Estaño

Se trata de un metal bastante escaso en la corteza terrestre. Afortunadamente, se suele encontrar concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser bastante baja (del orden del 0,02%).


El mineral de estaño más explotado es la casiterita(ver imágen inferior) , en el que este metal se encuentra en forma de óxido (SnO2).

Las características principales del estaño son las siguientes:

El estaño puro tiene un color muy brillante. A temperatura ambiente se oxida y pierde el brillo exterior.

• A temperatura ambiente es muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas de papel de estaño de algunas décimas de milímetro de espesor. Sin embargo, en caliente es frágil y quebradizo.
• Por debajo de –18 °C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo gris. A este proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño.
• Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.


Las aleaciones principales de estaño son:

• Bronce. Es un aleación de cobre y estaño.

• Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño entre el 25 y el 90 %.

• Aleaciones de bajo punto de fusión. Las más importantes son:

– Darcet (25 % Sn + 25 % Pb + 50 % Bi), que funde a los 97 °C.
– Cerrolow (8,3 % Sn + 22,6 % Pb + 44,7 % Bi + 5,3 % Cd + 19,1 % In), que funde a los 47 °C.


Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata (imagen inferior). Consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro. El estaño protege al acero contra la oxidación.

El proceso de obtención del estaño es el siguiente (véase la imágen inferior):

• La casiterita se tritura (1) y muele (2) en molinos adecuados. Luego 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.

• Posteriormente se introduce en un horno (4), donde se oxidan los posibles sulfuros 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).

Cobre

Los minerales de cobre más utilizados en la actualidad se encuentran en forma de cobre nativo, sulfuros (calcopirita y calcosina) y óxidos (malaquita y cuprita) (imágen inferior).

Las características del cobre son las siguientes:

• Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleables (pueden formarse láminas hasta de 0,02 mm de espesor).
• Posee una alta conductividad eléctrica y térmica.

Existen dos métodos de obtención del cobre: por vía seca y por vía húmeda.

• Proceso de obtención del cobre por vía seca.

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. Las fases del proceso pueden verse en la imagen inferior.

a) El mineral de cobre (1) se introduce en la trituradora o machacadora (2). Luego se pasa por un molino de bolas (3) con objeto de pulverizarlo. Este molino consta de un cilindro con agujeros muy finos, por donde saldrá el mineral pulverizado, y unas bolas de acero que giran libremente cuando lo hace el cilindro.

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 llevará a un horno (5), donde se oxidará parcialmente. El objetivo es oxidar el hierro presente, pero no el cobre. Actualmente se suele colocar en una cinta transportadora metálica que se mueve lentamente al mismo tiempo que se calienta la mena. De esta manera se consigue separar el hierro del cobre.

d) A continuación se introduce todo en un horno de reverbero (6), donde se funde. Se le añade fundente (sílice y cal) para que reaccione con el azufre y el óxido de hierro y forme la escoria. El cobre aquí obtenido 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).

• Proceso de obtención del cobre por vía húmeda.


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.






La adición de otros metales no ferrosos al cobre mejora sustancialmente sus propiedades
mecánicas y de resistencia a la oxidación, aunque empeora ligeramente su conductividad
eléctrica y calorífica. Las aleaciones más usadas son: bronce, latón, cuproaluminio, alpaca
y cuproníquel (véase en la imagen inferior).

Aqui vemos un video de el proceso de extracción del cobre:

Cinc

Es conocido desde la más remota antigüedad, pero no se consiguió aislarlo de otros elementos, por lo que no se obtuvo en estado puro hasta el siglo XVII. Los minerales más empleados en la extracción del cinc son la blenda (1ª imagen) y la calamina (2ªimagen).

El cinc posee, fundamentalmente, las siguientes características:

• 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.

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 %) y vía húmeda (concentraciones inferiores al 10 %) (véanse la primera y segunda imagen respectivamente, respectivamente).

Las presentaciones comerciales del cinc más usuales suelen ser las siguientes: en forma de aleación, en estado puro (láminas o chapas de diferente espesor), como recubrimiento de piezas de metal y en forma de óxido.

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. El mineral de plomo más empleado es la galena, que está compuesta de sulfuro de plomo (imágen inferior).

El plomo posee las siguientes características:

• Es muy maleable y blando.
• De color grisáceo-blanco muy brillante cuando está recién cortado. Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato básico que lo autoprotege.
• Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre.



Por su capacidad de resistir bien a los agentes atmosféricos y químicos, el plomo tiene
multitud de aplicaciones, tanto en estado puro como formando aleaciones. Las más
importantes son:

• En estado puro:

– Óxido de plomo. Usado para fabricar pinturas al minio (antioxidantes).
– Tuberías. Está prácticamente en desuso.
– Recubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares (rayos X), etcétera.

• Formando aleación:

– Soldadura blanda, a base de plomo y estaño, empleado como material de aportación.




La obtención del plomo consta básicamente de cuatro fases: enriquecimiento, oxidación de
los sulfuros, reducción del monóxido de plomo y afinado del plomo (tabla inferior).

Otros metales no ferrosos pesados

Además de los metales no ferrosos estudiados anteriormente, existen otros, entre los que cabe resaltar: cromo, níquel, wolframio o tungsteno y cobalto (ver imágen inferior).

Cromo:

Níquel:

Wolframio o Tungsteno:

Cobalto:

Metales no ferrosos ligeros

• Aluminio
• Titanio

Aluminio

Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como componente de arcillas, esquistos, feldespatos, pizarras y rocas graníticas, hasta constituir el 8 % de la corteza terrestre. Desafortunadamente, no se encuentra en la naturaleza en estado puro, sino combinado con el oxígeno y otros elementos. El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita (imágen inferior), que está compuesto por alúmina y es de color rojizo.

Las características del aluminio son las siguientes:



• Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma una película muy fina de óxido de aluminio(Al2O3) que lo protege.
• Es buen conductor de la electricidad y del calor. Se suele emplear en conducciones eléctricas(cables de alta tensión), ya que además pesa poco.
• Es muy maleable (papel de aluminio para envoltorios) y dúctil.



El método Bayer es el proceso de obtención de aluminio más empleado por resultar el
más económico. Consta, tal y como se muestra en la imágen inferior, de dos fases: obtención
de la alúmina y obtención de aluminio.

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).
6. En el intercambiador de calor se enfría la disolución y se le añade agua.
7. En la cuba de precipitación, la alúmina se precipita en el fondo de la cuba.
8. Un filtro permite separar la alúmina de la sosa.
9. La alúmina se calienta a unos 1200 °C en un horno, para eliminar por completo la humedad.
10. En el refrigerador se enfría la alúmina hasta la temperatura ambiente.
11. Para obtener aluminio a través de la alúmina, ésta se disuelve en criolita fundida (que protege al baño de la oxidación), a una temperatura de unos 1000 °C, y se la somete a un proceso de electrólisis que descompone el material en aluminio y oxígeno.

Aquí podemos ver otro preceso de obtención del aluminio:

En cuanto a las clases de aluminio y sus aplicaciones, el aluminio se utiliza normalmente aleado con otros metales con objeto de mejorar su dureza y resistencia. Pero también se comercializa en estado puro (tabla inferior).