Clasificación de los metales no ferrosos

Aunque los productos ferrosos siguen siendo los más utilizados en la actualidad, el resto de metales, es decir, los no ferrosos, son cada día más imprescindibles y se suelen usar en la industria. Clasificacion:

En general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecanica. Por ello se alean con otros metales para mejorar sus propiedades.

Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización son: cobre, aluminio, estaño, plomo, cinc, níquel, cromo, titanio y magnesio.

Metales no ferrosos pesados

Estaño
Mineral bastante escaso, aunque afortunadamente, suele encontrarse concentrado en minas. Resistencia bastante baja (0,02%).

El mineral de estaño más explotado es la casiterita, en el que este metal se encuentra en forma de oxido, SnO2.

Características:

• Tiene un color brillante. A temperatura ambiente se oxida y pierde el brillo.
• A temperatura ambiente es muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas de estaño de pocos milímetros de espesor. Sin embargo, en caliente es frágil y quebradizo.
• Por debajo de -18ºC se convierte en un polvo gris (enfermedad o peste del estaño).
• Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.

Aleaciones del estaño:

• Bronce: aleación de cobre y estaño.


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


• Aleaciones de bajo punto de fusión:

- Darcet: 25% Sn + 25% Pb + 50% Bi , que funde a los 97 ºC.

- Cerrolow: 8,3% Sn + 22,6% Pb + 44,7% Bi + 5,3% Cd + 19,1% In , que funde a los 47 ºC.

Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata, que consiste en, recubrir una chapa de acero con dos capas de muy fino estaño ( el estaño protege al acero).

Proceso de obtención del estaño:

Cobre

Características:

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

Métodos de obténcion del cobre, existen dos procesos:

• Por vía seca. Se utiliza cuando el contenido del cobre en el mineral supera el 10%. Se sigue el siguiente proceso:

- El mineral de cobre se introduce en la trituradora. Luego se pasa por un molino de bolas para pulverizarlo. Este molino está formado un cilindro con agujeros muy finos (por donde sale el mineral pulverizado) y unas bolas de acero que giran libremente cuando lo hace el cilindro.

- Para separar la mena de la ganga se introduce el mineral en polvo en un depósito lleno de agua y se agita. La mena se irá al fondo ( ya que es más pesada) y la ganga flotará y se sacará por arriba.

- El mineral concentrado se llevara a un horno para separar el hierro del cobre. Esto se consigue mediante la oxidación del hierro. Actualmente se usa un cinta metálica para la separación.

- A continuación se introduce todo en un horno de reverbero,donde se funde. Se le añade fundente ( silice y cal) para que reaccione con el azufre y el óxido de hierro forme la escoria. El cobre obtenido aqui posee un pureza del 40% aproximadamente ( cobre bruto o blíster). Si se quiere obtener cobre de pureza superior al 99,9% es necesario un refinado electrolítico en cuba.

• Por vía húmeda. Se emplea cuando el contenido de 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.

Aleaciones.

La adición de otros metales no ferrosos al cobre mejora sus propiedades mecánicas y de resistencia de oxidación, aunque empeora ligeramente su conductividad eléctrica y calorífica.

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 de cinc son:

Características:

• Es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero es 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 150ºC es muy maleable.

Métodos de obtención:

Al igual que ocurre con el cobre, existen dos procesos que dependen de la concentración del mineral de cinc. Los dos procesos son:

• Vía seca (concentraciones mayores del 10%):
  
  

• Vía húmeda (concentraciones inferiores al 10%):
  

Las presentaciones comerciales del cinc más usuales son: 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 empezó a utilizar, aproximadamente, en el año 5000 a.C., adquiriendo gran importancia durante el periodo romano y a partir del siglo XIX. La galena, compuesta de sulfuro de plomo, es el mineral de plomo más empleado.

Características:

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

Aplicaciones:

• En estado puro:

- Óxido de plomo, usado para fabricar pinturas al minio (antioxidantes).

- Tuberías, practicamente en desuso.

- Recubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares (rayos X),.....

• Formando aleación:

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

Obtención:

Otros metales no ferrosos pesados

Metales no ferrosos ligeros

Aluminio

Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como componente de arcillas, equistos, feldepastos, pizarras y rocas graníticas, hasta constituir el 8% de la corteza terreste. Desafortunadamente, no se encuentra en la naturaleza en estado puro, sino combinado con el oxígeno y otros elementos. La bauxita es el mineral del que se extrae el aluminio y, está compuesto por alúmina y es de color rojizo.

Características:

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

Obtención:

El método Bayer es el más empleado a la hora de obtener aluminio. En esto consiste:

1. Se lleva la bauxita al lugar de transformación (cerca de puertos, ya que se suele importar).
2. Se tritura y muele hasta que que quede 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. Esto hace que la bauxita se disuelva en la sosa.
5. En el decantador se separan los residuos (óxidos sólidos no eliminados 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 alumina se precipita al fondo de la cuba.
8. Un filtro separa la alúmina de la sosa.
9. Se calienta la alúmina a 1200 ºC para eliminar la humedad.
10. Se enfria la alúmina hasta temperatura ambiente en el refrigerador.
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 ºC, y se la somete a un proceso de electrólisis que la descompone en aluminio y oxígeno.

Clases y aplicaciones:

Titanio

Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro. Los minerales de los que se obtiene el titanio son el rutilo y la ilmenita.

Características:

• Es un metal blanco plateado que resite mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable.
• Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del acero, pero tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 ºC.

Obtención:

En la actualizad se suele emplear exclusivamente el método Kroll, que consiste en:

Aplicaciones:

• Se utiliza como sustituto de huesos y cartílagos en cirugía.
• Se utiliza mucho (aleado con aluminio) en la fabricación de estructuras y elementos de máquinas en aeronáutica (aviones, cohetes, misiles...).
• Se emplea en la fabricación de herramientas de corte.
• En forma de óxido y pulverizado, se emplea para la fabricación de pinturas antioxidantes.
• Recubrimiento de edificios (ej: museo Guggenheim de Bilbao).

Aleaciones:

Se suele alear con el aluminio, cromo, vanadio y molibdeno para mejorar sus propiedades físicas.

Metales ultraligeros

Magnesio

Los minerales de magnesio más importantes son: carnalita (es el más empleado y se halla en forma de cloruro de magnesio, que se obtiene del agua de mar), dolomita y magnesita

Características:

• En estado líquido o en polvo es muy inflamable.
• Tiene un color blanco, parecido al de la plata. Es maleable y poco dúctil.
• Es más resistente que el aluminio. Se emplea en aeronáutica.

Obtención:

Impacto medioambiental

La evaluación y valoración del impacto medioambiental producido por la extracción, transformación, fabricación y reciclado de productos no ferrosos constituye una técnica generalizada en todos los paises industrializados y especialmente en la Unión Europea.

a) Durante la extracción de los minerales. Si esta extracción se realiza a cielo abierto, el impacto todavía puede ser mayor, ya que puede afectar a determinados hábitats.
b) Durante la obtención de los distintos metales. Tenemos diversos tipos de impactos que veremos en la siguiente tabla.
c) Durante el proceso de reciclado. El impacto medioambiental es mucho menor, pero también es importante.

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