Universidad Católica del NorteFacultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación ZINC YPLOMO Asignatura: Metalurgia I Profesor: Carlos Vicencio Integrantes: Ricardo Alday Ruth Rojas Nataly Pizarro Anne Soublette INDICE DE CONTENIDOS 1. SUMARIO.......................................................................................................................... 5 Parte I...................................................................................................................................... 6 2. INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 6 2.1. Antecedentes históricos...........................................................................................6 2.2 Propiedades generales del zinc................................................................................ 8 2.2.1. Propiedades químicas............................................................................................9 2.2.2. Propiedades físicas..............................................................................................10 2.3. Usos del zinc.........................................................................................................11 2.4. Recursos del zinc............................................................................................................11 2.4.1. Yacimientos y menas de zinc.............................................................................. 11 2.4.2. Minerales de zinc................................................................................................ 12 3. Tratamientos previos de las menas....................................................................................13 3.1. Concentración de menas....................................................................................... 13 3.2. Tostación y sinterización.......................................................................................13 3.2.1. El proceso de tostación........................................................................................14 3.2.2. Sinterización........................................................................................................17 4.4.1. Procesos de reducción térmica...........................................................................23 4.4.2. Proceso de retortas horizontales.........................................................................28 4.4.3. Proceso de retortas verticales.............................................................................30 4.4.4. Proceso Electrotérmico...................................................................................... 33 4.4.5. Horno de Cuba de zinc. Proceso ISF................................................................. 35 5. Recuperación del zinc a partir de chatarras.......................................................................37 6. Compuestos de zinc...........................................................................................................38 7. Polvo de zinc.....................................................................................................................40 8. El zinc, el medio ambiente y la toxicidad......................................................................... 40 9. Conclusiones y discusiones...............................................................................................42 10.................................................................................................................BIBLIOGRAFIA .........................................................................................................................................43 11.............................................................................................................................ANEXOS .........................................................................................................................................44 12.2. Propiedades generales del Plomo........................................................................47 12.2.1. Propiedades químicas........................................................................................48 12.2.2. Propiedades del Plomo......................................................................................49 12.4.1. Yacimientos y menas de plomo.........................................................................53 Fórmula................................................................................................................................. 57 PbSO4................................................................................................................................... 57 Sistema Cristalino................................................................................................................. 57 Rómbico................................................................................................................................ 57 Morfología.............................................................................................................................57 Cristales, granos, estalactitas.................................................................................................57 Dureza................................................................................................................................... 57 3.............................................................................................................................................57 Raya.......................................................................................................................................57 Blanca....................................................................................................................................57 Color......................................................................................................................................57 Incoloro, blanco, gris, amarillento........................................................................................ 57 2 Brillo..................................................................................................................................... 57 Adamantino, sedoso.............................................................................................................. 57 Densidad................................................................................................................................57 6,3..........................................................................................................................................57 Génesis.................................................................................................................................. 57 Secundaria, hidrotermal........................................................................................................ 57 Paragénesis............................................................................................................................57 Galena, Cerusita, Limonita, Pirita.........................................................................................57 Yacimientos...........................................................................................................................57 Sierra de Cartagena - La Unión, El Algar y Mazarrón (Murcia).......................................... 57 Usos.......................................................................................................................................57 Mena de plomo. También llamada “vitriolo de Plomo”........................................................57 Etimología.............................................................................................................................57 De la isla de Anglesy, Gran Bretaña, donde se descubrió por primera vez (Beudant, 1832). ...............................................................................................................................................57 Familia...................................................................................................................................57 Sulfatos, cromatos, molibdatos y volframatos...................................................................... 57 MENAS........................................................................................................................58 AGLOMERACIÓN..................................................................................................... 58 AGLOMERADO......................................................................................................... 58 MATA DE Pb-Cu.........................................................................................................58 ESCORIAS POBRES.................................................................................................. 58 REFINO....................................................................................................................... 58 ESCORIAL.................................................................................................................. 58 14. Efectos del Plomo sobre la salud ...................................................................... 62 16. Efectos ambientales del Plomo.............................................................................. 63 INDICE DE TABLAS. Tabla 2.1. Propiedades químicas del zinc.............................................................................9 Tabla 2.2. Propiedades físicas del zinc................................................................................10 Tabla 2.3. Minerales de zinc más comunes...........................................................................12 Tabla 3.1. Datos operativos de una instalación Dwight-Lloyd.............................................19 Tabla 4.1. Solubilidad del zinc y plomo a distintas temperaturas.........................................36 Tabla 6.1. Oxido de zinc según proceso de obtención..........................................................39 INDICE DE FIGURAS. Figura 2.1. a) Horno inglés para la producción de zinc........................................................7 b) Horno Silesia para la reducción de zinc...........................................................................7 Figura 2.2. Distribución del consumo del zinc por usos industriales....................................11 Figura 3.1. Diagrama de Kellog para el sistema Zn-S-O a 800 y 1200 K............................15 Figura 3.2. Distribución del SO2 en una máquina de sinterización......................................15 Figura 3.3. Diagrama de una instalación con máquina de sinterización de soplado inferior20 Figura 4.1. Presión de equilibrio del CO2 (en kPa) para las reacciones a) 4.1; y b) 4.2. .... 