Fundición
La fundición es un proceso de aplicar calor al mineral para extraer un metal base . [1] Es una forma de metalurgia extractiva . Se utiliza para extraer muchos metales de sus minerales, incluidos plata , hierro , cobre y otros metales básicos . La fundición utiliza calor y un agente químico reductor para descomponer el mineral, expulsando otros elementos como gases o escoria y dejando atrás la base metálica. El agente reductor es comúnmente una fuente de carbono como combustible fósil , como el coque , o, en épocas anteriores,carboncillo . [2] El oxígeno del mineral se une al carbono a altas temperaturas debido a la menor energía potencial de los enlaces en el dióxido de carbono ( CO 2 ). La fundición se realiza principalmente en un alto horno para producir arrabio , que se convierte en acero .
La fuente de carbono actúa como un reactivo químico para eliminar el oxígeno del mineral, produciendo el elemento metálico purificado como producto. La fuente de carbono se oxida en dos etapas. Primero, el carbono (C) se quema con oxígeno (O 2 ) en el aire para producir monóxido de carbono (CO). En segundo lugar, el monóxido de carbono reacciona con el mineral (por ejemplo, Fe 2 O 3 ) y elimina uno de sus átomos de oxígeno, liberando dióxido de carbono ( CO 2 ). Después de sucesivas interacciones con el monóxido de carbono, se eliminará todo el oxígeno del mineral, dejando el elemento de metal en bruto (por ejemplo, Fe). [3] Como la mayoría de los minerales son impuros, a menudo es necesario utilizar un fundente , comopiedra caliza (o dolomita ), para eliminar la ganga de roca que la acompaña como escoria. Esta reacción de calcinación también emite frecuentemente dióxido de carbono.
Las plantas para la reducción electrolítica de aluminio también se denominan generalmente fundiciones de aluminio .
La fundición implica más que simplemente fundir el metal de su mineral. La mayoría de los minerales son el compuesto químico del metal y otros elementos, como oxígeno (como óxido ), azufre (como sulfuro ) o carbono y oxígeno juntos (como carbonato ). Para extraer el metal, los trabajadores deben hacer que estos compuestos experimenten una reacción química. Por tanto, la fundición consiste en utilizar sustancias reductoras adecuadas que se combinan con esos elementos oxidantes para liberar el metal.
En el caso de sulfuros y carbonatos, un proceso llamado " tostado " elimina el carbono o azufre no deseado, dejando un óxido, que puede reducirse directamente. El tostado se realiza habitualmente en un entorno oxidante. Algunos ejemplos prácticos:
La reducción es el paso final a alta temperatura en la fundición, en el que el óxido se convierte en el metal elemental. Un entorno reductor (a menudo proporcionado por el monóxido de carbono, producido por la combustión incompleta en un horno sin aire) extrae los átomos de oxígeno finales del metal crudo. La temperatura requerida varía en un rango muy amplio, tanto en términos absolutos como en términos del punto de fusión del metal base. Ejemplos:
