metalurgia

Metalurgia
La metalurgia es la ciencia y técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión. Además de relacionarse con la industria metalúrgica.

Historia
Regiones productoras de metales en la Edad Antigua en Oriente Próximo. Se muestran marcadas las áreas de prevalencia del bronce arsenioso y del bronce de estaño durante el III milenio a. C.Alrededor del año 3500 a. C. ya existía la metalurgia del hierro esponjoso; el hierro colado no se descubrió hasta el año 1600 a. C. Algunas técnicas usadas en la antigüedad fueron el moldeo a la cera perdida, la soldadura o el templado del acero. Las primeras fundiciones conocidas empezaron en China en el siglo I a. C., pero no llegaron a Europa hasta el siglo XIII, cuando aparecieron los primeros altos hornos.

En la Edad Media la metalurgia estaba muy ligada a las técnicas de purificación de metales preciosos y la acuñación de moneda.

El empleo de los metales, característico de la Edad de los metales, es explicable gracias a todos aquellos que me han ayudado que el hombre motivado, por sus nuevas actividades necesitó sustituir las herramientas de piedra, hueso y madera, por otras muchos más resistentes al calor y al frío.

El cobre fue el primer metal descubierto por encontrarse en estado casi puro en la naturaleza y fue trabajado al final del periodo Neolítico. Al principio, se le golpeaba hasta dejarlo plano como una hoja. Después se aprendió a fundirlo con fuego y vaciarlo en moldes, lo que permitió fabricar mejores herramientas y en mayor cantidad.

Se calcula que hacia el tercer milenio antes de Cristo, después de un difícil proceso de extracción, se empezó a trabajar con el hierro. Este requiere, como se sabe, altas temperaturas para su fundición y moldeado porque así es más maleable y resistente.

Los utensilios elaborados con metales fueron: armas, herramientas, vasijas, adornos personales, domésticos y religiosos. El uso de los metales significó un gran avance técnico que repercutió de diversas formas en la conformación de la civilización humana:


Metalurgia extractiva
Área de la Metalurgia en donde se estudian y aplican operaciones y procesos para el tratamiento de minerales o materiales que contengan una especie útil (Oro, Plata, Cobre, etc..), dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarán distintos métodos de tratamiento

El hombre ejerció un mejor dominio sobre la naturaleza.
Se sustituyó el trabajo de la piedra y el hueso.
Se fabricaron azadas y arados de metal para la agricultura.
El trabajo se especializó y diversificó.

Objetivos de la metalurgia
extractivaUtilizar procesos y operaciones simples
Realizar el menor costo posible
Obtener altas recuperaciones (especie de valor en productos de máxima pureza)
Emplear el tiempo mínimo posible
No causar daño al medio ambiente
Etapas de la metalurgia extractiva1.Transporte y Almacenamiento
2.Conminución
3.Clasificación
4.Separación Metal - Ganga (geología)
5.Purificación y Refinación de Productos
Procesos metalúrgicosLos procesos metalúrgicos comprenden las siguientes fases:

Obtención del metal a partir del 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.
Operaciones básicas de obtención de metales:

Operaciones físicas: triturado, molido, filtrado (a presión o al vacío), centrifugado, decantado, flotación, disolución, destilación, secado, precipitación física.
Operaciones químicas: tostación, oxidación, reducción, hidrometalurgia, electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base, precipitación química, electrodeposición, cianuración.

Dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarán distintos métodos de tratamiento. Uno de los tratamientos más comunes es la mena ya que es conveniente en el aspecto económico, consiste en la separación de los materiales de desecho, normalmente entre los materiales hay arcilla y minerales de silicatos, a esto se le puede denominar como ganga. Para ello, es útil el uso del método de la flotación que consiste que durante el proceso que la mena se muele y se vierte en agua que contiene aceite y detergente. Esta mezcla liquida al batir se va a producir una espuma que va a trabajar con la ayuda del aceite las partículas del mineral de forma selectiva y donde va ir arrastrando hacia la superficie de la espuma dichas partículas y dejando en el fondo la ganga.

Otra forma de flotación es el proceso que pueden emplearse las propiedades magnéticas de los minerales, esto se puede hacer por medio de imanes ya que estos minerales son ferromagnéticos, donde atrae al mineral dejando intacto a la ganga.

Para su extracción de la mena se utiliza las amalgamas que es la aleación de mercurio con otro metal o metales. Se disuelve la plata o el oro, contenido en la mena para formar una amalgama liquida, que se separa con facilidad del resto de la mena. Es por ello que se usa el oro y la plata se recuperan a través de la destilación del mercurio.

Véase tambiénEdad de Bronce
Edad de Hierro
Anodizado
Electrólisis
Fundición
Galvanizado
Siderurgia
Historia de la siderurgia
Referencias1.↑ Margueron, Jean-Claude (2002). «Los metales utilizados y su origen geográfico». Los mesopotámicos. Madrid: Cátedra. 84-376-1477-5.
2.↑ Chang, Raymond (2007). Química (9ª edición). McGraw-Hill Interamericana.. p.

INTRODUCCIÓN

Toda la materia está formada a partir de unas unidades elementales que existen en un número limitado. estas unidades no pueden ser divididas en partes más sencillas mediante los métodos físicos o químicos usuales. en la naturaleza existe 92 elementos químicos, aunque los físicos han creado 20 elementos más mediante procesos que implican reacciones nucleares. los elementos químicos fueron clasificados por primera vez por Mendelejev siguiendo unas pautas determinadas.

Estos elementos están divididos en tres categorías: metales, no metales y metaloides, aquí destacaremos los elementos metálicos y no metálicos.

De los 112 elementos que se conocen, sólo 25 son no metálicos; su química a diferencia de los no metales, es muy diversa, a pesar de que representa un número muy reducido, la mayoría de ellos son esenciales para los sistemas biológicos (O, C, H, N, P y S). En el grupo de los no metales se incluyen los menos reactivos: los gases nobles. Las propiedades únicas del H lo apartan del resto de los elementos en la tabla periódica.

Los metales en su mayoría provienen de los minerales. Los metales más abundantes en la corteza terrestre que existen en forma mineral son: aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, titanio, y manganeso. El agua de mar es una rica fuente de iones metálicos como Na+, Mg+ y Ca+. La obtención del elemento puro como el hierro, aluminio, entre otros se logra mediante procesos metalúrgicos.

A continuación se desarrollaran algunos aspectos importantes que engloban los elementos químicos: metales y no metales.

CARÁCTER GENERAL DE LOS METALES Y NO METALES

Metales

La mayor parte de los elementos metálicos exhibe el lustre brillante que asociamos a los metales. Los metales conducen el calor y la electricidad, son maleables (se pueden golpear para formar láminas delgadas) y dúctiles (se pueden estirar para formar alambres). Todos son sólidos a temperatura ambiente con excepción del mercurio (punto de fusión =-39 ºC), que es un líquido. Dos metales se funden ligeramente arriba de la temperatura ambiente: el cesio a 28.4 ºC y el galio a 29.8 ºC. En el otro extremo, muchos metales se funden a temperaturas muy altas. Por ejemplo, el cromo se funde a 1900 ºC.

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Los metales tienden a tener energías de ionización bajas y por tanto se oxidan (pierden electrones) cuando sufren reacciones químicas. Los metales comunes tienen una relativa facilidad de oxidación. Muchos metales se oxidan con diversas sustancias comunes, incluidos 02 Y los ácidos.

Se utilizan con fines estructurales, fabricación de recipientes, conducción del calor y la electricidad. Muchos de los iones metálicos cumplen funciones biológicas importantes: hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, cobre, manganeso, cinc, cobalto, molibdeno, cromo, estaño, vanadio, níquel,....

NO METALES

Los no metales varían mucho en su apariencia no son lustrosos y por lo general son malos conductores del calor y la electricidad. Sus puntos de fusión son más bajos que los de los metales (aunque el diamante, una forma de carbono, se funde a 3570 ºC). Varios no metales existen en condiciones ordinarias como moléculas diatómicas. En esta lista están incluidos cinco gases (H2, N2, 02, F2 y C12), un líquido (Br2) y un sólido volátil (I2). El resto de los no metales son sólidos que pueden ser duros como el diamante o blandos como el azufre. Al contrario de los metales, son muy frágiles y no pueden estirarse en hilos ni en láminas. Se encuentran en los tres estados de la materia a temperatura ambiente: son gases (como el oxígeno), líquidos (bromo) y sólidos (como el carbono). No tienen brillo metálico y no reflejan la luz. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: flúor, silicio, arsénico, yodo, cloro.

Comparación DE LOS METALES Y NO METALES


Metales
no metales

Tienen un lustre brillante; diversos colores, pero casi todos son plateados.

Los sólidos son maleables y dúctiles

Buenos conductores del calor y la electricidad

Casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos.

Tienden a formar cationes en solución acuosa.

Las capas externas contienen poco electrones habitualmente trss o menos.
No tienen lustre; diversos colores.

Los sólidos suelen ser quebradizos; algunos duros y otros blandos.

