¿Cuáles son los procesos metalúrgicos más utilizados?

Los metales están presentes en nuestro día a día de muchas formas. Son el material con el que se fabrican múltiples herramientas y objetos cotidianos. El cobre y el latón (aleación de cobre) son imprescindibles para nuestros electrodomésticos y aparatos eléctricos. El hierro y el aluminio son protagonistas en la construcción, en el transporte, en la industria, en la agricultura... los metales se usan en sectores tan dispares como la medicina y la joyería, y en nuestras casas los encontramos desde la cocina a los muebles y en la propia estructura de la edificación.

El mineral que se extrae de la mina debe ser procesado para obtener un producto útil para todos estos casos. Así se eliminan componentes sin valor, generando un producto refinado de calidad y con las prestaciones adecuadas para cada aplicación. Por tanto, para obtener un material final u otro y, según la composición química de la materia prima y el volumen que se va a procesar, es necesario aplicar al metal unos procedimientos de transformación física, química o biológica.

Las etapas del procesamiento metalúrgico

Los metales se extraen de depósitos minerales y se procesan hasta obtener productos metálicos ajustados a las distintas necesidades. Estas son las fases de ese proceso:

1. Obtención del metal a partir del mineral que lo contiene en estado natural, separándolo de la ganga.
2. El afino, enriquecimiento o purificación. Consiste en la eliminación de las impurezas que quedan en el metal.
3. Elaboración de aleaciones según las propiedades que se quieran conseguir.
4. Tratamientos posteriores que faciliten su uso.

¿Qué operaciones son las fundamentales en los procesos metalúrgicos?

Pueden ser físicas, químicas o físico-químicas, como la flotación de sulfuros metálicos. Las primeras son sobre todo un tratamiento previo de separación, que no suele producir alteraciones en las propiedades del mineral. Por su parte, con los procesos químicos que se efectúan a altas temperaturas, con soluciones acuosas o corriente eléctrica, se mejora la refinación. A continuación, ese metal refinado se somete a distintos tratamientos físicos y químicos para obtener las propiedades que exige la aplicación que se le va a dar.

Estas son las principales operaciones a las que se somete el metal:

Operaciones físicas

• Trituración. Consiste en fragmentar la roca en pequeñas partículas. El tamaño final depende del tratamiento posterior.
• Cribado. Se pasa el material triturado por una malla para clasificarlo. El mineral que no tiene el tamaño adecuado debe triturarse de nuevo.
• Molienda. Con este proceso se fragmenta aún más el mineral hasta alcanzar el tamaño de liberación de los compuestos metálicos. Para ello se emplean grandes molinos.
• Filtrado o clasificación. Se hace pasar el mineral por un medio centrífugo que separa las partículas según su densidad.
• Flotación. Se agregan sustancias químicas al producto de la molienda para concentrar el mineral y eliminar impurezas. La mezcla se vacía en contenedores con agitación mecánica que provoca burbujas de aire, a las que se adhiere el mineral valioso. Las burbujas lo hacen flotar, y lo vierten por los bordes hacia un canalón. Así se obtiene una sustancia concentrada que se espesa y se filtra.
• Destilación. Es el proceso mediante el cual se separan dos o más líquidos sometiéndolos a evaporación y condensación sucesivamente. Se aprovechan los diferentes puntos de ebullición de cada uno de los materiales. Puede ser simple, fraccionada, al vacío, azeotrópica, mejorada o seca.

Operaciones químicas

• Lixiviación. Es un proceso en el que se disuelven las especies para recuperar el material que interesa. Se obtiene una solución rica en valores metálicos, que se tratará más tarde para recuperarlos.
• Concentración. Es una operación que se realiza sobre la disolución obtenida en la lixiviación. Su objetivo es eliminar impurezas de la disolución antes de someterla a la precipitación.
• Electrólisis. Separa los metales de la solución concentrada con ayuda de la electricidad. Para ello se introducen chapas de metal que funcionan como polos eléctricos. Entre ellos se establece una corriente constante que atrae las partículas metálicas a uno de los polos. En el caso del cobre se obtiene una pureza del 99.9% con esta operación.
• Hidrólisis. Es una reacción química entre una molécula de agua y otra macromolécula, durante la cual la molécula de agua se divide y rompe uno o más enlaces químicos. Así, sus átomos pasan a formar unión de otra especie química.
• Electrodeposición. Es un tratamiento electroquímico en el que los cationes metálicos contenidos en una solución acuosa son sedimentados sobre un objeto conductor, creando una capa. En la metalurgia se usa mucho para obtener cobre de alta calidad.
• Cianuración. Se aplica en los aceros para lograr una superficie dura y que resista bien al desgaste. Para ello se realiza un baño de cianuro fundido a una temperatura justo por encima de la temperatura crítica del corazón de la pieza.
• Precipitación química. Consiste en la eliminación parcial o total de la concentración de metales en las aguas residuales.

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