Metales no férricos.

Estos metales presentan algunos inconvenientes que lo hacen poco apto para determinados usos industriales: facilidad de corrosión, baja conductividad eléctrica y térmica, y dificultad de mecanizado.

Los metales no férricos se pueden clasificar en, pesados, ligeros y ultraligeros.

Dependiendo de sus características, estos materiales sustituyen con ventaja a los derivados del hierro en múltiples aplicaciones tecnológicas. Pero también resultan más caros debido a que, la energía consumida en los procedimientos de obtención y afino, en la mayoría de los casos, se trata de procesos electrolíticos para los que se emplea energía eléctrica. Y a su vez por la baja cantidad de material que se produce para su comercialización.

Los metales no férricos de mayor aplicación industrial son el cobre y sus aleaciones, el aluminio, el plomo, el estaño, y el cinc.

Los metales casi nunca se emplean en estado puro sino, formando aleaciones. Es el caso del níquel, el cromo, el

titanio o el magnesio.

El cobre.

Es uno de los metales más antiguos a lo largo de la historia, pero en escala industrial se produce a partir del siglo XIX.

El cobre está presente en diversos minerales, como la cuprita o la malaquita. En ocasiones, se puede hallar en

estado casi puro en forma de cobre nativo.

• Cuprita: está compuesta básicamente por oxido de cobre. Se presenta en forma de masas terrosas de color rojo. Contiene hasta un 88% de riqueza, pero es muy escasa.

• Calcopirita: se trata de un sulfuro mixto de hierro y cobre.

Tiene color amarillento y resulta la principal mena de cobre.

• Malaquita: es una mezcla de carbonato e hidróxido de cobre.

• Cobre nativo: se trata de cobre puro. Se presenta en masas de color rojo. Es muy escaso y se puede encontrar en

otros minerales de cobre.

Proceso de obtención de cobre.

Según la riqueza de los minerales empleados, se utilizan dos técnicas de obtención de cobre: la vía húmeda y la vía Seca.

• La vía húmeda: se emplea cuando el contenido en cobre es bajo (entre el 3% y el 10%). Consiste en disolver el

material con ácido sulfúrico y recuperar después el cobre mediante electrolisis.

• La vía seca: es una de las técnicas más utilizadas en la obtención de cobre, aunque solo puede utilizarse si la riqueza del material supera el 10%. En una primera etapa, el mineral se somete a un proceso de trituración y molienda hasta reducirlo a polvo. Después, se procede a la separación por flotación del mineral de cobre: este sobresale, mientras que la ganga se deposita en el fondo. El mineral húmedo es sometido a un proceso de tostación en un horno. En este proceso se elimina el azufre y se forman óxidos de hierro y de cobre.

Luego el oxido de cobre sufre un proceso de calcinación en un horno de reverbero. Los óxidos de hierro se combinan con la sílice y forman la escoria mientras se produce la mata blanca (sulfuro de cobre). La mata se somete a un proceso de reducción y se obtiene el cobre bruto mezclado con algo de oxido de cobre.

Características y aplicaciones del cobre.

El cobre es un metal de color rojizo, relativamente blando, de conductividad eléctrica y térmica muy elevada, dúctil (capacidad de un material para deformarse por la acción de esfuerzos de tracción sin romperse) y maleable (que se puede modelar o dar forma a un material a través de compresión sin romperse).

Su elevada conductividad eléctrica y su ductibilidad lo hacen especialmente indicado para la fabricación de conductores eléctricos y bobinados.

El aire seco y el agua pura no lo atacan a ninguna temperatura y, por ello, suele utilizarse para la fabricación de

tubos y calderas.

El cobre aleado con cualquier otro material, da como resultado a el bronce que es una aleación de elevada

resistencia mecánica y buena resistencia a la corrosión. Dependiendo de la presencia de otros metales en la aleación, se distinguen los bronces para forjar y los bronces

para fundir.

• Los bronces para forjar: tiene gran resistencia a la tracción y al desgaste, y se emplean para fabricar chapas, alambres y engranajes.

