presentación met ppt

Metalurgia del Cobre

Al término del curso los participantes Al término del curso los participantes estarán en condiciones de describir el estarán en condiciones de describir el proceso metalúrgico del cobre, proceso metalúrgico del cobre, identificar las distintas operaciones, identificar las distintas operaciones, equipos más importantes equipos más importantes involucrados, las materias primas y involucrados, las materias primas y reactivos químicos utilizados en el reactivos químicos utilizados en el procesoproceso

Objetivo General del Curso

Introducción

Describir el proceso metalúrgico del cobre y su historia.

El objetivo de esta primera tarea de aprendizaje es interiorizar al alumno sobre la evolución del proceso metalúrgico, destacando de origen y pasado histórico y de cómo la necesidad del hombre por su consumo ha ido incrementando convirtiéndolo en una herramienta elaboración de subproducto de primer nivel.

Originando un notable avance tecnológico en los procesos de obtención y refinación para dar mayor valor agregado al producto final debido a las altas exigencias de calidad impuestas por el mercado que cada vez es mas competitivo.

Origen de su Uso

Historia y ProducciónEn el siglo XX, la contribución del Cobre a la riqueza de Chile fue fundamental y pasó a convertirse en el rubro más importante de nuestras exportaciones, reemplazando al salitre. Además fue y sigue siendo el principal financiamiento del país

En los gráficos adjuntos podemos verificar el crecimiento de la producción chilena en décadas pasadas

Introducción a la Metalurgia del Cobre

Historia de la Metalurgia del Cobre

Históricamente, el cobre es uno de los primeros metales usados por el hombre y desde entonces ha estado presente en el desarrollo de la civilización. El bienestar y poderío de los grandes imperios de la antigüedad puede atribuirse al hecho que poseían cobre y esto aún sigue repitiéndose hasta nuestros días, ya que el cobre juega un rol vital en la civilización moderna en las áreas de: electricidad, electrónica, transporte, arquitectura etc.

Las huellas del hombre, se remontan a 500.000 años, que se conoce como la Edad de la Piedra donde logró dominar el fuego, desarrollar la caza y pesca, como también la alfarería. Posteriormente hace alrededor de 6.000 años atrás, logró utilizar algunos metales nobles (cobre, oro y plata). Con el dominio de la obtención y fabricación de objetos de cobre, o sea la metalurgia del cobre, se inicia en el período de la civilización conocido como Edad de los Metales.

Se estima que hacia 4.000 años A.C., en Egipto, Persia y Arabia se explotaban minas de cobre y se practicaba la extracción mediante procesos de fusión, para posteriormente usarlos en la fabricación de:

ARMAS (cuchillos, lanzas, hachas, etc.)

UTENCILIOS (vasijas, ollas, etc.)

ADORNOS (joyas, figuras, etc.)


Posteriormente los metalurgistas antiguos descubrieron que aleando cobre con estaño, se obtenía una aleación de mayor resistencia mecánica que el cobre y de un color atractivo, dicha aleación se conoce hoy como BRONCE. Los griegos y los romanos, se abastecían de cobre proveniente de la isla de Chipre. Del nombre de esta isla ubicada en el Mar Mediterráneo, derivo la palabra COBRE ya que los romanos lo llamaron el metal de Chipre o “AESCYPRIUM “. Posteriormente derivó a CUPRUM, dando origen a COBRE en castellano. En el continente americano, las civilizaciones aztecas (México), incas (Perú) y atacameños (Chile), empezaron a usar el cobre hacia alrededor de 500 años A.C., o sea 2000 años antes que llegarán los conquistadores españoles.

Los avances y desarrollos de la civilización han demandado más uso y demanda del cobre y sus aleaciones. Así es como en el Siglo XIX (1800-1900), se introducen dos grandes invenciones del hombre que demandan mayor consumo de cobre y otros metales, estas invenciones son:

MAQUINA A VAPOR ELECTRICIDAD

Para dar una idea del gran incremento en la producción de cobre que se ha producido en los últimos años, se muestra a continuación la producción anual en toneladas frente al año:

AÑO TONS17509.000180016.000185060.0001900500.000199510.200.000Hoy en día, el cobre y sus aleaciones nos permiten utilizarlos en numerosas aplicaciones modernas como son:

AUTOMOVILES Y VEHICULOS/BARCOS/AVIONES ARTEFACTOS ELECTRODOMESTICOS. T ELÉFONO/ FAX/ COMPUTADORES. MOTORES ELECTRICOS. CABLES CONDUCTORES. TUBERÍAS DE AGUA POTABLE.