Malos conductores del calor y la electricidad

La mayor parte de los óxidos no metálicos son sustancias moleculares que forman soluciones ácidas

Tienden a formar aniones u oxianiones en solución acuosa.

Las capas externas contienen cuatro o más electrones*.


* Excepto hidrógeno y helio

LOCALIZACIÓN EN LA TABLA PERIÓDICA

Metales

Corresponde a los elementos situados a la izquierda y centro de la Tabla Periódica (Grupos 1 (excepto hidrógeno) al 12, y en los siguientes se sigue una línea quebrada que, aproximadamente, pasa por encima de Aluminio (Grupo 13), Germanio (Grupo 14), Antimonio (Grupo 15) y Polonio (Grupo 16) de forma que al descender aumenta en estos grupos el carácter metálico).

No Metales

Los no metales son los elementos situados a la derecha en la Tabla Periódica por encima de la línea quebrada de los grupos 14 a 17 y son tan solo 25 elementos. (Incluyendo el Hidrógeno). Colocados en orden creciente de número atómico, los elementos pueden agruparse, por el parecido de sus propiedades, en 18 familias o grupos (columnas verticales). Desde el punto de vista electrónico, los elementos de una familia poseen la misma configuración electrónica en la última capa, aunque difieren en el número de capas (periodos). Los grupos o familias son 18 y se corresponden con las columnas de la Tabla Periódica.

ESTADO FÍSICO DE LOS NO METALES MÁS IMPORTANTE

Grupo 1 A: Hidrógeno

Grupo 4A: Carbono

Grupo 5A: Nitrógeno, fósforo

Grupo 6A: Oxígeno, azufre,

Grupo 7A: Flúor, cloro, bromo, yodo.

Hidrógeno

Es un gas incoloro, inodoro e insípido. Poco soluble en agua (2,5 volúmenes/%): la molécula de hidrógeno es muy apolar. Se absorbe muy bien por los metales: el paladio absorbe hasta 850 veces su volumen de hidrógeno. El hidrógeno gas difunde fácilmente a través de los metales y del cuarzo. Es relativamente inerte, pero con un ligero aporte energético se disocia y el hidrógeno monoatómico resultante es muy reactivo: con el oxígeno lo hace de forma explosiva y llama azul pálida. Reacciona con otros muchos elementos: metales alcalinos, alcalinotérreos (excepto berilio), algunos metales del grupo d para formar hidruros metálicos; con los del grupo del nitrógeno forma amoníaco, fosfina; con los halógenos forma los halogenuros de hidrógeno.

Carbono

El carbono es un no metal inodoro e insípido, Es insoluble en la mayoría de los disolventes. Se encuentra en la naturaleza en cuatro formas alotrópicas: nanotubos, fullerenos, grafito y diamante.

El diamante es uno de los materiales más duros (10 en la escala de Mohs), aunque es quebradizo. Es incoloro. Su conductividad térmica es alta. No conduce la corriente. Es insoluble en disolventes líquidos.

El grafito es muy blando y quebradizo, de tacto resbaladizo. Su color va del gris mate al acerado. Es la forma más abundante. Es insoluble en disolventes líquidos.

Los fullerenos son nuevas formas sólidas de un número finito de átomos de carbono. Realmente es la única forma de carbono puro.

Los nanotubos son materiales frágiles, dependiendo de la estructura unos pueden conducir la corriente como los metales y otros no; semiconductor o metal según la geometría. Tienen un alta conductividad térmica a lo largo del tubo y muy baja en dirección perpendicular.

Nitrógeno

A temperatura ambiente, es un gas incoloro, inodoro e insípido, no combustible, diamagnético, en estado líquido también es incoloro e inodoro y se parece al agua. El nitrógeno sólido es incoloro y presenta dos formas alotrópicas.


Fósforo

Hay por lo menos 6 clases de fósforo (alótropos); los más importantes son: blanco (o amarillo), rojo, negro y violeta.

El fósforo ordinario es un sólido blanco céreo; cuando es puro es incoloro y transparente. En corte reciente parece amarillento. Es insoluble en agua y soluble en disulfuro de carbono. Arde espontáneamente en el aire con llama blanco-amarillenta, produciendo vapores blancos de pentaóxido de difósforo (P2O5).

El fósforo blanco es un aislante. Brilla en la oscuridad al aire debido a la transformación del P2O3 de su superficie en P2O5, más estable.

El fósforo rojo, es insoluble en agua. Por encima de 700ºC aparece la forma P2, es muy venenoso.

El fósforo violeta (color rojo-violeta) no es una forma importante. Tiene una estructura en capas. No es venenoso.

