Metalurgia Del Zinc
Metalurgia Del Zinc
Metalurgia Del Zinc
INDICE
1.-INTRODUCCION
2.-DESARROLLO
2.1.-LA METALURGIA DEL ZINC……………………………………………… 6
2.1.1.-Introduccion a la metalurgia………………………………………… 6
2.2.2.-El proceso electrolítico de obtención del zinc……………………… 7
2.2.-USOS DEL ZINC……………………………………………………………. 13
2.3.-DISTRIBUCION DE LAS PRODUCCIONES Y CONSUMOS DE ZINC... 14
3.-CONCLUCION
4.-BIBLIOGRAFIA
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INTRODUCCION
El cinc.
El cinc contribuye de múltiples formas al logro de una mejor calidad de vida pues es
un elemento natural que la humanidad ha venido utilizando extensamente desde el siglo
XIII. Se emplea en varias formas médicas y farmacéuticas, como por ejemplo en vendajes,
tabletas antigripales, tratamientos para la piel, bloqueadores solares en crema y loción,
tratamientos para quemaduras y heridas, champús y cosméticos (LATIZA, 2004).
Cada año se utilizan casi diez millones de toneladas de cinc primario y reciclado.
Actualmente el cinc es uno de los materiales más importantes de la sociedad (LATIZA,
2004).
Sancho Martínez, J. P., 2000 recoge los antecedentes históricos del cinc en el
capítulo Metalurgia del cinc perteneciente al libro Metalurgia Extractiva, Vol. II Procesos de
Obtención, como sigue a continuación:
El cinc metálico fue conocido probablemente por los pueblos antiguos. De hecho, hay
referencias que parecen hablar del cinc, al que Strabos llamaba plata falsa, en Misia
(Grecia), donde se encontraron depósitos de blenda y otros sulfuros. También se hallaron
algunos objetos de cinc en diferentes lugares: una estatuilla en Transilvania y un frontal
de fuente en las ruinas de Pompeya. Hay referencias romanas del 200 a. de C. en las que
se puede probar el uso del latón por los romanos e incluso, en los tiempos de Augusto, se
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describe un procedimiento para fabricar latón reduciendo lentamente óxido de cinc en un
crisol lleno de chatarra de cobre.
Un escritor chino del siglo VII habla del uso del cinc y de cómo hacerlo maleable
para fabricar monedas y espejos. En la India hay referencias que dicen que, conocido desde
antes, se fundía comercialmente en el siglo XIV. En Zawar aparecen multitud de restos
metalúrgicos y mineros de metal; en particular, llaman la atención las retortas de barro
cocido, las alargaderas y condensadores y los grandes escoriales y escombreras
encontrados allí, lo cual denota una actividad minera y metalúrgica importante sobre
centenares de miles de toneladas.
Durante los siglos XVII y XVIII se importaron de Asia cantidades importantes de cinc
en placas llamadas spelter. A mediados del siglo XVIII los ingleses importaron de China la
tecnología de fabricación de cinc y montaron en Bristol un horno similar a los utilizados para
vidrio que podía alcanzar 1000ºC; también comienza en Silesia la obtención de cinc a
finales del mencionado siglo en hornos de vidrio en los que se introducían las retortas,
saliendo gases y vapores por la parte alta de la carga a un condensador del que drenaba
el metal a un plato. Los belgas desarrollaron un horno de reverbero con la posibilidad de
cargar varias filas de retortas horizontales con sus correspondientes condensadores
acoplados en la parte externa del horno. El proceso belga se instaló en Estados Unidos a
mediados del siglo XIX.
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La reducción vertical en continuo se desarrolló con los procesos New Jersey y St.
Joseph; sin embargo, la reducción en horno eléctrico comenzó a principios de siglo en
Suecia; no obstante, no fue hasta que el horno St. Joseph, para la producción de óxido de
cinc, se puso en marcha en 1930 que se dispuso de una tecnología bien desarrollada. Una
buena fabricación de sínter y la condensación del cinc mediante salpiqueo de metal fundido
permitieron la obtención de metal, a escala comercial, en ambos procesos.
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DESARROLLO
Introducción a la metalurgia.
La metalurgia extractiva toma el mineral tal cual viene de la mina. De forma general,
entonces, el mineral debe ser tratado para liberar las fases minerales valiosas, mena, de
las no valiosas, ganga. Esto se hace a través de una serie de operaciones conocidas como
preparación del mineral o metalurgia. Este grupo de operaciones incluye la reducción de
tamaño, por trituración y molienda, para permitir una separación fácil de las diferentes fases
minerales, seguida por una o más operaciones de clasificación y concentración pensadas
para distinguir y separar las partículas minerales valiosas del resto de partículas basándose
en alguna propiedad física como densidad, magnetismo, electricidad o energía superficial.
