El documento describe los procesos de obtención de varios metales no ferrosos como el estaño, cobre, cinc, plomo, aluminio, titanio y magnesio. Explica las propiedades y aplicaciones de cada metal, así como los minerales y procesos utilizados para su extracción industrial.
2. Los metales ferrosos son los más importantes desde el punto
de vista industrial, pues presentan excelentes propiedades
mecánicas, capacidad para modificar sus propiedades por
medio de tratamientos mecánicos y térmicos, bajo precio
debido a su abundancia y fácil obtención.
?Que es un Metal No Ferroso?
3. No obstante, hay veces que las exigencias técnicas obligan a usar materiales cuyas
características no siempre son satisfechas por los metales férricos. Con frecuencia se exige
de los metales buena resistencia a la corrosión, poco peso, gran resistencia mecánica,
elevada conductividad eléctrica o térmica y alta resistencia al desgaste. Características
difíciles de lograr con el hierro y sus aleaciones, pero que poseen distintos metales no
ferrosos.
?Que es un Metal No Ferroso?
4. Clasificación de los Metales No Ferrosos.
Metales No Ferrosos
Pesados Ligeros Ultraligeros
Pertenecen a este
grupo los metales
como el cobre,
estaño, plomo,
níquel, cinc, cobalto,
wolframio y cromo,
cuyas densidades son
mayores de 5 𝑔
𝑐𝑚3.
Los más
importantes son el
aluminio y el
titanio, con
densidades
comprendidas
entre 2 y 5 𝑔
𝑐𝑚3
Son el magnesio y
el berilio, con
densidades por
debajo de 2 𝑔
𝑐𝑚3
5. Metales No Ferrosos Pesados.
Estaño.
Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre. Suele
encontrarse concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser
bastante baja (del orden del 0,02%).
Casiterita (SnO2).
Pureza: 87%
6. Metales No Ferrosos Pesados.
Estaño.
Estaño.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
•Plateado
• Dúctil
• Maleable
• No se oxida
fácilmente con el aire
• Resistente a la
corrosión
• En caliente, frágil y
quebradizo
•La fabricación de hojalata
• Disminuir la fragilidad del
vidrio
• Sus compuestos se usan
para fungicidas, tintes,
dentífricos
y pigmentos
• Etiquetas
• Recubrimientos de acero
Las aleaciones de
estaño contienen
generalmente:
Hojalata (Fe+Sn)
Bronce (Cu+Sn)
Darcet y Cerrolow
(Sn+Pb+Bi)
7. Proceso de Obtención del Estaño.
La casiterita se tritura (1)
y muele (2) en molinos
adecuados.
Se introduce en una cuba
con agua (3) en la que se
agita. Por decantación, el
mineral de estaño (que es
más pesado), se va al
fondo y se separa de la
ganga.
Se introduce en un horno (4), donde se oxidan los posibles sulfures de estaño que hay
en el mineral y se transforman en óxidos.
La mena de estaño, en forma de óxido, se introduce en un horno de reverbero (5)
donde se produce la reducción (transformación de óxido de estaño a estaño),
depositándose el estaño en la parte inferior y la escoria en la superior.
Finalmente, para obtener un estaño con porcentaje del 99% es necesario someterlo a
un proceso electrolítico (6).
8. Metales No Ferrosos Pesados.
Cobre.
El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse
en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con
otros elementos.
Cobre Nativo (Cu)
Pureza: 99.95%
9. Metales No Ferrosos Pesados.
Cobre.
También se encuentran en otros minerales en la superficie de la tierra junto con el
mineral de cobre nativo, estos minerales están en forma de sulfurados y oxidados,
entre los cuales se encuentran:
Calcopirita(CuFe𝑆2)
Pureza: 34%
Calcosina (𝐶𝑢2 𝑆)
Pureza: 79.8%
Sulfuros
11. Metales No Ferrosos Pesados.
Cobre.
Cobre.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
•Rojizo
• Blando
• Dúctil
• Maleable
• Tenaz
• Conductor térmico
• Alta resistencia a la
corrosión
• Excelente conductor de
la electricidad
•Fabricación de cables
eléctricos
• Componentes de coches
y Camiones (tuercas,
tornillos…)
• Construcción y
ornamentación
• Monedas
• Hélices de barcos,
turbinas…
Las aleaciones del cobre
forman:
• Bronce ( Cobre-Estaño )
• Latón ( Cobre-Zinc )
• Alpaca ( Cobre-Níquel-
Zinc )
• Cuproaluminio ( Cobre-
Aluminio )
• Cuproníquel ( Cobre-
Níquel )
12. Proceso de Obtención del Cobre.
Se emplea cuando el contenido en cobre del
mineral es inferior al 10%.