25 Figura 4.2. a) Presiones de equilibrio de Zn, CO y CO2......................................................27 ...............................................................................46 ......3.....................................4............31 Figura 4...................................................45 19............... Joseph...... Diagrama de flujo de la planta de Cominco en Trail (British Columbia............................46 Parte II............................................47 ....................................4........................................30 Figura 4......................................................................................47 12................45 ....................... Diagrama de flujo de la etapa de lixiviación a presión de la planta Kidd Creek en Timmins (Notario.........................1......................b) Relación CO2/CO para la reducción del ZnO(s) a Zn(l).........................................................................................6......................34 Figura 4................. Horno belga de retortas horizontales para reducción del zinc..............................7.............................................................................2.................................................................44 19......................................................................................... y b) Sección transversal de la retorta...................45 19............................................... Canadá) ..... Canadá) .................................................. .....................................47 12.........................................................................................................................................Introducción .... Canadá)............................3).. a) Planta de producción de zinc por procedimiento St......................................................................... 45 Imágenes de los minerales del zinc más comunes (Tabla 2...............................27 Figura 4........... 34 b) Horno de zinc electrotérmico tipo St.......46 Hemimorfita Smithsonita.................................................. 44 .................1............................................................................... a) Horno de retorta vertical New Jersey............................44 ............................................................................................................................................................................................................. Horno de cuba de zinc ISF..................................46 Blendas...................................................................... Diagrama de flujo de la etapa de lixiviación a presión de la planta e Cominco en Trail (British Columbia...................................... Plomo............37 19.....................................3............................................................................................. Canadá) ..................................................................46 .. Joseph........................................46 ............................................. Diagrama de flujo de la planta de zinc de Kidd Creek en Timmins (Notario......................... SUMARIO La metalurgia del Zinc y del Plomo como se presenta en el siguiente informe se muestra desde los comienzos hasta hoy en lo que respecta a sus antecedentes históricos. están sus compuestos. . los yacimientos. También se comentará sobre las propiedades físicas y químicas. Para finalizar en los temas que se tocan. sus usos. tratamientos previos de las menas. producción de metal. tostación y sinterización se explican a fondo para luego llegar a hablar sobre la producción del metal con los distintos procesos para su obtención. las menas y los minerales de los que se puede obtener del zinc y el plomo.1. Los tratamientos previos de las menas como son la concentración de la misma. como obtener el zinc mediante chatarras el afino del zinc y los polvos de zinc. propiedades generales. entre otros aspectos. INTRODUCCIÓN 2. a través de una alargadera condensadora.1. 2. con sus correspondientes condensadores acoplados en .1. Al parecer. También se hallaron algunos objetos de zinc en diferentes lugares: una estatuilla en Transylvania y un frontal de fuente en las ruinas de Pompeya. en particular. los alquimistas conocían procedimientos para transmutar cobre en oro. Hay referencias romanas del 200 A.1. De hecho. se describe un procedimiento para fabricar latón reduciendo lentamente óxido de zinc en un crisol lleno de chatarra de cobre. en Mysia (Grecia). donde se encontraron depósitos de blenda y otros sulfuros. ZINC El zinc metálico fue conocido probablemente por los pueblos antiguos. En la India hay referencias que dicen que se fundía comercialmente en el siglo XIV.b) en los que se introducían las retortas. Los belgas desarrollaron un horno de reverbero con la posibilidad de cargar varias filas de retortas horizontales. Un escritor chino del siglo VII habla del uso del zinc y de como hacerlo maleable para fabricar monedas y espejos. En Zawar aparecen una multitud de restos metalúrgicos y mineros de metal. realmente.1. que finalmente se construyeron de sección elíptica. al que Strabos llamaba plata falsa. en tiempos de Augusto. La chatarra incorporaba lentamente el zinc vaporizado y luego se elevaba la temperatura para proceder a la fusión de la aleación. en las que se puede probar el uso del latón por los romanos e incluso. hay referencias que parecen hablar del zinc. Los ingleses a mediados del siglo XVIII importaron de China la tecnología de fabricación del zinc y montaron un horno en Bristol (figura 2.Parte I 2. llaman la atención las retortas de barro cocido. Antecedentes históricos. lo cual denota una actividad minera y metalúrgica importante sobre miles de toneladas. la primera referencia sobre el zinc metal y sus propiedades se encuentra en la obra de Paracelso. En Silesia comienza la obtención de zinc a finales del mencionado siglo en hornos de vidrio (figura 2. el cual se recogía en un recipiente situado al final del reactor.C. saliendo gases y vapores por la parte alta de la carga a un condensador del que drenaba el metal a un plato. En la Edad Media.1. las alargaderas y condensadores y los grandes escoriales y escombreras encontradas allí. podía alcanzar 1000ºC y en él se trataba una mezcla de mena oxidada y carbón dentro de una retorta que destilaba el metal. Durante los siglos XVII y XVIII se importaron de Asia cantidades importantes de zinc en placas llamadas “spelter”. la operación consistía en fabricar latón.a) similar a los utilizados para vidrio. algunos ahorros de energía y mejoras en la condensación y recolección del metal. El proceso belga se instaló en los Estados Unidos a mediados del siglo XIX. La laminación de chapa de zinc se realizó en Lieja en 1812 y en América se implantó a mediados del mismo siglo. a) Horno inglés para la producción de zinc.1. Por esta época. se puso a punto el proceso para la reoxidación del metal reducido a través de una parrilla perforada con el fin de fabricar óxido de zinc: Proceso Wetherill. A finales . b) Horno Silesia para la reducción de zinc.la parte externa del horno. Pocos avances se consiguieron en esta Figura 2. segunda mitad del siglo XIX que no sean la mejora de la calidad y la durabilidad de las retortas. Hoy día. También se comenzó a lixiviar el tostado para producir sulfato y se intentó electrolizar la disolución. A temperatura ambiente es frágil pero se torna maleable por encima de 100ºC con lo que ya se puede laminar y utilizar para el conformado. no fue hasta que el horno St. El descubrimiento de la flotación con espumas a principios del siglo XX revolucionó la industria del zinc. a comienzos del siglo XXI. Cuando se alea . que hizo muy rentable la recuperación electrolítica. Las precipitaciones goetítica y hematítica supusieron nuevos avances que culminaron en el proceso electrolítico asociado a la digestión a presión de la mena sulfurada. en los años 60. fue el descubrimiento español. en ambos procesos. la reducción en horno eléctrico comenzó a principios de siglo en Suecia. así como su resistencia y dureza. Una buena fabricación de sínter y la condensación del zinc mediante salpiqueo de metal fundido permitieron la obtención de metal. aunque el proceso resultó un fracaso. La Primera Guerra Mundial hizo aumentar la producción de zinc y fue entonces cuando el proceso electrolítico se desarrolló de forma industrial. hace que se utilice esta aleación en colada por inyección. lo cual facilitó enormemente el problema de residuos. se puso en marcha en el año 1930 que se dispuso de una tecnología bien desarrollada. Joseph. a escala comercial". en torno al 4%. La reducción vertical en continuo se desarrolló con los procesos New Jersey y St. El zinc es un metal de color plateado que tiene bajos puntos de fusión (420ºC) y de ebullición (907ºC). su resistencia y dureza son mayores que las del estaño y el plomo. A finales de siglo se tostaba blenda para obtener ácido y el tostado (mal llamado calcine) se enviaba a las plantas para su reducción. hay que decir que la tecnología electrolítica es el desarrollo que más tonelaje de metal produce. no obstante.2 Propiedades generales del zinc. de la precipitación jarosítica. La elaboración de zinc en horno de cuba se desarrolló en Inglaterra en los zincuenta al ponerse en marcha la tecnología del horno Imperial Smelting. Pequeñas adiciones de cobre o titanio mejoran sensiblemente la resistencia a la fluencia del material laminado.de siglo. La solubilidad del aluminio en el metal. para la producción de óxido de zinc. Un hito importante. Los hornos evolucionaron hacia grandes túneles con varias filas de retortas para aumentar la capacidad (200 por cada lado). con pocas aplicaciones estructurales. Joseph. Sin alear. pero apreciablemente inferiores a las del aluminio y el cobre. indudablemente por su economía y por la calidad del metal. que conlleva una sinterización distinta y un condensador de plomo fundido. sin embargo. 