Utilización del Cobre y Sus Aleaciones

En aleaciones:BronceLatones

VariosConstrucción y vivienda

ElectrónicaElectricidad

Campanas.

Vainillas de balas.

Válvulas de bronce.

Candados, chapas y

llaves.

Instrumentos

musicales.

Pailas, ollas y

utensilios.

Radiadores de

vehículos.

Alambiques de

destilación.

Clavos.

Tuberías de agua y

gas.

Techumbres.

Serpentines califont.

Cables eléctricos.

Enchufes.

Circuitos de radio y

televisores.

Circuitos de

computadores.

Cables telefónicos.

Cables circuitos TV.

Circuitos

instrumentación.

Cables de alta y

baja tensión

Motores eléctricos.

Transformadores y

rectificadores.

Bobinas eléctricas.

Alteraciones y

generadores.


EL COBRE Y CHILE

Desde el tiempo de la conquista española, Chile ha tenido el carácter mundial de ser un país con pasado, presente y futuro basado en la minería y especialmente en la producción de cobre. La minería del cobre, por más de un siglo ha sido el principal sostén económico de Chile, transformándose en una de las principales actividades generadora de divisas y riquezas para el desarrollo del país.

Chile se considera un país privilegiado en cobre a nivel mundial, ya que posee en su suelo alrededor del 30% de las reservas mundiales conocidas, siendo que la extensión de su territorio es sólo el 0,5 % del mundial y su población sólo alcanza el 0,3% del mundo. Además, nuestro país es actualmente el primer productor mundial y abastece hoy en día alrededor del 25% del consumo mundial de cobre.

Dentro de los indicadores económicos y de liderazgo que representa la minería del cobre para nuestro país, se presentan a continuación algunas cifras estadísticas del año 1995.

Aporta alrededor del 50% de las divisas generadas por exportaciones.Emplea directamente alrededor de 70.000 trabajadores.Indirectamente genera empleos para cerca de 100.000 trabajadores.La inversión extranjera materializada alcanzó a 1.500 millones de dólares.Gasta en compras nacionales y en sueldos mas de 3.000 millones de dólares.Ocupa el 1º lugar mundial como productor y exportador de cobre refinado como también de concentrados.

Desafíos de la Minería del Cobre

DESAFÍOS DE LA MINERÍA DEL COBRE

Como actividad empresarial productiva, la industria minera productora de cobre está sometida a diversos problemas y desafíos. Entre los más importantes tenemos los siguientes:

PRECIOS VARIABLES DEL COBRE.

PRESIÓN SOBRE COSTOS DE INSUMOS, REPUESTOS.

DEMANDA ENERGETICA.

EXIGENCIAS DE MAYOR CALIDAD DEL COBRE PRODUCIDO.

EXIGENCIAS AMBIENTALES.

EXIGENCIAS HACIA LA COMUNIDAD.

BAJAS DE LEYES EN LA MINA.

MANTENERSE COMPETITIVO ENTRE LOS PRODUCTORES.

PROCESAMIENTO HIDROMETALURGICO DEL COBRE.

Y el futuro de la minería del cobre sigue en ascenso dada la gran cantidad de proyectos que comenzarán su inicio aumentando la producción del metal rojo en chile.

Es muy conocido para todos los metalurgistas e ingenieros químicos que la base en que se fundamenta la selección de un proceso a seguir para una especie mineral dada es la naturaleza química de la MENA. Es así como los sulfuros de alta ley responden bien a flotación y no a la lixiviación a menos que esta sea con extractantes de poco carácter oxidante, pero pueden transformarse por tostación o bien disolverse en extractantes oxidantes o por acción bacterial en el caso preferencia de sulfuros de baja ley.

El ácido sulfúrico es el agente lixiviante más común empleado en el beneficio hidrometalurgico del Cu. Dadas sus cualidades químicas y de costos pero, existen muchos otros agentes capaces químicamente de lixiviar minerales de cobre.

La disolución química es un propiedad que presentan muchos minerales frente a determinados sistemas acuosos conteniendo ácidos, bases, sales solubles, agentes acomplejantes o simplemente el solvente agua. Los óxidos de cobre, presentan una alta inestabilidad química al ataque con ácidos inorgánicos diluidos y presentan un alto grado de mojabilidad, no siendo económicamente factibles de ser concentrados por flotación como sucede con los sulfuros.

