Procesos industriales

Acerías de Italia en 1958

Los procesos industriales son procedimientos que involucran pasos químicos , físicos , eléctricos o mecánicos para ayudar en la fabricación de un artículo o artículos, generalmente realizados a gran escala. Los procesos industriales son los componentes clave de la industria pesada.

Procesos químicos por material básico principal

Ciertos procesos químicos producen importantes materiales básicos para la sociedad, por ejemplo, ( cemento , acero , aluminio y fertilizantes ). Sin embargo, estas reacciones químicas contribuyen al cambio climático al emitir dióxido de carbono , un gas de efecto invernadero , a través de reacciones químicas, así como a través de la combustión de combustibles fósiles para generar las altas temperaturas necesarias para alcanzar las energías de activación de las reacciones químicas.

Cemento

• Calcinación : la piedra caliza , que está compuesta principalmente de carbonato de calcio fosilizado(CaCO ₃ ), se descompone a altas temperaturas en óxido de calcio utilizable(CaO) y gas de dióxido de carbono ( CO
  2), que se lanza como subproducto . Esta reacción química, llamada calcinación, figura de manera más prominente en la creación de cemento (la pasta dentro del hormigón ). La reacción también es importante al proporcionar óxido de calcio para que actúe como un fundente químico (eliminación de impurezas) dentro de un alto horno .

CaCO ₃ (s) → CaO (s) + CO ₂ (g)

Acero

• Fundición : dentro de un alto horno , el monóxido de carbono (CO) se libera mediante la combustión del coque (un derivado del carbón con alto contenido de carbono) y elimina el oxígeno no deseado (O) de los minerales . CO
  2se libera como subproducto, se lleva el oxígeno y deja el metal puro deseado. Lo más destacado es que la fundición de hierro es cómo se crea el acero (principalmente hierro con pequeñas cantidades de carbono) a partir del mineral de hierro y el carbón extraídos .

Fe ₂ O ₃ (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO ₂ (g) ^[1]

Aluminio

• Proceso Hall – Héroult - El óxido de aluminio (Al ₂ O ₃ ) se funde con coque (C) en unareacción de electrólisis a alta temperatura, produciendo el aluminio puro deseado (Al) y una mezcla de CO y CO
  2.

Al ₂ O ₃ (s) + 3 C (s) → 2 Al (s) + 3 CO (g)

2 Al ₂ O ₃ (s) + 3 C (s) → 4 Al (s) + 3 CO ₂ (g)

Fertilizante

• Proceso Haber : el nitrógeno atmosférico (N ₂ ) se separa, produciendo amoníaco (NH ₃ ), que se utiliza para fabricar todos los fertilizantes sintéticos. El proceso Haber utiliza unafuente de carbono fósil , generalmente gas natural , para proporcionar el CO para la reacción de cambio de agua-gas , produciendo hidrógeno (H ₂ ) y liberando CO
  2. El H ₂ se usa para romper el fuerte triple enlace en N ₂ , produciendo amoníaco industrial .

CH ₄ (g) + H ₂ O (g) → CO (g) + 3 H ₂ (g)

CO (g) + H ₂ O (g) → H ₂ (g) + CO ₂ (g)

N ₂ (g) + 3 H ₂ (g) → 2 NH ₃ (g)

Otros procesos químicos

Artículo principal: proceso químico

• Piroprocesamiento : utilizar calor para combinar químicamente materiales, como el cemento .
• Desinfección : tratamiento químico para matar bacterias y virus.

Electrólisis

Artículo principal: Electrólisis

La disponibilidad de electricidad y su efecto sobre los materiales dio lugar a varios procesos de galvanoplastia o separación de metales.