2. se instalaron regeneradores en los hornos y se introdujo el calentamiento con gas. en particular cuando se puso en marcha la flotación diferencial. Utilizadas en moldeo.2. se obtienen unas aleaciones que desarrollan la propiedad de la súper plasticidad con lo que se pueden conformar a bajas temperaturas y a vacío. a pesar de su baja nobleza. Las posiciones relativas del hierro y el zinc en la tabla electroquímica de potenciales colocan a éste como un material menos noble que el primero. a quien recubre en el galvanizado. Propiedades químicas. Cd). tiene muy buena resistencia a la corrosión atmosférica utilizándose en la protección del acero (galvanizado). formando zincatos. da lugar a zincatos. el zinc actúe de ánodo de sacrificio protegiendo al acero. manganato y cromato. dureza y resistencia. El zinc puede perder fácilmente sus dos electrones de valencia para dar lugar a compuestos del tipo del ZnCO3. 2. También es un buen agente reductor de iones tales como el férrico. El zinc se usa en forma de polvo o gránulos como precipitante (cementante) al ser un metal reductor de otros más nobles (Cu. El zinc. Una aplicación importante del zinc es su aleación con cobre formando los latones los cuales tienen una amplia gama de propiedades físicas para diversos usos. en un medio acuoso salino. El zinc se disuelve fácilmente en la mayoría de los ácidos. en aquellos puntos en los que se produzca una fisura de la capa protectora. En presencia de aire húmedo y CO2 produce un carbonato básico hidratado que se adhiere fuertemente al metal base produciendo su pasivación. su carácter electronegativo hace que el zinc se utilice como ánodo de sacrificio en estructuras de acero. esto hace que. El zinc.1.entre el 20 y el 22% con aluminio. demostrando entonces un carácter anfótero. como es el caso del Na 2ZnO2. Por tanto. cuando se establece una pila. También forma compuestos iónico-covalentes como el ZnCl2. usándose también en pilas secas. a temperatura ambiente. el cadmio y el mercurio constituyen el grupo II B de la tabla periódica y su estructura electrónica es la siguiente: Nº Elemento Atómico Zn 30 Cd 48 Hg 80 k 2 2 2 l 8 8 8 Orbital m n 18 2 18 18 18 32 o p 2 18 2 Tabla 2. estas aleaciones vuelven a adquirir. . Propiedades químicas del zinc.1. Finalmente. También se disuelve este metal en disoluciones acuosas de bases fuertes o en sus sales fundidas. 05 10-3T Capacidad calorífica (liquido) J∙mol-1 CP = 31.62 6.2.2.5ºC. 3. líquido) Densidad (800ºC.83 6. Propiedades físicas del zinc.80 113 96 61 57 ρ = 5.5 907 Densidad (25ºC) Densidad (419.32 7.0042T) Capacidad calorífica (gas) Conductividad térmica (18ºC.5ºC. sólido) Conductividad térmica (419. . líquido) Resistividad eléctrica (0 .3.5ºC) Calor de vaporización (907ºC) g∙cm-3 g∙cm-3 g∙cm-3 g∙cm-3 J∙mol-1 J∙mol-1 7. 0. líquido) Conductividad térmica (750ºC.5 419. sólido) Conductividad térmica (419.9. líquido) Calor de fusión (419. sólido) Densidad (419.2.2.37 2 50.100ºC) Tabla 2. Propiedades físicas. 70 Estructura cristalina Radio atómico +2 Radio iónico (Zn ) Punto de fusión Punto de ebullición (1 atm) Unidad % nm nm ºC ºC Valor 30 65.2.46(1+0. Propiedad Numero atómico Peso atómico Valencia Isótopos 64.5ºC.4. Las propiedades físicas del zinc se resumen en el cuadro 2.5 Hexagonal compacta 13.5ºC.12 Capacidad calorífica (sólido) J∙mol-1 CP = 22.76 114767. 17.40 J∙mol-1 W∙m-1∙K-1 W∙m-1∙K-1 W∙m-1∙K-1 W∙m-1∙K-1 µΩ∙cm CP = 20. 67. 68.14 6. 66. 27.25 7384.4+10.9. 1. El uso siguiente más extendido hoy es el de la fabricación de aleaciones base zinc (en 1982 era para bronces y latones). Está claro que prácticamente la mitad del metal se usa en galvanización y en el recubrimiento del acero por las distintas tecnologías que incluyen el uso de aleaciones mixtas zinc-aluminio.4. Yacimientos y menas de zinc. El contenido en zinc de la corteza terrestre es del 0. para su aprovechamiento. como los de Broken Hill y Mount Isa en Australia. Sin embargo. después los semimanufacturados y los compuestos químicos y.4. infraestructuras públicas un 10% y baterías eléctricas y otros el 9% restante. que son de tipo metamórfico siendo de los mayores del mundo. En el diagrama de sectores de la figura 2. el transporte un 25%. . pero hay otros depósitos. a continuación. Kansas y Oklahoma en EEUU). el zinc en polvo. En cuanto a usos finales del zinc.0132% lo que supone una cantidad importante ya que solamente en el kilómetro más externo de dicha corteza hay un contenido de 52 1012 Mg. el plomo y la plata. Distribución del consumo del zinc por usos industriales. aquellas zonas donde la concentración es al menos cien veces superior a aquella y en donde. Recursos del zinc. se sitúa la fabricación de latones v bronces. finalmente.2. Usos del zinc.2 se resumen los diferentes usos industriales del zinc. además existen otros metales asociados como el cobre. la construcción consume el 45%. sólo interesan. 2. Los tipos de depósitos más usuales en el caso del zinc son epigenéticos (hidrotermales) o singenéticos (sedimentarios). También hay depósitos originados por metasomatismo de contacto. Figura 2. 