También, es sabido que a las plantas de procesamiento deben enviarse menas de una ley de corte económica al proceso, de tal forma que las de menor ley deben originar lastres en stock o bien zonas no explotadas en espera de ser económicamente rentables en el caso de una depresión del precio del metal rojo.El procesamiento para recuperar cobre con menores costos de inversión y operaciones, impulsó al hombre a emplear más las condiciones naturales y extraer cobre desde aguas de minas, lixiviar por lotes o montones, irrigar botaderos, lixiviar en el yacimiento, etc. Dada la flexibilidad de los procesos por vía húmeda, se proyectan con más relevancia en el futuro.

Desafíos de la Minería del Cobre

Metalurgia Extractiva.

La Metalurgia se puede describir como el arte y la ciencia de obtener los metales y adaptarlos para satisfacer las necesidades humanas.

La Metalurgia se puede describir como el arte y la ciencia de obtener los metales y adaptarlos para satisfacer las necesidades humanas.


Si bien los átomos metálicos abundan en la corteza de la Tierra, la mayor parte de ellos se encuentran combinados con átomos no-metálicos, tales como el Oxígeno, en los materiales rocosos.Así, el primer paso para hacer los metales utilizables consiste en liberar a los átomos metálicos de sus compuestos (en que se encuentran combinados):

La extracción del cobre a partir de sus minerales, se realiza principalmente por dos vías convencionales que se practican en el campo de la metalurgia extractiva del cobre:

FLOTACIÓN / FUNDICIÓN / ELECTROREFINACIÓNLIXIVIACIÓN / EXT. POR SOLVENTES / ELECTROOBTENCIÓN.


La primera vía se denomina PIRO METALURGIA Y LA SEGUNDA HIDROMETALÚRGICA de acuerdo a las condiciones de realización de las reacciones químicas de separación del cobre de sus acompañantes. En ambos casos , como se muestra en la figura 1.1, el objetivo es la de producir cobre metálico de alta pureza que demanda la industria de manufacturas de productos del cobre, como son entre las principales:

Alambre y cables conductores Planchas , laminas Tubos Barras y perfiles

LA VÍA HIDROMETALÚRGICA, se caracteriza por practicar sus procesos básicos en medio acuoso y temperatura ambiental o levemente superior. Los procesos fundamentales de la vía hidrometalúrgica para extraer el cobre que involucran cambios químicos del cobre en medio acuoso son los siguientes:


LIXIVIACION:En este proceso, se disuelve o solubiliza el cobre contenido en el mineral, mediante su contacto con soluciones lixiviantes de ácido sulfúrico. En otras palabras, en este proceso se transfiere cobre desde el mineral hacia la solución acuosa (solución rica o “PLS”)

EXTRACCIÓN POR SOLVENTE: en el proceso de extracción por solventes orgánicos, se separa el cobre disuelto en el PLS de los otros iones acompañantes y posteriormente se incorpora al electrolito que avanza a la electro-obtención. En consecuencia, en el proceso de SX se transfiere selectivamente el cobre disuelto desde el PLS hacia el electrolito rico o cargado.Mediante la practica de la SX, se consigue proporcionar al proceso de EW, un electrolito purificado y concentrado en cobre o sea más óptimo para el proceso electrolítico.

ELECTRO-OBTENCIÓN: Este proceso es el final de la vía hidrometalurgica y mediante la utilización de energía eléctrica se recupera el cobre contenido en el electrolito. El cobre extraído se deposita en forma metálica sobre los cátodos sembrados en las celdas, los cuales se cosechan periódicamente para despegar las láminas de cobre o cátodos electro-obtenidos.


Comparativamente, la vía de procesos L / SX / EW para la producción de cobre es más simple y expedita, que la piro metalúrgica. La conexión de flujos líquidos que se presentan en el proceso, permite configurar un proceso continuo con reciclamiento.

Dentro de sus ventajas comparativas se encuentran:

Menores costos de inversión y operación Produce cobre de alta pureza con bajo costo asociado Menor impacto ambiental

Permite procesar minerales de baja ley, residuos, minerales mixtos, aguas de minas, etc.

Las bondades técnico-económicas de la extracción hidrometalúrgica del cobre por L / SX / EW, han incentivado a la industria minera del cobre en los últimos años a desarrollar numerosos proyectos que consultan en forma preferente la aplicación de la vía L / SX / EW. Esta tendencia se ha manifestado con gran impacto en nuestro país, primer productor mundial de cobre, a partir de 1980 con la propuesta en marcha de la planta Lo Aguirre con una capacidad nominal de 14.000 tm /a de cátodos.


Actualmente, a el primer semestre de 1995, en Chile se encuentran en operaciones alrededor de 14 plantas con SX / EW con una capacidad nominal de producción de alrededor de 500.000 tn/a de cátodos. Entre ellas, se destaca la planta Zaldivar con una capacidad nominal de 100.000 tn/a y máxima de 125.000 tn/a, constituyéndose como la mayor capacidad nacional.