• Los bronces para fundir: tiene cualidades para el deslizamiento. Si se añade plomo a la aleación, esta adquiere

cualidades autolubricantes y se emplea para la fabricación de cojinetes.

El aluminio.

Constituye uno de los principales componentes de la corteza terrestre, de la que forma parte en una proporción del 8,13%.

La bauxita es su principal mena, se trata de oxido hidratado de aluminio mezclado con oxido de hierro y otros materiales. Se presenta en masas compactas de diversos colores y puede llegar a contener hasta un 65% de riqueza.

La bauxita, una vez extraída, es sometida a un cuidadoso tratamiento para obtener de ella el aluminio metálico.

Proceso de obtención del aluminio.

Para la obtención de aluminio se emplea el método Bayer, que consiste en dos fases: la obtención de la alumina y el

afino electrolítico.

• Obtención de alumina: en primer lugar se somete la bauxita a un proceso de molienda hasta convertirla en polvo fino. Una vez molida, se mezcla con cal, sosa cáustica y vapor de agua sobrecalentado. De este modo, se produce la disolución del oxido de aluminio en la sosa.

Las impurezas del mineral, que permanecen en estado sólido sin disolverse, se eliminan por decantación (se elimina lo sólido de lo liquido).

Se añade agua a la disolución para provocar la precipitación del oxido de aluminio y separarlo de la sosa en la que estaba disuelto. El producto obtenido recibe el nombre de alumina.

La alumina se somete después a un proceso de calcinación a 1200°c, para eliminar el exceso de agua.

• Afino electrolítico: la alumina se funde con criolita (sustancia encargada de protegerla de la oxidación) y se somete a un proceso electrolítico que separa el aluminio del oxigeno. El oxigeno forma monóxido y dióxido de carbono y se desprende, mientras que el aluminio puro va depositándose

en estado fundido en el fondo de la cuba, de la que se extrae con una cuchara.

Características. El aluminio es un metal de color plateado, muy blando, de baja densidad, conductividad eléctrica alta, muy dúctil,

maleable y resistente a la corrosión. El aluminio se emplea como sustituto del cobre en cables de conducción eléctrica de gran longitud. El plomo.

Es un metal pesado que se empezó a usar industrialmente en el siglo XIX.

La principal mena de plomo es la galena, compuesta básicamente por sulfuro de plomo, al que acompañan otros

metales, como el cobre, la plata o el oro. Es un mineral de color gris metálico, blando, pesado y muy frágil ya que se rompe

fácilmente en cubitos.

La obtención industrial de plomo consiste básicamente en reducir la galena y separar el plomo de los metales que lo

acompañan.

• Tostación: la galena se mezcla con sílice, caliza y material fundente, y se calienta en presencia de aire hasta que el sulfuro de plomo se convierte en oxido.

• Fusión: se utiliza un alto horno, similar a los empleados en siderurgia. El oxido de plomo se mezcla con coque, caliza y fundente, y se inyecta una corriente de aire.

El carbón reduce el oxido de plomo metálico impurificado con otros metales.

• Afino: se procede a la separación de los metales que acompañan al plomo. Mediante diferentes tratamientos, se

eliminan el cobre, el arsénico, el antimonio, el estaño, la plata y el cinc. Mediante este procedimiento se obtiene

plomo bruto, todavía parcialmente impurificado.

El plomo es un metal de color gris plateado, muy blando, baja conductividad eléctrica, térmica, flexible y maleable. En estado puro, se trata de un material muy blando. Absorbe muy bien las vibraciones, por eso no suena cuando se golpea.

El plomo se utiliza como escudo protector en instalaciones medicas de radiología y en centrales nucleares. Resiste

muy bien los ácidos es por eso que se ocupa en recipientes, como las baterías y los acumuladores eléctricos. En cambio,

nunca debe emplearse como envase de productos alimenticios.

El cinc. Su mena principal es la blenda, que es una mezcla de sulfuros de cinc y plomo, con un porcentaje de riqueza

superior al 50%. Es un metal protector de color gris azulado, brillante, frágil en frío y relativamente blando. Es inalterable al aire seco, pero el aire húmedo lo oxida y hace que pierda su brillo. No resiste la acción de los

ácidos. Se utiliza también para el galvanizado, este procedimiento se emplea actualmente para proteger las estructuras que

han de quedar a la intemperie, como semáforos y torres de alta tensión.