El procedimiento consiste en triturar todo el
mineral y añadirle ácido sulfúrico.
Luego, mediante un proceso de electrólisis,
se obtiene el cobre.
Se utiliza cuando el contenido de cobre
supera el 10%. En caso contrario, será
necesario un enriquecimiento o
concentración.
Es el proceso que más se emplea y es
análogo al usado para el estaño.
Existen dos métodos de obtención del cobre: por vía húmeda y
por vía seca.
Vía Húmeda.
Vía Seca.
13. Proceso de Obtención del Cobre.
Proceso de Obtención Por Vía Seca
a) El mineral de cobre (1) se tritura (2) y se pulveriza en un molino de bolas (3), un cilindro con agujeros muy finos, por
donde saldrá el mineral pulverizado, con unas bolas de acero.
b) Para separar la mena de la ganga, se introduce el mineral en polvo en un depósito lleno de agua (4) y se agita. El
mineral, más pesado, se irá al fondo, mientras que la ganga flotará y se sacará por arriba.
c) El mineral concentrado se oxida parcialmente (sólo el hierro, no el cobre) en un horno (5). Se suele colocar en una
cinta transportadora metálica que se mueve lentamente al mismo tiempo que se calienta la mena. Así se consigue
separar el hierro del cobre.
d) Se funde en un horno de reverbero (6), añadiéndole fundente (sílice y cal) para que reaccione con el azufre y el
óxido de hierro y forme la escoria. El cobre aquí obtenido (7) tiene una pureza aproximada del 40 % y recibe el nombre
de cobre bruto o cobre blíster.
Si se quiere obtener un cobre de pureza superior al 99,9 % (9), es necesario un refinado electrolítico en la cuba (8).
14. Proceso de Obtención del Cobre.
Proceso de Obtención Por Vía Húmeda
Mineral de
Cobre
Trituración
Acido
Sulfúrico
Electrolisis Cobre
15. Metales No Ferrosos Pesados.
Cinc.
Es conocido desde la más remota antigüedad, pero no se consiguió aislarlo
de otros elementos y, por tanto, obtenerlo en estado puro hasta el siglo XVII.
Los minerales más empleados en la extracción del cinc son:
Blenda (𝑍𝑛𝑆)
Pureza: 40-50%
Calamina (SiO4Zn2−H2O)
Pureza: menor 40%
16. Cinc.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
• Color blanco azulado
• Es muy resistente a la
oxidación y corrosión en el
aire y en el agua, pero poco
• resistente al ataque de ácidos
y sales.
• Tiene el mayor coeficiente de
dilatación térmica de todos
los metales.
• A temperatura ambiente es
quebradizo, pero entre 100 y
150 °C es muy maleable.
•La fabricación de hojalata
• Joyería de fantasía
• Galvanizado de lamina de
acero
• Baterías
• fabricación de pinturas
Las aleaciones de
Cinc contienen
generalmente:
• Latón (Cu+Zn)
• Plata alemana
(Cu+Ni+Zn)
• Zamak (Al+Cu+Zn)
Metales No Ferrosos Pesados.
Cinc.
17. Proceso de Obtención del Cinc.
Al igual que ocurría con el cobre, dependiendo de la concentración del mineral de cinc
se emplean dos procedimientos de obtención:
vía seca (concentraciones mayores del 10%)
vía húmeda (concentraciones inferiores al 10%)
18. Metales No Ferrosos Pesados.
Plomo.
Se empieza a utilizar, aproximadamente, en el año 5000 a. C., adquiriendo gran
importancia durante el periodo romano y a partir del siglo xix.
Para la obtención del plomo suele emplearse como material de partida la galena, que se
enriquece previamente mediante procesos de trituración y molienda, que separan la
ganga y otros elementos presentes.
Galena (𝑆𝑃𝑏)
Pureza: 86.6%
20. Metales No Ferrosos Pesados.
Plomo.
Plomo.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
• Grisáceo-blanco muy
brillante
• Muy blando y maleable
• Buen conductor térmico y
eléctrico
• Se oxida con facilidad
• Reacciona con los ácidos
lentamente o formando
capas protectoras
(oxidación
• superficial)
• Forma compuestos
solubles venenosos
Pb(OH)2
• Revestimiento de cables
eléctricos
• Municiones de Armas
• Baterías
• Pigmentos para pinturas
• Tubos de cañería (en desuso)
• Barreras ante radiaciones
nucleares
• Soldadura
• Cojinetes
• Tipografías
• Fusibles eléctricos
Las aleaciones del cobre
forman:
• Darcet y Cerrolow
(Sn+Pb+Bi)
• Plomo Duro (Pb+Sb)
• Metal antifricción
(Pb+Sb+Sn+Cu)
21. Proceso de Obtención del Plomo.
Básicamente la obtención del plomo consta de 4 fases:
22. Metales No Ferrosos Ligeros.
Aluminio.