A futuro se espera que entren en operaciones alrededor de 6 plantas con una capacidad total de producción alrededor de 500.000 t/a, destacándose entre ellas el proyecto El Abra que consulta producir alrededor de 225.000 t/a.

Hidro-metalurgia: Rama de la metalurgia en la cual el elemento de interés es extraído desde una solución que lo contiene. En la metalurgia del cobre, esta metodología es aplicada a los minerales oxidados, mediante la lixiviación en pilas o en bateas.

Piro-metalurgia: Rama de metalurgia en que la obtención y refinación de los metales se procede utilizando calor, como en el caso de la fundición. Prácticamente todos los metales como el hierro, níquel, estaño y la mayor parte del cobre, oro y plata son obtenidos desde el mineral o su concentrado por métodos piro metalúrgico. Es el más importante y más antiguo de los métodos extractivos de metales, utilizado por el hombre.

Diagrama de Flujo del Proceso Hidrometalúrgico

Proceso General de Menas Oxidadas de Cobre

Se designa con el término Operaciones Unitarias Óxidos a aquellas operaciones básicas de ingeniería que tienen lugar en el beneficio de una MENA oxidada de cobre y su desarrollo para obtener como producto final Cobre Catódico de alta pureza. Cada una de estas operaciones, permite efectuar una parte del proceso y contribuye al logro del objetivo final.

Se identifican seis Operaciones Unitarias, Suele además identificarse como operación unitaria el Transporte de Sólidos en Correas.

CHANCADO Y HARNEOCHANCADO Y HARNEO

AGLOMERACIONAGLOMERACION

APILAMIENTOAPILAMIENTO

LIXIVIACIONLIXIVIACION

EXTRACCIÓN POR EXTRACCIÓN POR SOLVENTESSOLVENTES

ELECTRO-OBTENCIONELECTRO-OBTENCION

Operaciones Unitarias Proceso Oxidos

Cuestionario de tarea de Aprendizaje 1

¿ Por que ha sido importante el cobre para chile?

¿ Donde se desarrollo más y primero el uso del cobre ?

¿ En región del país se encuentran más inversiones BHP en Chile ?

¿ Como se podría definir el proceso hidrometalurgico ?

¿ Nombre tres ventajas de un proceso hidrometalurgico ?

¿ Nombre tres desventajas de un proceso hidrometalurgico ?

Identificar las Operaciones Unitarias del Área Seca.

Tarea de Aprendizaje 2:

En esta tarea se requiere explicar al alumno las operaciones unitarias que componen el área seca que son: chancado, clasificación, aglomerado y apilamiento. Destacando los equipos detrás de cada etapa del proceso con los cuales el alumno se encontrará.

Proceso Sulfuro

Metalurgia

El tratamiento metalúrgico de menas puede llevarse a cabo de distintas maneras, siendo las más comunes la Pirometalúrgia ( descomposición térmica de los minerales o tostación ) y la hidrometalurgia (descomposición del mineral en medio acuoso, mediante reactivos específicos que permiten la separación del elemento de interés minero ).

En el primer caso se suelen emitir a la atmósfera gases y partículas, mientras que en el segundo caso las emisiones pueden ser de aerosoles que contiene reactivos más o menos tóxicos ( e.g. cianuro, ácido Sulfúrico ), y se puede levantar polvo de las pilas de lixiviación. El particulado emitido por las chimeneas puede ser muy importante en algunos casos en Chuquicamata ( ver figura ), donde por ejemplo el año 2002 se emitieron unas 1040 toneladas de este tipo de material.

Pirometalúrgia, fundición de cobre Chuquicamata ( Chile )INTRODUCCION A LA METALURGIA DEL COBREDescribir el proceso metalúrgico del cobre y su historia. Identificar las Operaciones Unitarias del Área Seca. Explicar la aplicación al proceso. Identificar las Operaciones Unitarias del Área Húmeda.

Proceso Sulfuro

Minerales Sulfurados y Oxidados

Pirometalúrgia

El convencional o general (obtención de mata), Se perfecciona en presente siglo y sustituye desde mediados del siglo pasado el tedioso método de tostación y precipitaciones del cobre sólido y posterior refinación termoquímica; su aplicación principal es para minerales sulfurados y eventualmente mezclándolo con oxidado.