El proceso de obtención por lo general se realiza por la vía seca, el mineral se somete a una fase de tostación para

obtener oxido de cinc, para luego reducir el oxido en un horno, con ayuda de carbón y sin contacto con el aire. El metal

obtenido se puede afinar posteriormente por procedimientos electrolíticos.

El níquel. Los principales minerales de los que se obtiene el níquel son la niquelina, que es una mezcla de sulfuros de hierro,

níquel y cobre. El níquel es un metal inoxidable de color blanco brillante, medianamente duro, tenaz, dúctil y maleable. Es resistente a la corrosión, tanto de los agentes atmosféricos, como de los ácidos. Debido a su resistencia a la corrosión, se emplea en la industria alimentaría, como en la fabricación de utensilios de

cocina, material quirúrgico y de laboratorio. En el proceso de obtención es similar al del cobre, se tritura y muele el mineral y se separan los sulfuros por

flotación, después se tuesta la mezcla hasta obtener la mata de oxido de níquel y finalmente se afina el metal por métodos

electrolíticos.

El cromo.

La principal mena es un mineral denominado cromita, que es un compuesto de hierro y cromo. El

cromo es un metal duro de color blanco brillante, muy duro, frágil y de estructura cristalina. Es muy resistente a la oxidación y la corrosión, y soporta bien las altas temperaturas conservando su aspecto

brillante. Por su gran resistencia a la corrosión, se emplea frecuentemente para el recubrimiento electrolítico de otros metales,

técnica que recibe el nombre de cromado. Es de gran utilidad industrial, se emplea en la fabricación de cigüeñales, rodamientos y herramientas por su gran

dureza, tenacidad y resistencia a la tracción. Para obtener el metal en estado puro, se le somete a un proceso de afino electrolítico.

El volframio.

El mineral básico del que se extrae el volframio es la wolframita, sustancia que además contiene hierro y manganeso.

El volframio es un metal de color gris acerado, muy duro, pesado y de buena conductividad eléctrica. Por su dureza, resulta difícil de mecanizar. Formado con el carbono se forma una sustancia llamada: carburo de volframio, que es una sustancia empleada en

la fabricación de herramientas de corte y de matrices para trabajos en caliente. Para la obtención, los minerales se funden con carbonato de sodio para obtener una sal soluble que contiene el

volframio. El oxido contenido en el metal se reduce a través de una corriente de hidrógeno en un horno eléctrico. De este modo se obtiene polvo de volframio, después recalentarlo para compactarlo, forjarlo y laminarlo.

El mercurio:

Su principal mena es el cinabrio, mineral de coloración rojiza. En algunas ocasiones se encuentra en forma líquida, llamado a veces mercurio nativo. El mercurio es un líquido de color plateado y brillante, de densidad muy elevada y es un buen conductor de energía. Se emplea para fabricar termómetros, se utiliza también en la fabricación de pilas. En el proceso de obtención, el cinabrio se somete a un proceso de tostación en presencia de aire. El mercurio se volatiza y sus vapores son conducidos a dispositivos de condensación herméticamente cerrados

donde el mercurio se condensa y se recoge en estado liquido.

El titanio:

Se encuentra en casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro. Su mineral mas común es el rutilo, que es dióxido de titanio cristalizado.

El titanio es un metal resistente de color blanco plateado, brillante, ligero, muy duro de gran resistencia mecánica. Por su densidad relativamente baja y su resistencia mecánica, se utiliza para la construcción del fuselaje de aviones

y cohetes. Está también presente en las aleaciones de algunos aceros ordinarios y de los inoxidables. El proceso de obtención más utilizado en la industria consiste en la cloruración, a temperatura elevada. Una vez

condensado y purificado, este compuesto es reducido en atmósfera inerte en un reactor y se obtiene la denominada esponja

de titanio. Luego, la esponja se funde en un horno eléctrico y se obtienen los lingotes de metal.