Procesos redox involucrados en
a) El Cobre: Es un metal muy importante en la industria eléctrica. Es un buen conductor de la electricidad, por lo cual se utiliza en la fabricación de alambres, motores y generadores. El cobre, además, es resistente a la corrosión y, en aleación con el zinc, forma el latón y con estaño el bronce, dos aleaciones de gran utilidad.
El procedimiento empleado para obtener el cobre en
El tratamiento que se aplica para el mineral oxidado se llama lixiviación. Los grandes pedazos del mineral se reducen, por medio de chancadoras, a trozos de poco más de
El tratamiento que sigue el mineral sulfurado se denomina flotación. Lo mismo que para el mineral oxidado, el proceso comienza con la reducción del tamaño del mineral, seguido de una nueva trituración por la llamada vía húmeda a fin de pulverizarlo. El cobre reducido a partículas muy pequeñas se somete al proceso de flotación, con el objetivo de concentrarlo. Para esto se agregan reactivos como aceites minerales o detergentes, haciéndolo pasar luego a las llamadas celdas de flotación, unos depósitos que permiten que el mineral de cobre flote en forma de espuma por un sistema de agitación y aire comprimido.
Después de repetir este proceso se logra un concentrado de entre 35-40% de cobre y 1% de molibdeno, el cual se somete a una flotación diferencial que separa el molibdeno del cobre. La molibdenita una vez secada y tostada en una planta térmica (proceso denominado tostación), se transforma en óxido de molibdeno, que se comercializa.
Para obtener el cobre se sigue un estricto tratamiento de purificación. El mineral concentrado por flotación es conducido a espesadores y filtros que le quitan el agua hasta convertirlo en un polvo negro que después se calienta y funde a
blíster, con un 99% de pureza, según la siguiente ecuación:
Finalmente éste se vierte en moldes donde es refinado electrolíticamente. Mientras más puro es el cobre, tiene mayor capacidad conductiva, que ayuda a la producción industrial.
En la celda electrolítica que se utiliza para la refinación, el cátodo es de cobre de alta pureza y el ánodo, de cobre impuro. El cobre sin purificar contiene metales nobles como el oro y la plata. El medio electrolítico de la celda es una disolución ácida de sulfato de cobre. El procedimiento involucra la oxidación del cobre anódico a ión Cu+2 y la reducción de los iones cúpricos, en el cátodo, según la siguientes semi ecuaciones:
Semi ecuación de oxidación (ánodo): Cu ----> Cu+2 + 2e-
Semi ecuación de reducción (cátodo): Cu+2 + 2e- ----> Cu
Ecuación Global: Cu (ánodo) ----> Cu (cátodo)
b) El hierro: Además del cobre, el hierro es otro valioso metal que se produce en nuestro país en gran cantidad. Los principales yacimientos se encuentran en
La obtención del hierro se inicia con la extracción en la mina pasando luego a una etapa de molienda y clasificación. El alto horno es un reactor de varias decenas de metros de altura, en el que se producen una serie de reacciones hasta lograr hierro metálico.
El mineral de hierro , carbón de coque y piedra caliza se cargan por la parte superior del alto horno. Por la parte inferior, se inyecta aire caliente para facilitar los procesos químicos. Las principales reacciones químicas que ocurren en el alto horno son: la generación de gases reductores, la reducción de los óxidos de hierro y la formación de escorias.
2C(s) + O2(g) ----> 2CO(g)
A estas altas temperaturas, cualquier formación de CO2 es reducida por las capas superiores de coque, según:
C(s) + CO2(g) 2CO(g)
El vapor de agua presente en los gases inytectados reacciona también con el coke, de acuerdo a la siguiente ecuación:
C(s) + H2O(g) ----> CO(g) + H2(g)
Los óxidos de hierro son reducidos por el H2(g) y el CO(g) obteniéndose hierro fundido, según:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) -----> 2Fe(l) + 3CO2(g)
Fe2O3(s) + 3H2(g) -----> 2Fe(l) + 3H2O(g)
La piedra caliza agregada al alto horno participa en la formación de escorias. Con las altas temperaturas, esta se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono, de acuerdo a la siguiente ecuación:
CaCO3(s) -----> CaO(s) + CO2(g)
El óxido de calcio reacciona con las impurezas que acompañan al mineral. Por ejemplo, con el óxido de sicilio para formar la escoria, principalmente silicato de calcio (CaSiO3), según vemos en la ecuación que sigue:
CaO(s) + SiO2(s) -----> CaSiO3
El silicato de hierro es menos denso que el hierro fundido, por lo que se acumula en la base del horno formando una capa sobre el metal que lo protege de reacciones con el aire. Cada cierto tiempo, se remueve para ser aprovechado en otros procesos.
Las escorias son usadas para fabricar cemento y para hacer carreteras. El hierro fundido se extrae por las salidas laterales situadas en la base del horno. El metal obtenido se contiene alrededor de un 95% de hierro y el 5% restante se compone de impurezas como C,P,Mn y Si. La principal utilidad del hierro es la fabricación del acero, una aleación de hierro y carbono.