Todo la Pirometalúrgia del cobre, tanto la que llamo general (convencional) como sus variantes modernas se basan en los principios físicos químicos clásicos para la obtención de matas. La Pirometalúrgia convencional tiene un poco más de un siglo, el Horno de Reverbero de matas desde 1879 y el procedimiento Bessemerizado de las mismas desde 1880. Prácticamente todas las condiciones de los primeros 60 años del siglo XX fueron convencionales.

Habiendo bajado notablemente las leyes de los mineral en una primera etapa, se introdujo el gigantismo en las explotaciones; estos no fue suficiente ya que vino la crisis energéticas, obligando a los metalurgistas a crear nuevas ingenierías en la Pirometalúrgia del Cobre.

Existe en la actualidad una diversidad de metodologías para fusión de concentrados de Cobre, no nos ocuparemos de todos ellos, ya que todos responden procesalmente en la Fusión a principios estequiometricos y físico químicos comunes. En la prefundición en la década del 40 hubo un gran avance al crearse el Horno Lecho fluidizado, el cual esta siendo desplazado por los numerosos avances.

Hidrometalurgia

Procesos Metalurgicos

Introducción

Ciencia aplicada cuyo objeto es el estudio de las operaciones industriales tendientes a la preparación, tratamiento (físico y/o químico) y producción de metales y sus aleaciones. En términos generales, la técnica metalúrgica comprende las siguientes fases: Obtención del metal a partir de uno de sus minerales (mena) Afino o purificación del metal. Preparación de aleaciones. Tratamientos mecánicos, térmicos o termoquímicos para su mejor utilización.

Procesos Metalúrgicos Los procesos metalúrgicos comprenden las siguientes fases:

Obtención del metal a partir de la mena o mineral que lo contiene en estado natural, separándolo de la ganga.

El afino, enriquecimiento o purificación: eliminación de las impurezas que quedan en el metal.

Elaboración de aleaciones. Otros tratamientos del metal para facilitar su uso.

Mineral

Es una sustancia natural con una composición química característica, que varía sólo dentro de ciertos límite.

La primera fase comprende tres etapas

Concentración (que es la separación de la mayor parte de la ganga o material de desecho que acompaña al mineral).

Preparación química del mineral para la etapa siguiente, por medio de la tostación o de la calcinación.

Reducción u operación por la que el metal combinado pasa a elemento simple. Existen diversos tipos de técnica metalúrgica, según sea el metal que se quiere beneficiar o el proceso utilizado. Así se distinguen la siderurgia (arrabio, hierro, acero); las metalurgias especiales (cobre, aluminio, cinc, estaño, plomo, etc.), la pulvimetalurgia y la electrometalurgia.

Operaciones Básicas de Obtención de Metales

Operaciones físicasTriturado, molido, filtrado (a presión o al vacío), centrifugado, decantado, flotación, separación por densidad, disolución, destilación, secado, precipitación física.

Operaciones químicasTostación, oxidación, reducción, electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base, precipitación química, electro deposición, cianuración.

TAREA N°2 1. Nombre las operaciones unitarias de la hidrometalurgia y explique

en que consisten y cual(es) es(son) sus obtjetivo(s) 2. ¿Cuales fueron los inicios de la minería en Chile? 3. Explique que ha pasado con el cobre a lo largo de la historia de

chile. 4. Nombre las operaciones unitarias principales en el proceso de

extracción de cobre desde minerales sulfurados. 5. Existe algún tipo de lixiviación para minerales sulfurados.

Justifique su respuesta 6. Con sus palabras, ¿ En qué consiste la metalurgia adaptiva? Y ¿en

que se diferencia de la extractiva? 7. Explique que ha pasado con la minería de la plata a lo largo de la

historia de chile 8. ¿Qué es la legislación minera? 9. Mencione minas de cobre pertenecientes a codelco y a BHP billiton 10. ¿Qué es el salitre? Y ¿Debido a qué, era tan requerido el salitre en

europa?


METALURGIA DEL HIERRO O SIDERURGIA

La siderurgia es la tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial las que contiene un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los aceros. En general, el acero es una aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas hierros contienen más carbono que algunos aceros comerciales. Los distintos tipos de aceros contienen entre el 0,04 y el 2.25% de carbono. El hierro colado, el hierro colado maleable y el arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferro aleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleación, que pueden ser manganeso, silicio o cromo.

Metalurgia y Siderurgia

CLASIFICACION DEL ACERO

Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales:

Acero al carbono: mas del 90% de todos los aceros son aceros al carbono, estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1.65% de manganeso, fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo

Aceros aleados: estos aceros contienen una proporción determinada del vanadio, molibdeno y otros elementos de cantidades mayores de magnesio, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean por ejemplo para fábricas engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.