• Dorado , galvanoplastia , anodización , electrodeposición : depositar un material en un electrodo
• Electropulido : el reverso de la galvanoplastia
• Electroenfoque : similar a la galvanoplastia, pero separando moléculas
• Proceso electrolítico : el proceso genérico de utilizar la electrólisis.
• Deposición electroforética: deposición electrolítica de partículas coloidales en un medio líquido.
• Electrotipado : uso de galvanoplastia para producir planchas de impresión
• Metalizado , enchapado , recubrimiento por rotación : los términos genéricos para dar un recubrimiento metálico a los no metales.

Cortando

• Cizallamiento
• Aserradura
• Corte por plasma
• Corte con chorro de agua : corte de materiales con un chorro de agua a muy alta presión
• Corte de oxiacetileno
• Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
• Mecanizado : el corte mecánico y la conformación del metal que implica la pérdida del material.
• Corte por láser

Metalurgia

Ver también: Fabricación (metal) y Metalurgia

• Fundición y reducción directa: extracción de metales de minerales.
• Forja : la conformación del metal mediante el uso de calor y martillo.
• Fundición : dar forma a un material líquido vertiéndolo en moldes y dejándolo solidificar.
• Fabricación de acero: convertir el "arrabio" de la fundición en acero
• Estampado progresivo : la producción de componentes a partir de una tira o rollo.
• Estampado
• Hidroformado : un tubo de metal se expande en un molde bajo presión
• Pulido con chorro de arena : limpieza de una superficie con arena u otras partículas.
• De soldadura , soldadura fuerte , soldadura - un procedimiento para la unión de metales
• Pulido en tambor : para pulir
• Endurecimiento por precipitación : tratamiento térmico utilizado para fortalecer materiales maleables
• Endurecimiento por trabajo : agrega resistencia a metales, aleaciones, etc.
• Endurecimiento de cejas , endurecimiento diferencial , granallado , creando una superficie resistente al desgaste
• Troquelado : se presiona un "molde" o "troquel" sobre un material plano para cortar, marcar, perforar y dar forma al material.
• Horno de arco eléctrico : procesamiento a muy alta temperatura

Hierro y acero

• Fundición : el proceso genérico utilizado en los hornos para producir acero, cobre, etc.
• Fragua catalana , horno de solera abierta , bloomery , horno regenerativo Siemens - hierro forjado producido
• Alto horno - hierro fundido producido
• Reducción directa: hierro reducido directo producido
• Acero al crisol
• Proceso de cementación
• Proceso Bessemer
• Fabricación de acero con oxígeno básico , proceso Linz-Donawitz

Moldeado

La conformación física de materiales formando su forma líquida usando un molde.

• Fundición , fundición en arena : la conformación de metales o plásticos fundidos mediante un molde.
• Sinterización , pulvimetalurgia : fabricación de objetos a partir de polvo metálico o cerámico.
• Moldeo por soplado como en envases de plástico o en la industria de envases de vidrio : hacer objetos huecos soplándolos en un molde.
• Moldeo por compresión

Separación

Muchos materiales existen en forma impura, la purificación o separación proporciona un producto utilizable.

• Trituración : reduce el tamaño de las partículas físicas (existe entre la trituración y la trituración)
• Flotación por espuma , proceso de flotación : separación de minerales mediante flotación
• Extracción líquido-líquido : disolver una sustancia en otra
• Proceso Frasch : para extraer azufre fundido del suelo

Destilación

La destilación es la purificación de sustancias volátiles por evaporación y condensación.

• Destilación fraccionada , destilación al vapor , destilación al vacío
• Destilación por lotes
• Destilación continua
• Columna de fraccionamiento
• Cono giratorio

Fabricación aditiva

En la fabricación aditiva se va añadiendo material progresivamente a la pieza hasta obtener la forma y el tamaño deseados.

• Modelado de deposición fundida (FDM)
• Estereolitografía (SLA)
• Sinterización selectiva por láser (SLS)
• Fotolitografía

Petróleo y compuestos orgánicos

La naturaleza de una molécula orgánica significa que se puede transformar a nivel molecular para crear una gama de productos.