2. maquinaria y equipo un 11%.2. Otros depósitos están ligados a rocas carbonatadas (Missouri. en ocasiones.3. Zambia). a veces. el depósito de zinc se produce por reprecipitación de sílice.2. en industrias fuertemente consumidoras como la del automóvil. Fe)S Contenido de zinc (%) 40 . En algunos otros casos. Las reservas potenciales superan las 18 108 Mg. La fluorita y la barita también están presentes eventualmente. Los minerales de zinc más comunes son: Mineral Esfalerita o blenda Wurtzita Marmatita Formula química ZnS (cúbica) ZnS (hexagonal) (Zn. Sin embargo. hoy día. También hay depósitos de carbonato creados por la alteración superficial de los depósitos de sulfures de zinc (Polonia. fruto de las lateritas.67 50 . en yacimientos pobres hay reservas tremendas: sólo Alemania central tiene un depósito previsible de 150 106 Mg.3. También se asocia la esfalerita a la galena por lo que algunas minas producen. . que habrá reservas en función de la evolución del consumo para más de cincuenta años utilizando las tecnologías ahora conocidas de concentración y tratamiento metalúrgico. en particular la blenda. la competencia con otros materiales. Minerales de zinc más comunes Estos minerales. La calcopirita también suele estar presente. Parece.67 50 . La tecnología de explotación de yacimientos hace que. pero son de menor interés. En España existen depósitos complejos Vulcano-sedimentarios como los de Cartagena. No obstante.35 Smithsonita Tabla 2. zinc y plomo. simultáneamente. Cerdeña. ha de motivar a los productores de zinc para la búsqueda de métodos más baratos de producción y de yacimientos más rentables.como en Reocín (España).4.67 ZnCO3 52 Hemimorfita (calamina) 4ZnO∙2SiO2∙2H2O 54 Hidrocinquita Zinquita 5ZnO∙2CO2∙3H2O ZnO 59 80 Willebita 2ZnO∙SiO2 58 Gahnita ZnO∙Al2O3 15 . 2. pues. Las gangas suelen ser calcita o dolomita y. se distribuyen entre América y Australia. así como pequeñas cantidades de plata y oro. produciéndose silicatos de zinc hidratados. Un tercio de las reservas actuales. Minerales de zinc. 60 106 Mg. cuarzo. Las reservas actualmente extraíbles se estiman en 150 106 Mg (1992) aunque si se consideran las reservas con economía dudosa se pueden alcanzar las 350 106 Mg. metal que proporciona un sustancial valor añadido. se puedan explotar una variedad grande de menas. contienen asociadas importantes cantidades de cadmio. se estudian la concentración de los minerales y su tratamiento por tostación y sinterización. son cada vez más comunes. luego la blenda y. Pero la blenda. como en Cerdeña. Sólo era precisa una calcinación para descomponer el silicato hidratado. Tratamientos previos de las menas. que llegan a flotar carbonato de zinc activando su superficie con sulfuro sódico y usando colectores. Hay que plantearse un proyecto de molienda-flotación que haga el tratamiento de la mena económico. en retortas especiales. se pueden tratar una gran variedad de menas sulfuradas con un éxito económico asegurado. 3. a veces. la pirita. necesitan de una preparación física y química mediante operaciones de muy distinta naturaleza. que es un sulfuro y. Al comienzo de la producción del zinc metal (1746 en Europa) se usaron las calaminas para la obtención del metal. pronto se intentó beneficiar aunque no pueda reducirse directamente con carbón. antes de su tratamiento químico extractivo. el más abundante. ostación y sinterización. 3. Se han desarrollado técnicas. por ejemplo. a veces.3. las distintas menas. además. El descubrimiento de la flotación puso en disposición de tratamiento cantidades importantes de blenda y hoy se puede decir que casi la totalidad de la producción mundial de zinc se obtiene a partir de sulfuros concentrados por flotación. antes de esta operación se hace precisa una molienda que libere los distintos componentes del mineral y que.2. Agotados los yacimientos de calamina hubo que recurrir a la blenda siendo necesario desarrollar una técnica adecuada para su tostación. por lo tedioso del proceso de tostación. deprimiendo los de zinc y plomo. hoy día. exige moler por debajo de 50 µm. Por ello. La concentración por flotación ha venido a resolver el problema de las menas mixtas las cuales.1. con carbón. Concentración de menas. . finalmente. a continuación. No obstante. La práctica normal de la flotación en menas mixtas es flotar primero los minerales de cobre. hasta que las calaminas se hicieron escazas. y dejar así un silicato activado del que el óxido de zinc era reducido. se flota la galena. La flotación de minerales de zinc ha evolucionado tanto desde comienzos de siglo que. pero no se utilizó este descubrimiento. A continuación. por otra parte. Pronto se supo que un tratamiento de tostación convertía el mineral en óxido y éste ya se podía reducir. Como ocurre normalmente en metalurgia extractiva. el excelente contacto sólido-gas hace que se lleve a cabo la reacción hasta el extremo indicado. Este resultado es debido a que aunque el contenido en oxígeno en el lecho es bajo. 3. progresivamente. la blenda tiene que oxidarse y convertirse.El primer paso es.1. con un 6-12% de SO2 se forma un sulfato básico. en aire y con continua agitación. Esta conversión en óxido de la blenda se exige tanto para la