El aluminio es uno de los principales componentes de la corteza terrestre, en una
proporción del 8% en peso. No obstante, en la Naturaleza no se encuentra libre,
sino en forma de óxido (alúmina, Al2O3) , integrando una serie de minerales, tales
como:
Cianita (Al2SiO5)
Pureza: 63.2%
Bauxita (Al2O3∗nH2O)
Pureza: 50-70%
23. Metales No Ferrosos Ligeros.
Aluminio.
Aluminio.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
•Ligero
• Inoxidable al aire
• Dúctil
• Muy maleable
• Tenaz
• Conductor térmico
• Conductor eléctrico
• Resistente a la
corrosión
• Construcción
• Medios de transporte
• Industria mecánica
• Industria eléctrica y
electrónica
• Industria Aeroespacial
• Hogar, oficina…
• Industria Alimenticia
Las aleaciones del cobre
forman:
•Duraluminio ( Aluminio-
Bronce )
• Aluminio + Magnesio
• Aluminio + Cobre + Silicio
• Alnico ( Aluminio-Níquel-
Cobalto )
24. Proceso de Obtención del Aluminio.
El método Bayer es el más empleado por resultar el más económico. Consta de dos
fases:
Obtención de la alúmina
1. La bauxita se transporta desde la mina
al lugar de transformación (cerca de
puertos, ya que la mayoría se importa).
2. Se tritura y muele hasta que queda
pulverizada.
3. Se almacena en silos hasta que se vaya
a consumir.
4. En un mezclador se introduce bauxita
en polvo, sosa cáustica, cal y agua
caliente. Todo ello hace que la bauxita se
disuelva en la sosa.
5. En el decantador se separan los residuos
(óxidos que se hallan en estado sólido y
no fueron atacados por la sosa).
25. Proceso de Obtención del Aluminio.
11. Se disuelve la alúmina en criolita fundida
(F6AlNa3), que protege al baño de la
oxidación, a una temperatura de unos 1 000
°C, y se la somete a un proceso de electrólisis
que descompone el material en aluminio y
oxígeno.
La obtención del aluminio a partir de la
bauxita, precisa de gran cantidad de energía,
por lo que es importante su
reciclado
26. Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal
estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de
metales industriales. El titanio se obtiene industrialmente a partir de:
Metales No Ferrosos Ligeros.
Titanio.
Ilmenita (FeTiO3)
Pureza: 56.66%
Rutilo (𝑇𝑖𝑂2)
Pureza: 77.5%
27. Metales No Ferrosos Ligeros.
Titanio.
Titanio.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
•Resistente a la
oxidación
• Ligero
• Tenaz
• Resistencia a la
Tracción
• Alta resistencia a la
corrosión
• Poca conductividad
• Frágil en frío, pero
muy dúctil
y maleable al rojo vivo
• Estructura y elementos de
máquinas
en aeronáutica
• Herramientas de corte
• Aletas para turbinas
• Pinturas antioxidantes
• Recubrimiento de edificios
• Odontología
• Unión de huesos y de
articulaciones
Las aleaciones del cobre
forman:
•Ti grado 1, 2, 3
• Ti grado 5 y 9
• Ti grado 7,11 y 12
• Ti Beta-C
28. Proceso de Obtención del Titanio.
Es un proceso complejo que encarece extraordinariamente el producto final.
Se emplea casi exclusivamente el método Kroll, que consta de tres fases:
29. Metales No Ferrosos Ultraligeros.
Magnesio.
Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2% de la corteza
terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar.
Magnesita (MgCO3)
Pureza: 47.8%
31. Metales No Ferrosos Ultraligeros.
Magnesio.
Magnesio.
Propiedades Aleaciones
Aplicaciones
•Maleable
• Poco dúctil
• Potente relajante
muscular
• Más resistente que el
aluminio
• En estado líquido o
en polvo
es muy inflamable
• El uso principal del metal es
como elemento de aleación del
aluminio.
• El polvo de carbonato de
magnesio
es utilizado por los gimnastas.
• El hidróxido, el cloruro, el
sulfato
y el citrato se usan en
medicina.
Las aleaciones del cobre
forman:
•Magnam ( Magnesio +
Manganeso )
• Magzin ( Magnesio + Cinc )
• Magal (Magnesio + Aluminio )
• Fumagcin (Magnesio + Cinc )
• Fumagal ( Magnesio +
Aluminio )
32. Proceso de Obtención del Magnesio.
Existen dos métodos, dependiendo del mineral de magnesio:
33. FIN DE LA PRESENTACIÓN
Thanks for Watching
Ing. David Antonio Córdoba Jáquez.
