión de Fe Fe + O2 ⇒Fe2O3 5)RECARBURACIÓN Adición de ferromanganeso con %C Convertidor L.D (Linz Dusenverfahren, lanza de linz) (acero al oxígeno) BOF (basic oxygen furnace) 39 40 41 Aleaciones Elemento Ni Ni Cr Cr y N i W Co-W Si Ti % Propiedades Aplicaciones 25 Tenacidad 36 No se dilata acero invar -Dureza placa de blindaje 20-8% Resistencia Química Nirosta, acero inoxidable 15-18% No se destempla acero de giro rápido 40-2,5%Magnético Imanes permanentes 10-13% Resistencia a los ácidos Aparatos Químicos Inercia química Efecto de los elementos aleantes en las características de los aceros para herramientas Características Dureza a alta temperatura Resistencia al desgaste por fricción Endurecimiento profundo Distorsión mínima en el temple Resistencia al impacto Inercia Química . Elemento tungsteno, molibdeno, cobalto, vanadio, cromo, manganeso. vanadio, tungsteno, molibdeno, cromo, manganeso. manganeso, molibdeno, cromo, silicio, níquel, vanadio. molibdeno, Cromo, manganeso. vanadio, tungsteno, molibdeno, manganeso, cromo 42 Titanio Reducción Metalotérmica de Óxidos Diagrama de Ellingham, se suele utilizar Si, Ca y sobre todo Al 2Cr2O3 + 3Si ⇒ 4Cr + 3SiO2 ALUMINOTERMIAS Mg, Ca, Sr, Ba, V, Cr etc. HIDROGENOTERMIAS W, Mo, Ti, V, Co, Ni, Re 43 METODO KROLL: Reducción de haluros TITANIO TiO2 + C + Cl2 ⇒ TiCl4 + 2CO RUTILO 2FeTiO3 + 6C + 7Cl2 (900ºC)⇒ 2TiCl4(g) + 2FeCl3 + 6CO(g) TiO2 TiCl4 + 2Mg (900ºC)⇒ Ti + 2MgCl2 ZIRCONIO ZrO2 + 2Cl2 + 2C (900°C) ZrCl4 + 2CO ZrCl4 + 2Mg (1100°C) 2MgCl2 + Zr Se obtienen: Si, Ti, Zr, Hf, Sc, La, V, Nb, Be, K, Rb, Cs etc. Cloración directa: TiO2 + Cl2 + C ⇒ TiCl4 + CO + (COCl2 ,CO2) Esto sucede con Ag, Hg, Pb, Cd, Cu, Mn, Ni, Zn, Sn, Fe En el caso de sulfuros MS + Cl2 ⇒ MCln + S 44 REFINO DE METALES •Cementación, Au y Ag •Electrólisis, Cu y metales nobles Ejemplo EXTRACCIÓN DE COBRE PIROMETALURGÍA 4CuFeS2(s) + 9O2(g) ⇒ 2Cu2S(l) + Fe2O3(s) + 6SO2(g) CuFeS2, Calcopirita Fe2O3(s) + 3SiO2(s) ⇒ Fe2(SiO3)3(l) Cu2S(s) + 3O2(g) ⇒ 2Cu2O(s) + 2SO2(g) Cu2S(l) + 2Cu2O(s) ⇒ 6Cu(l) + SO2(g) Cu2+Al6(PO4)4(OH)8· 4H2O Obtención de la mata de cobre Azul turquesa 45 46 47 HIDROMETALURGÍA 4CuFeS2(s) + H2SO4(ac) + 4O2(g) ⇒ 2CuSO4(ac) + Fe2O3(s) + 3S(s) + H2O(l) 2H2O(l) ⇒ O2(g) + 4H+(ac) + 4eCu2+(ac) + 2e- ⇒ Cu(s) REFINO ELECTROLÍTICO Cu2+(ac) + 2e- ⇒ Cu(s) Cu(s) ⇒Cu2+(ac) + 2e- 48 REFINO DE METALES •Descomposición térmica Ej haluros y carbonilos Método Mond: Obtención de níquel Ni(s) + (CO)(g) ⇒ Ni(CO)4(g) Ni(CO)4(g) ⇒ Ni(s) + 4(CO)(g) •A nivel de laboratorio. Método Van Arkel-de Boer o método de los yoduros TiO2 + I2 ⇒ TiI4(g) + 1/2O2(g) TiI4(g) ⇒ Ti(s) + 2I2(g) Método de fusión por zonas 49 50