En este último caso, cuando se modifica el comportamiento superficial del sólido, la
operación se denomina flotación y se aplica a menudo en la concentración de minerales.
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La extracción por vía húmeda o hidrometalurgia se efectúa generalmente por una
secuencia de etapas que contempla: la lixiviación del metal valioso a partir del mineral
utilizando un reactivo acuoso, la purificación y/o concentración de la disolución y la
precipitación del metal mediante métodos químicos o electroquímicos.
La extracción puede continuarse con el afino o refino. Con esta nueva etapa de
tratamiento se persigue un ajuste en la concentración de impurezas, lo cual se realiza a
través de métodos pirometalúrgicos o electroquímicos. El refino pirometalúrgico es,
normalmente, una oxidación de impurezas seguida de una desoxidación cuidadosa del
metal puro, aunque a través de esta posibilidad de vía seca es difícil alcanzar un grado de
pureza elevado. Así, cuando se requiere una pureza extrema es necesario aplicar, algunas
veces, técnicas complementarias como las de alto vacío. Otras veces, el afino por
destilación es suficiente. Sobre todo, con los metales muy reactivos, se suelen aplicar
técnicas que se han dado en llamar de preafino. En este caso, el metal se afina cuando se
encuentra todavía formando un compuesto sin reducir, lo cual se consigue por etapas de
tratamiento hidrometalúrgico o bien utilizando destilación fraccionada. Entonces, se obtiene
un compuesto muy puro que es tratado con técnicas de reducción convencionales, por
métodos de descomposición térmica o por electrólisis de sales fundidas
En el caso del cinc existen varios procesos que conducen a la obtención del cinc
metal: procesos de reducción térmica, proceso de retortas horizontales, proceso de retortas
verticales, proceso electrotérmico, proceso ISF y el proceso electrolítico que, actualmente,
acapara la producción de mayor tonelaje de metal produciendo el 85% del cinc mundial
(Sancho Martínez, J. P., 2000).
Sancho Martínez, J. P., 2000 en Metalurgia del cinc, perteneciente al libro Metalurgia
Extractiva, Vol. II Procesos de Obtención, desmenuza minuciosamente el proceso
electrolítico de obtención de cinc y la historia del mismo, de aquí se extraen los siguientes
párrafos que, en síntesis, exponen la historia y en qué consiste el citado proceso.
Las mayores instalaciones de cinc electrolítico llegan a producir entre 250 y 300
miles de toneladas por año de un cinc de calidad 99.995 lo cual se debe a las grandes
mejoras operadas en el proceso, gracias al estudio profundo de sus bases y a los avances
en ingeniería, así como a los procesos de control y análisis aplicados durante los últimos
años.
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El único proceso que puede competir con este procedimiento es el ISF, pero en éste
los hornos mayores sólo han alcanzado los 80 miles de toneladas de cinc y las 40 miles de
toneladas de plomo; sin embargo, la pureza del cinc es baja si no se instala una destilación
fraccionada.
Figura 3.1.- Diagrama de flujo de una planta de electrólisis de cinc (según Huang, Z. (1990):
Lead-Zinc’90. The Minerals, Metals and Materials Society (TMS). Warrendale). Extraída de
Sancho Martinez, 2000. Metalurgia del cinc.
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El diagrama de flujo del proceso hidrometalúrgico de obtención de cinc se representa en la
figura 3.2
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flotación en menas mixtas es flotar primero los minerales de cobre, deprimiendo los de cinc
y plomo. A continuación, se flota la galena, luego la blenda y, a veces, finalmente, la pirita.
La tostación debe efectuarse por encima de los 700ºC, en aire y con continua agitación.
Para mejorar la recuperación del cinc y evitar así pérdidas de metal se efectúa la
lixiviación ácida en caliente (90-95ºC) durante 2-4 horas (Ramachandra Sarma et al., 1976;
Claassen et al., 2002). Bajo estas condiciones no solo se disuelve el cinc sino también el
hierro asociado a la ferrita de cinc (franklinita), obteniéndose una solución rica en cinc que
contiene entre 15-30 g/l de hierro (principalmente en forma férrica) que debe ser eliminado
de la misma (Salinas et al., 2001; Claassen et al., 2002).