El fósforo negro tiene un color gris oscuro con brillo metálico. Es escamoso como el grafito y, como éste, conduce la corriente y el calor.


Oxigeno

El oxígeno es el elemento más abundante de la corteza: 50,3% en peso (incluyendo agua y atmósfera). El O2 es la forma alotrópica más abundante del oxígeno. El oxígeno es incoloro, inodoro e insípido. En estado líquido y sólido es azul pálido y fuertemente paramagnético. La solubilidad en agua disminuye con el aumento de la temperatura.

El ozono (O3) (la otra forma alotrópica del oxígeno). Es un gas diamagnético azulado, de olor característico (el que se percibe después de las tormentas con importante aparato eléctrico). Es débilmente soluble en agua. En estado líquido es azul oscuro y en estado sólido es violeta oscuro.

Azufre

El azufre es un sólido amarillo pálido, inodoro, frágil, insoluble en agua y soluble en disulfuro de carbono. En todos los estados, el azufre elemental se presenta en varias formas alotrópicas o modificaciones; éstas presentan una multitud de formas confusas cuyas relaciones no están todavía completamente aclaradas.

La flor de azufre es un polvo fino amarillo que se forma en las superficies frías en contacto con vapor de azufre. El azufre es un mal conductor del calor y de la electricidad.

Flúor

Hombre

Es un gas corrosivo amarillo claro (incoloro en finas capas), venenoso y de olor penetrante. Es inflamable y el fuego no hay forma de apagarse. El flúor es el más electronegativo y reactivo de todos los elementos. Si están finamente divididos, metales, vidrios, cerámicas, carbono e incluso agua y amoníaco, arden con el flúor con llama brillante. Con sustancias orgánicas las reacciones son muy violentas.

Cloro

Es un gas amarillo-verdoso de olor asfixiante, muy tóxico. Es muy activo y reacciona directamente con la mayoría de los elementos (excepto nitrógeno, oxígeno y carbono). En algunos casos (hidrógeno) la reacción es lenta en la oscuridad o a temperatura ambiente, pero en presencia de luz (reacción fotoquímica) o por encima de 250 ºC se da de modo explosivo. Húmedo ataca a todos los metales (excepto tántalo) dando cloruros. Sustituye fácilmente al hidrógeno en las combinaciones hidrocarbonadas mediante reacciones muy vigorosas. Es soluble en agua.

Bromo

Es el único no metal líquido. De color rojo oscuro, pesado (cinco veces más denso que el aire), fluido, que se volatiliza fácilmente a temperatura ambiente, produciendo un vapor rojo de olor muy desagradable, que asemeja al cloro.

En estado sólido es rojo oscuro, y al disminuir la temperatura su color se va aclarando hasta anaranjado rojizo. En estado gaseoso es color naranja a marrón oscuro, persistiendo las moléculas diatómicas hasta los 1500ºC.

Yodo

Es un sólido cristalino, escamoso, de color negro violeta, de brillo metálico, que sublima a temperatura ambiente a gas azul-violeta con olor irritante. El iodo presenta algunas propiedades metálicas. Forma compuestos con muchos elementos (excepto gases nobles, azufre y selenio), aunque es menos activo que los otros halógenos, que lo desplazan de los yoduros. Es un oxidante moderado. En estado líquido es marrón.
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Hiero

Desde 1998, Revista de Metalurgia y Revista Soldadura se funden en una sola publicación. Los temas de soldadura y corte se incluyen en la nueva publicación que conserva el nombre de Revista de Metalurgia.

Publica principalmente trabajos sobre los procedimientos de obtención, fabricación, transformación y reciclado de metales y aleaciones, las propiedades y características tecnológicas de los mismos, así como las diferentes aplicaciones de estos materiales.

METALURGIA

La Metalurgia es la ciencia que trata de la extracción
de los metales apartir de su minerales. Los procesos
se dividen en tres operaciones:
a) Tratamiento preliminar, en el cual el componente
deseado del mineral se concentra y se separan las
impurezas, y el mineral se somete a un tratamiento
posterior.
b) Reducción, en esta operación el compuesto metálico
se reduce a metal libre.
c) Refinación, con la cual obtenemos, mediante
purificación, el producto final, que en algunos casos
posee ciertas propiedades por adición de sustancias.

Mediante estas operacines se extraen metales como
fierro, cobre, plata,sodio, aluminio, uranio, etc., y
no metales como carbono y azufre.

De un mineral es importante conocer la concentración
de los metales que contiene: el tipo de ganga, es
decir, las sustancias indeseables y el costo de la
extracción, ya que debe ser competitivo
comercialmente.

