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Capítulo 2:

 Obtención de metales a partir de minerales

Esquema general

La mayor fuente de los metales está constituida por los minerales que se presentan en los yacimientos, aunque junto a ellos hay que considerar el reciclado de los mismos en forma de chatarra que aportan una cantidad considerable de productos.

La concentración en metal de una mena varía mucho según de qué metal se trate y se puede citar como caso extremo, los minerales de hierro con el 60 % p. ej. de Fe y los de oro con 3-5 g Au/t. La forma como se presenta el metal es variable desde el estado elemental a compuestos complejos en que intervienen varios metales en la misma fórmula.

Las etapas en la obtención del metal a partir de la zafra se indican simplificadas en la figura 1. Hay en primer lugar las etapas de trituración o liberación de los componentes valiosos y la ganga, una segunda fase es la de enriquecimiento o concentración física hasta lograr un producto comercial. Este producto puede seguir varios caminos: electrometalurgia, pirometalurgia, o hidrometalurgia.

Pureza de los productos o metales obtenidos

Las propiedades físicas (conductividad eléctrica, ductibilidad, maleabilidad, función, etc.) de los metales dependen mucho de las impurezas (As, Sb, Bi, S, P, Cd, Pb, Fe) en cantidades mínimas. Debido a esto la mayoría de los metales corrientes se obtienen con purezas superiores al 99,9 % (p. ej. 99,99 % el cinc, 99,98 % para el plomo, 99,8 % para el cobre). Si en lugar de usar el metal se usan sus óxidos o sales se presentan situaciones análogas pues la calidad del producto puede venir muy afectada por las microcantidades de elementos extraños, p. ej. en los pigmentos para pinturas. Un caso extremo es el uso de los metales de interés nuclear en que sus especificaciones admiten algunas unidades o decenas de partes por millón de impurezas en el producto acabado.

Para la mayoría de los metales la purificación se logra por procesos de refino en seco o más corrientemente con la introducción de un paso de electrolisis, para purificación del metal introducido como ánodo, o por deposición del metal a partir de una solución pura. Este líquido se ha purificado de todos los elementos de interferencia, recurriendo a su precipitación en la mayoría de los casos, y modernamente se empieza a utilizar la extracción con disolventes que tan buenos resultados dio en la obtención del uranio de pureza nuclear.

proceso de metalurgia

Hidrometalurgia

Dado que la extracción con disolventes es un proceso por vía húmeda, interesa dedicar una atención especial a la hidrometalurgia. En esta rama, la obtención del metal o de su producto base se hace por vía húmeda en una sucesión de pasos de: lixiviación o solubilización del metal en cuestión, separación de los líquidos fértiles y los sólidos agotados, y recuperación de metal a partir de los líquidos.

La lixiviación se realiza por medio de ácidos o bases según el proceso o metal en consideración. En los procesos ácidos, el más utilizado es el ácido es el ácido sulfúrico por su precio y disponibilidad, también se hace, a veces, uso de la oxidación de bacterias de los sulfuros que puedan existir en el mineral. El líquido resultante de la lixiviación contiene muchas impurezas, pues en la mayoría de los casos el proceso no es selectivo, además están los sólidos residuales del ataque. En gran parte de los casos se realiza una separación de estos sólidos y líquidos antes de pasar a recuperar el metal, para ello se hacen filtraciones y/o decantaciones con un líquido de lavado del sólido residual.

La concentración en metal del líquido fértil depende de la ley del producto de alimentación y puede variar desde más de 100 g/l p. ej. para cinc a varios mg/l como en el caso corriente en el oro o en el uranio. Los líquidos concentrados (Zn, Cu p. ej.) pueden pasar a un proceso de deposición electrolítica después de una purificación conveniente de las impurezas por reducción con metales más electromagnéticos o por precipitación con reactivos químicos. Con líquidos de concentración intermedia (p. ej. aguas de escombreras de cobre) se recurre a una precipitación química para tener un producto comercial.

Por último, los líquidos muy diluidos se tratan con un paso previo de concentración ya sea por reducción o precipitación del metal junto con un portador; se recurre a la adsorción en carbón activo, en resinas de cambio de ión, o a la extracción con disolventes. En estos últimos procesos se obtiene una solución concentrada y relativamente purificada de la que se precipita el metal o un compuesto de ley elevada.

Los procesos hidrometalúrgicos se han aplicado fundamentalmente a minerales o concentrados de oro, cinc, cobre, uranio, níquel, cobalto, vanadio, cromo, wolframio, aluminio, pero modernamente están tomando cada vez más incremento porque por una parte permite el aprovechamiento de minerales marginales, suministran productos de pureza elevada para la obtención del metal, óxidos o sales, y permiten una mejor recuperación de los subproductos.

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