Aceros de baja aleación ultraresistentes: esta familia es la mas reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que lo del acero al carbón.

Aceros inoxidables: son aleaciones de hierro/cromo. Algunos solo contienes sólo hierro, carbono y cromo, mientras que otros contienen níquel y otros elementos aleantes. El acero inoxidable es un metal brillante atractivo que combinado cn las otras propiedades que tiene, lo convierte en un material muy versátil.

Aceros de herramientas: estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de hierro, y cabezales de corte y modelado de máquinas empleados en diversas operaciones de fabricación.


PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS METALES

Son sólidos a temperatura ambiente, menos el mercurio que es líquido Tienen un punto de fusión alto, baja volativilidad y un punto de ebullición

elevado. Buenos conductores del calor y la electricidad. Son dúctiles, maleables y bastante duros excepto los alcalinos y el

mercurio. Son opacos. Sus densidades son muy variadas

ESTADO NATURAL DE LOS METALES

MENA: Parte de un filón que contiene los minerales útiles en proporcion fisica, química o térmica.

GANGA: Materia inútil que acompaña a los metales y que luego se separa de la MENA.


METALURGIA

ConceptoLa metalurgia es la ciencia que trata de la extracción de los metales a partir de sus minerales para hacer aleaciones y objetos metálicos.

Etapas de un proceso metalúrgico

Concentración del mineralConsiste en separar de éste la mayor cantidad posible de ganga mediante distintos métodos.

LevigaciónSe utiliza la MENA y la ganga tienen muy diferente densidades mineral es sometido a una corriente de agua que arrastra a las partes menos pesadas, y las mas pesadas ( MENA ) va al fondo.

Separación magnéticaSe utiliza cuando la MENA presenta propiedades magnéticas ( hierro ).El mineral se pasa por una cinta en la cual hay un electroimán, la ganga cae al suelo y la MENA queda pegada a la cinta.

Etapas de un Proceso Metalúrgico

Flotación:Procedimiento que se utiliza cuando la MENA no es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral finalmente triturado se mete en un depósito con agua agitando la mezcla, la MENA flota y la ganga se hunde.

Tostación o calcinaciónTiene por objeto transformar el mineral en oxido para después proceder a su reducción.

Tostación: se realiza cuando el metal es un sulfuro.

Calcinaciónse realiza cuando el metal es un carbono o un hidróxido.

Reducción Una vez esta el mineral en forma de óxido, la reducción tiene por objeto separar el metal, en estado libre, los óxidos correspondientes a los metales de pequeño potencial de oxidación, se reduce mediante carbón, hidrógeno u otro metal.Los óxidos de los alcalinos, de aluminio, tienen potencial de oxidación muy elevada, son difícilmente reducibles por lo que se emplea la vía electrónica partiendo sus sales.

Afino Proceso destinado a eliminar las impurezas de los metales y purificarlos del todo.


Tipos:

1. Aleación para fundición resistente a los ácidos

2. Aleación para calderas que contendrán sodas lejías.

3. Aleaciones para calderas de fundición de plomo.

4. Aleación de niresist

5. Aleaciones para distintas piezas de fundición de hierro.

6. Aleaciones resistentes al acido nítrico.

7. Aleaciones de cobre de fundición.

8. Aleaciones para lograr elevada sonoridad.

9. Aleaciones para bronce tipo francés.

10. Aleaciones zinc-cobre conteniendo silicio

11. Aleaciones que llegan a una buena fluidez

12. Aleaciones apropiadas para fundición inyectada.

ALEACIONES

DefiniciónProducto homogéneo de propiedades metálicas compuesta de 2 o mas elementos uno de los cuales al menos debe ser metal.

Cuestionario de tarea de Aprendizaje 2

¿ Cual es el objetivo del chancado?

¿ Cual es la función del aglomerado ?

¿ Cuales son las etapas del área seca ?

¿ Por que es importante la condición de humedad en el proceso de apilamiento ?

¿ Por que es importante la mantención de las correas transportadoras ?

¿ Analice los factores de riesgo en cada etapa ?

Explicar la aplicación al proceso Spence.

Tarea de Aprendizaje 3:

En esta tarea de aprendizaje se estudiará la aplicación de las operaciones unitarias de chancado, clasificación, aglomerado y apilamiento, dando a conocer antecedentes específicos del proceso Spence.


Propiedades Generales

Sus propiedades dependen de la naturaleza de sus componentes y la técnica seguida a su producción.

