Iv metales no ferrosos

PROCESOS DE CONFORMADO DE MATERIALES

Iv Metales no ferrosos

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?

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?

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

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%


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)

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).


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%


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 (𝐶𝑢2𝑆) Pureza: 79.8%

Sulfuros


Cobre.

Óxidos

Cuprita (𝐶𝑢2𝑂) Pureza: 88.8%

Malaquita (Cu𝐶𝑂3 ∗ Cu(𝑂𝐻)2) Pureza: 57.3%


Cobre.

Cobre.


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 )

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.


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).


Proceso de Obtención Por Vía Húmeda

Mineral de Cobre

Trituración Acido

Sulfúrico Electrolisis Cobre


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%

Cinc.


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)


Cinc.

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%)


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%


Plomo.

Anglesita (SO4Pb) Pureza: 74%

Cerusita (CO3Pb) Pureza: 77.5%


Plomo.

Plomo.


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)

Proceso de Obtención del Plomo.

Básicamente la obtención del plomo consta de 4 fases:

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%


Aluminio.

Aluminio.


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 )

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).

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

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:


Titanio.

Ilmenita (FeTiO3) Pureza: 56.66%

Rutilo (𝑇𝑖𝑂2) Pureza: 77.5%


Titanio.

Titanio.


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

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:

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%


Magnesio.

Dolomita ([CaMg(CO3)2]) Pureza: 17.5%

Carnalita (KMgCl3· 6H2O3) Pureza: 34.2%


Magnesio.

Magnesio.


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 )

Proceso de Obtención del Magnesio.

Existen dos métodos, dependiendo del mineral de magnesio:

FIN DE LA PRESENTACIÓN

Thanks for Watching

Ing. David Antonio Córdoba Jáquez.

Iv metales no ferrosos

Engineering

Transcript of Iv metales no ferrosos