• Agrietamiento (química) : el término genérico para romper las moléculas más grandes.
• Alquilación : refinado de petróleo crudo
• Proceso Burton - craqueo de hidrocarburos
• Proceso de cumeno : fabricación de fenol y acetona a partir de benceno
• Reacción de Friedel-Crafts , reacción de Kolbe-Schmitt
• Metátesis de olefinas , despolimerización térmica
• Transesterificación : productos químicos orgánicos
• Proceso Raschig para la producción de hidroxilamina : parte del proceso para producir nailon.
• Proceso Oxo : produce aldehídos a partir de alquenos
• Polimerización

Organizado por producto

• Aluminio - ( proceso Hall-Héroult , proceso Deville , proceso Bayer , proceso Wöhler )
• Amoníaco , utilizado en fertilizantes - ( proceso Haber )
• Bromo - ( proceso Dow )
• Cloro , utilizado en productos químicos - ( proceso cloro - álcali , proceso Weldon , proceso Hooker )
• Grasa - ( renderizado )
• Fertilizante - ( proceso de nitrofosfato )
• Vidrio - ( proceso Pilkington )
• Oro - ( oxidación bacteriana , proceso de Parkes )
• Grafito - ( proceso de Acheson )
• Agua pesada , utilizada para refinar productos radiactivos - ( proceso de sulfuro de Girdler )
• Hidrógeno - ( reacción de cambio de gas de agua , reformado con vapor )
• Plomo (y bismuto ) - ( proceso electrolítico Betts , proceso Betterton-Kroll )
• Níquel - ( proceso Mond )
• Ácido nítrico - ( proceso de Ostwald )
• Papel - ( pulpa , proceso Kraft , máquina Fourdrinier )
• Caucho - ( vulcanización )
• Sal - ( proceso Alberger , proceso de evaporación Grainer )
• Cristales semiconductores - ( técnica de Bridgeman , proceso de Czochralski )
• Plata - ( proceso Patio , proceso Parkes )
• Carburo de silicio - ( proceso Acheson , proceso Lely )
• Carbonato de sodio , utilizado para jabón - ( proceso Leblanc , proceso Solvay , proceso Leblanc-Deacon )
• El ácido sulfúrico - ( proceso de cámara de plomo , proceso de contacto )
• Titanio - ( proceso Hunter , proceso Kroll )
• Circonio - ( proceso Hunter , proceso Kroll , proceso de barra de cristal , proceso yoduro )

Una lista por proceso:

• Proceso Alberger , proceso de evaporación Grainer - produce sal a partir de salmuera
• Oxidación bacteriana : se utiliza para producir oro.
• Proceso Bayer - la extracción de aluminio del mineral
• Proceso cloro-álcali , proceso Weldon - para producir cloro e hidróxido de sodio
• Proceso de la barra de cristal , proceso de yoduro - produce circonio
• Proceso Dow : produce bromo a partir de salmuera
• Proceso FFC Cambridge
• Proceso de sulfuro Girdler : para hacer agua pesada
• Proceso Hunter , proceso Kroll : produce titanio y circonio
• Procesamiento industrial : separación de la grasa de los huesos y las proteínas.
• Proceso de cámara de plomo , proceso de contacto - la producción de ácido sulfúrico
• Proceso Mond - níquel
• Proceso de nitrofosfato : varios procesos similares para producir fertilizantes
• Proceso de Ostwald : produce ácido nítrico
• embalaje
• Proceso Pidgeon : produce magnesio, reduciendo el óxido con silicio.
• Reformado con vapor , reacción de cambio de gas de agua : produce hidrógeno y monóxido de carbono a partir de metano o hidrógeno y dióxido de carbono a partir de agua y monóxido de carbono
• Metalización al vacío : un proceso de acabado
• Proceso Perstorp Formox : oxidación del metanol para producir formaldehído

Ver también

• Ingeniería Química
• Producción en masa

Referencias

1. "Alto horno" . Ayuda científica. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2007 . Consultado el 30 de diciembre de 2007 .