En general las propiedades de las aleaciones no son intermedias entre la de sus componentes:

• La densidad es prácticamente la única propiedad intermedia.• El color • La resistencia eléctrica de una aleación de los metales que la constituyen incluso

pequeñas de una impureza hacen que su resistencia aumente bastante.

SiderurgiaConceptoMetalurgia del mineral del hierro para obtener su fundición y elaborar aceros.

SiderurgiaConceptoMetalurgia del mineral del hierro para obtener su fundición y elaborar aceros.

Minerales de HierroLos minerales del hierro son:

Oligisto Limonita


PROCESO SIDERURGICO (Obtención del arrabio)

ArrabioProducto obtenido en el alto horno por reducción del mineral de hierro.Los hornos en los se obtiene el arrabio son de tipo vertical.

El mineral de hierro, una vez desprovisto de ganga y tostado se somete a un ofibado donde se seleccionan los trozos del tamaño adecuado. Los trozos muy grandes se trituran y los que son muy pequeños se aglomeran, formando pedazos de tamaño medio y asi se aprovecha mejor el mineral evitando perdida.

El carbón de coque utilizado como agente reductor y calefactor tiene que ser de buena calidad con poca humedad, reducido el contenido en cenizas y azufre, es suficiente resistencia al aplastamiento, el tamaño de sus trozos tiene que ser entre 4 y 8 cm.

El fundente tiene que ser de naturaleza acida, cuando es básica la ganga del mineral y si ésta es acida el fundente debe de ser básico.


Como fundente básico se utiliza caliza, y como fundente ácido el silicio.Proceso químico. En el alto horno, a alta temperatura se realiza la reducción de les minerales de hierro en forma de óxidos, se representa esquemáticamente asi:

El carbono reacciona con el oxígeno para formar monóxido de carbono, fase que recibe el nombre de reducción directa. Esta reacción tiene lugar a otra.

En esta fase denominada reducción indirecta el monóxido de carbono actúa como reductor pasando a bióxido de carbono.

La última fase es que el hierro en estado líquido obtenido según las reacciones anteriores, dióxido de carbono en una proporción aproximada del 7 % formando el arrabio.

FeO + C --} CO + FEFeO + C --} CO + FE

FeO + C --} CO + FeFeO + C --} CO + Fe


FASES DEL PROCESO SIDERURGICO (breve descripción de cada una)

Tratamiento del mineral por un disolvente de extracción.• Extracción: cuando se coge el cobre• Reatracción: se vuelve a coger el cobre• Cobre puro: cuando ya se obtiene el cobre

Tratamiento del mineral (agitación)• Filtración: cuando se pasa el oro por un filtro• Clasificación: cuando se aclara el oro.• Desaeración y filtración• Calcinación: cuando se quema el oro.• Colada del lingote y del oro cuando se obtiene el lingote y el oro.

AFINO DEL ARRABIOConceptoEl arrabio que se obtiene en el alto horno lleva disueltas muchas impurezas, es preciso quemar estas impurezas, al proceso de quemado se le llama afino.

Los elementos que sobran son: Carbono, Silicio, Magnesio, Azufre y Fósforo que forman el 7% del arrabio. El fósforo y el azufre hay que quemarlos lo mas posible porque son perjudiciales para el hierro, el silicio y el magnesio no tanto porque en pequeñas cantidades mejoran el hierro.Aceros y fundiciones: Las aleaciones de hierro y carbono se clasifican en aceros y fundiciones.


ACEROS Aleaciones con proporcion de carbono inferior al 1%

FUNDIONES Aleaciones con proporcion de carbono superior al 1.8% e inferior al 5%.Las aleaciones con carbono inferior al 1.7% tienen Características que cambian si la proporcion es mayor. Al afinar el arrabio se mantiene el contenido de carbono dentro de unos limites para conseguir el producto deshecho

METODOS DE AFINO

a) Afino del acero

Afino en convertidor El arrabio recogido en las cucharas se lleva hasta la mezcladora donde se mantiene en estado líquido hasta meterlo en los convertidores.

El convertidor es un recipiente enorme con una cubierta exterior en chapa de acero y un revestimiento interior de material refractario. El aire entra por el conducto lateral y entra x el fondo del convertidor. Allí esta la parrilla, que perforada por unos agujeros permite que el aire entre en contacto con la masa liquida del arrabio para poner atravesar esta masa e impedir que entre los agujeros de la parrilla el acero llega a gran presion.


Afino en horno Martin_SiemensSe utiliza como materia prima el arrabio solidificado en lingotes y mezclado con chatarra de piezas y maquinas que ya no se usan:

FuncionamientoSe funde la mezcla cargada a través de las puertas de carga debido al calor que se produce al quemarse el combustible que mezclado con el aire llega a los quemadores pasados por las bocas de entrada, estas bocas se comunican con los recuperadores unas válvulas permiten distribuir los gases y el aire, los gases sobrantes calientan los recuperadores mientras el gas y el aire absorben el calor de los recuperadores. Cuando los recuperadores se enfrían con lo que unos recuperadores se calientan y otros les dan el calor adquirido.

Afino en horno eléctrico Para transformar la energía electrica en calor hay dos tipos eléctricos:

Hornos eléctricos de arco:La carga se funde debido al calor que desprende el arco Eléctrico que salta entre los electrodos

Hornos eléctricos de inducción: El crisol refractario lleva un tubo de cobre rectangular, por este circula una corriente electrica que induce otra corriente en la carga.

Afino de la fundición: Afino en cubilote


TRATAMIENTOS DE LOS ACEROS

Los tratamientos térmicos son ciclos de calentamiento y enfriamiento que, aplicados a ciertas aleaciones permiten modificar sus constituyentes y, en consecuencia, sus características mecánicas.Materiales FerrososLos metales ferrosos son aquellos que están basados en el hierro, entre los de mayor importancia son el hierro y el carbono. Estas aleaciones se dividen en dos grupos: los aceros y las fundiciones de hierro.

Símbolo:

Número atómico

Gravedad específica

Estructura cristalina

Temperatura de fusión

Módulo de elasticidad

Mineral principal

Elementos de aleación

Aplicaciones típicas

Fe

26

7.87

BCC

2802 °F

30x106 lb/pulg2

Hematita (Fe 2O3)

Carbón, cromo, manganeso, níquel, molibdeno, vanadio y silicio.

Construcción, maquinaria, automóviles, vías y equipo ferroviario.


¿Cómo se produce el hierro?

Para producir el hierro, se deja caer por la parte superior de un gran horno, una carga de menas de hierro, coque y piedra caliza. En este horno se hace pasar una corriente de gases calientes a gran velocidad desde la parte baja de la cámara para realizar la combustión y la reducción del hierro. La carga desciende lentamente desde lo alto del horno hacia la base alcanzando temperaturas de hasta 3000 °F, este calor realiza la combustión del coque en su proceso de bajada. El hierro se funde y se va almacenando en la base del horno.

PRODUCCIÓN DEL HIERRO Y DEL ACERO

La MENA principal usada en la producción de hierro y acero es la hematita (Fe2O3), otras menas pueden ser la magnetita (Fe3O4), la siderita (FeCO3) y la limonita (Fe2O3-1.5H20), generalmente estas menas contienen entre un 50 a un 70% de hierro. Otras materias primas que utilizan para extraer el hierro de sus menas, son el coque y la piedra caliza. El coque es un combustible con alta concentración de carbono que desempeña dos funciones en el proceso de reducción: 1) proporciona calor para la reacción química y 2) produce monóxido de carbono para reducir las menas de hierro. La piedra caliza se destaca por contener altas proporciones de carbonato de calcio sirve de reactivo para remover el hierro de su MENA.


Materiales Ferrosos

Los metales ferrosos son aquellos que están basados en el hierro, entre los de mayor importancia son el hierro y el carbono. Estas aleaciones se dividen en dos grupos: los aceros y las fundiciones de hierro. La siguiente tabla presenta un análisis del hierro:

Símbolo:

Número atómico

Gravedad específica

Estructura cristalina

Temperatura de fusión

Módulo de elasticidad

Mineral principal

Elementos de aleación

Aplicaciones típicas

Fe

26

7.87

BCC

2802 °F

30x106 lb/pulg2

Hematita (Fe 2O3)

Carbón, cromo, manganeso, níquel, molibdeno, vanadio y silicio.

Construcción, maquinaria, automóviles, vías y equipo ferroviario.


Los Metales No Ferrosos

Son aquellos que incluyen elementos metálicos y aleaciones que no se basan en el hierro, algunos ejemplos son el aluminio, el cobre, el magnesio, el níquel, el zinc entre otros. Aunque algunos metales no ferroso no pueden igualar la resistencia de los aceros, algunas aleaciones no ferrosas tienen otras características, como resistencia a la corrosión y relaciones resistencia-peso.

Cobre

El cobre es uno de los metales más conocidos por los seres humanos desde la antigüedad, en la antigüedad se podía encontrar el elemento en forma pura, pero ahora es difícil encontrarlo en depósitos naturales, ahora se extrae principalmente de sulfuros.

Metalurgia del Cobre

presentación met ppt

Documents

Transcript of presentación met ppt