México se ha distinguido tradicionalmente por su
supremacía en la producción minero-metalúrgica de
metales no ferrosos, pues representa el primer lugar
en la producción de plata, el segundo antimonio, el
tercero en bismuto, el cuarto en zinc, molibdeno,
mercurio y arsénico, y el quinto en plomo. Estos datos
corresponden a 1989. el patrimonio minero del país es
tan amplio que participa en algunos casos hasta con el
11% de las reservas mundiales. Esto resulta aún mas
impresionante cuando sabemos que únicamente el 10% de
la posibles zonas mineral de la República ha sido
intensamente explotado.

Nuestro país cuenta con buena parte de los metales no
ferrosos, pero el número de grupos de expertos que
atiende está área es bajo. Lo anterior es la causa de
que hasta ahora, el 60% de la producción minera se
exporte en forma cruda o semielaborada, lo que
provoca la venta de materia prima en altísimos
porcentajes y que más tarde compremos productos
terminados con diferencias de valor agregado hasta de
2000%, como en el caso del cobre.











A continuación se describen aspectos importantes de
varios metales extraídos de minerales.


Aluminio
Mineralogía:
Es el tercer elemento más abundante en la corteza
terrestre, principal componente de materiales como la
arcilla y el granito.
Metalurgia:
Se obtiene de un material llamado bauxia, en el cual
se encuentra en un 28%, y es una mezcla de óxido de
aluminio, fierro y silicio. Para obtener el aluminio,
se calienta el mineral con una solución concentrada de
hidróxido de sodio, con lo cual sólo se disuelve el
óxido de aluminio. Después, por filtración, se separan
las impurezas. Al enfriar y diluir con agua, se
obtiene el óxido de aluminio casi puro en estado
sólido, el cual se utiliza para obtener aluminio por
electrólisis.
El proceso fue desarrolloado por Charles may en 1886;
simultáneamente, en Francia fue descubierto por
Heroult, razón por la cual se denomina proceso
may-heroult.

Cobre
Mineralogía:
El cobre se encuentra el los siguientes minerales:
calcopirita, calcocita y malaquita. Se encuentra en
Durango, Zacatecas y Cananea (Sonora) la mina más
importante de nuestro país.
Metalurgia:
La extracción de este metal se puede realizar por
combustión oxidativa y fundición o por lixiviación,
ayudada por organismos microbianos, seguida por
electrodeposición a partir de disoluciones de Sulfato.

Fierro
Mineralogía:
Este metal se halla en la naturaleza en una
proporción de 1 x 10-4 % en peso, pudiendo encontrarse
ene stado nativo o en minerales como la proustita, la
arginosa, la polibasita, la galena, la pirita y la
blenda.
Metalurgia:
Se obtiene plata en la refinación electrolítica del
cobre. Su extracción es por amalgamación o
cianuración, a partir de los minerales mencionados.

Sodio
Mineralogía:
En nuestro país se cuenta con el desierto de sal
conocido como Salinas de Gurrero, famosas por su
extensión. Se encuentra en el agua de mas como cloruro
de sodio; en la naturaleza no se encuentra libre, por
ser muy reactivo.
Metalurgia:
El sodio metálico se obtiene por electrólisis del
cloruro de sodio fundido.

Uranio
Mineralogía:
El uranio es más abundante que Ag, Hg, Cd, o Bi. Se
encuentra ampliamente distribuido; su principal
mineral es la uraninita, siendo la pechblenda una de
las dos formas en que se puede encontrar. Es un óxido
de composición aproximada UO2.
Metalurgia:
La extracción del uranio se realiza a partir de la
disolución de la uraninita en ácido nítrico,
aprovechando el nitrato de uranilo formado en la
reacción y recuperando compuestos como U308 y uo3 por
precipitación con amoniaco.

8 comentarios - metalurgia

@papesatan +1
Observaciones:

1.- No se le dio un formato adecuado al texto.
2.- No se emiten declaraciones propias del autor.
3.- No se indican las fuentes de consulta.
4.- La página web no demuestra trabajo creativo (enlaces externos, videos, etc.)

Realizar las correcciones antes del 25 de mayo del 2011.
@hybrido
un novato criticando... vale esi el post es mal, pero se ve que le tomo su tiempo.... no se, tiene sus meritos.... o si no pasesen por estos post que en verdad son fuleros!!!!!!
@gilkarim
si me pones imagenes del horno de fundicion imperial +10
@LaNikaKira
Se ve bastante trabajo.
Pon el proceso de obtención metales más completo que encuentres.
Te
Dejo 10, no por el formato, ni por el tiempo, sino que por la cultura que demuestras, aunque como crítica, podrías descentralizar.
Sigue así.