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La Compañía Asturiana de Zinc S.A. (1964), junto con dos compañías extranjeras,
una noruega: Norzinc (Det Norske Zinkkompany, 1965) y otra australiana: Electrolytic Zinc
Company of Australasia (Electrolytic Zinc Company of Australasia, 1965) (Claassen et al.,
2002), demostraron que el hierro podía ser precipitado como jarosita, que es un compuesto
sintético cristalino cuya fórmula es M Fe (SO ) (OH) en donde M puede ser Pb, Na, K,
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+ +
NH , etc., añadiendo NH o Na a la disolución, ajustando el pH a 1.5 y fijando una
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temperatura de unos 90ºC. El resto del hierro se puede precipitar a pH 3.5 por
neutralización. La jarosita tiene la ventaja de separarse muy bien de la disolución. Con este
método se puede permitir la lixiviación de más hierro, a la vez que se recupera el cinc de
las ferritas aumentando, así, la recuperación de cinc del mineral.
El control del pH, que tiende a bajar como resultado de la formación de ácido
sulfúrico, se hace por adición de tostado, es decir, de óxido de cinc. Una vez ha precipitado
la jarosita, controlando así el nivel de hierro en disolución, se evacua de los espesadores y
se filtra, procediéndose a su depósito en lugares acondicionados para evitar todo tipo de
contaminación, tanto ácida como metálica. El hierro residual de esta precipitación jarosítica,
que suele quedar en forma ferrosa, bien se reoxida y neutraliza aparte para su eliminación
o bien se envía a la lixiviación neutra. El licor se separa, para purificarle de otros metales,
después de la lixiviación neutra.
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2 FeSO + ½ O + 3 H O → 2 FeOOH + 2 H SO
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Por otro lado, la compañía japonesa Dowa M. instaló en Arika, Japón, otro método
dirigido a un mejor control medioambiental, la precipitación hematítica, utilizada también por
la compañía Ruhr-Zink en Datteln (Alemania). La planta japonesa propuso un tratamiento
de lixiviación del residuo procedente de la etapa de ataque neutro, a una temperatura de
100ºC, utilizando una autoclave en el que se introduce dióxido de azufre, a una presión de
dos atmósferas, para disolver la mayoría de los metales: hierro, cinc, cobre, cadmio, etc.
De la disolución se precipitan los metales más nobles, como el cobre, con sulfuro de
hidrógeno. La disolución se neutraliza con cal, para eliminar sulfato como yeso, y a pH 5 se
precipitan los metales presentes incluyendo el germanio y el arsénico. Posteriormente, en
una autoclave de titanio, se procede a la oxidación con oxígeno gas, a alta temperatura
(200ºC) y presión, precipitando un mineral artificial de hierro, el hematites.
En un paso posterior, con más adición de cinc, se precipitan Cd, Tl y Ge, lo que se
produce a pH 3 y 70-80ºC. Parece ser que el As activa el cinc en polvo aumentando su
selectividad y eficacia. Por ello se adicionó, a veces, en forma de óxido; su peligrosidad
hizo que se cambiara por Sb y entonces las condiciones varían ligeramente: a 65-75ºC, se
precipitan Cu, Ni y Co juntos con algo de Cd. Se filtra y la disolución se trata con más cinc
en polvo para precipitar el resto de Cd y los otros metales.
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Con minerales más cargados en algunos de estos metales, ciertas plantas, han
tenido que desarrollar métodos de precipitación especiales así como prácticas para la
precipitación selectiva de metales, como el cadmio, a una determinada temperatura y previa
precipitación de los demás metales.
La falsa entrada de aire en los citados hornos de inducción puede provocar la formación de
grasos u óxidos de cinc y espumas (2-2.5%), que en forma de sólidos permanecen flotando
sobre el cinc fundido. Para favorecer la separación de ambas fases se adiciona cloruro
amónico (Española del Zinc, S. A., 2004)
En el gráfico de sectores de la figura 3.3 se resumen los diferentes usos industriales del
Zinc.
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Prácticamente la mitad del metal se usa en galvanización y en el recubrimiento del
acero por las distintas tecnologías que incluyen el uso de aleaciones mixtas cinc-aluminio.
A continuación se sitúa la fabricación de latones y bronces; después los compuestos
químicos y los semimanufacturados.
En cuanto a los usos finales del cinc, la construcción consume el 45%, el transporte
un 25%, maquinaria y equipo un 11%, infraestructuras públicas un 10% y baterías eléctricas
y otros el 9% restante (Sancho Martínez, J. P., 2000).
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CONCLUCION
Según iremos estudiando veremos que estos procesos son de vital importancia
ya que nos ayudara a determinar la composición del mineral a usar que después
de los procesos lograremos obtener el metal.
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BIBLIOGRAFIA
http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/11036/Tasm04de16.pdf?sequence=4
https://es.scribd.com/doc/55497237/EXTRACCION-DEL-ZINC
https://ocw.unican.es/pluginfile.php/1060/course/section/1242/Bloque%203.2%20zinc.pdf
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