vía pirometalúrgica de tratamiento como para la hidrometalúrgica. en óxido a medida que el oxígeno penetra en las partículas sólidas y se evacua hacia su superficie el SO2.1 se desplaza rápidamente hacia la derecha. En la figura 3. es la obtención de un óxido por tostación del sulfuro que. además. en la atmósfera del horno. es inerte a la reducción con carbón.5%. En condiciones normales de temperatura. el 2 ZnSO4∙ZnO. 3-5% a la salida de gases.1 431kJ mol La tostación debe efectuarse por encima de los 700ºC. .2. puesto que el sulfuro no se ataca con facilidad por ácidos o bases y.1 se puede ver el diagrama de Kellog para el sistema Zn-S-O a 800 y 1200 K. la reacción 3. La reacción básica es la siguiente: ZnS 3 O2 H 2 12000K ZnO SO2 Ec. Se puede demostrar fácilmente que si bien a 725ºC no existe sulfato en ausencia de SO2. el sulfato de zinc no debería estar en el horno (como se muestra en los diagrama de Kellog de la figura 3. No procede tampoco la fusión para mata al ser un metal muy poco noble. la carga fresca se diluye mucho dentro de la masa de material calcinado del lecho. esto para el control del proceso y para los requerimientos de la planta de ácido sulfúrico. para su reducción por vía térmica en horno de cuba. por otra parte.1). El proceso de tostación En este proceso. A la temperatura de 900ºC. que es estable hasta 850ºC. hoy en día. Mientras en los antiguos procesos el contenido final de azufre del tostado era del 1%. El exceso de aire hay que controlarlo con el fin de que no baje del 4. En el diagrama de la figura se ha señalado la zona de trabajo del tostador en la que se garantiza la conversión total del sulfuro en óxido a la mayor temperatura. precisa ser sinterizado facilitándose así las reacciones en el horno. 3. por encima de los 900ºC. en la tostación en lecho fluido moderna el contenido es inferior al 0.5% el contenido de SO2 en los gases del horno. La producción de SO3 se incrementa con la concentración de O2 en el gas por lo que el exceso de aire debe ser controlado (10-15%). Distribución del SO2 en una máquina de sinterización. Diagrama de Kellog para el sistema Zn-S-O a 800 y 1200 K. No obstante. hoy están . Aunque hubo unos primeros hornos. presentaban problemas de pegaduras y de altos costos de mantenimiento por lo que.2. estos hornos casi funcionaban de forma autógena con ayuda de pequeñas cantidades de combustible. Se puede producir una sulfatación del polvo que sale del horno a medida que se enfrían los gases. las técnicas para conseguir un buen tostado no se tuvieron hasta el desarrollo de los hornos de solera Wedge y Herreshof. Figura 3. aunque se utilizaron profusamente. para tostar.Figura 3.1. Así el SO 3 es inferior al 1% del azufre total tostado y el peligro de sulfatación disminuye. muy antiguos e imperfectos. en este caso.C. son muy eficaces produciendo en una caldera. que son ideales para tostar los finos de flotación. si los contenidos de plomo superan el 3%. La tostación por suspensión fue un paso intermedio entre el horno Wedge y el horno de lecho fluido. Incluso si el hierro está como pirita. La blenda se incendia y cae. se enviaba a los quemadores. Energéticamente. La tostación no se puede utilizar en plantas con hornos de reducción dado que se precisan materiales sintetizados con buenas características mecánicas. se fija el 90% del Fe como ferrita. Aproximadamente.en desuso habiendo sido reemplazados por los hornos de lecho fluido. la formación de la ferrita es inmediata y completa. El tamaño de partícula y la velocidad del aire son fundamentales. la lixiviación se llevara a un pH en el cual no se disolviera la ferrita para no contaminar la disolución. se puede decir que en las plantas hidrometalúrgicas actuales (electrolíticas) solamente se instalan tostadores de lecho fluido. al principio. lixiviado. tostándose rápidamente. y con porosidad y tamaño adecuados. cayendo el producto en una cámara de combustión que se mantenía a 950ºC. pueden producirse aglomeraciones que interfieren la operación del lecho. . Estos hechos hicieron el que. Las unidades usadas en Canadá por Consolidated M. Este tostado fino sólo podría usarse en procesos de piro-reducción. Son hornos de bajo coste de mantenimiento y. Como tostación previa a la lixiviación. utilizando un briquetado intermedio. ZnO∙Fe2O3. Así pues. Estas unidades tienen una capacidad de producción alta y bajos costos operativos y de mantenimiento. a la temperatura de tostación de 900ºC. además. se pensó en mejorar el contacto gas-sólido mediante un quemador de blenda fina. Se sabe que cuando se calientan a cierta temperatura los óxidos de zinc y de hierro forman un compuesto: la ferrita de zinc.S. Al principio. procesaban 300 Mg de blenda diaria y desplazaron a los tostadores giratorios de soleras (Wedge). se retiraba del horno para moler y. Si el hierro está en forma sustitucional en la blenda. para la tostación de blenda. se pretendía tostar para llegar a un producto que. luego. El calor del gas podía recuperarse en una caldera. La blenda se secaba en las dos soleras superiores. el 40% del producto se retiraba por el conducto de gases del que se separaba utilizando ciclones y filtros. el gas tiene una concentración en SO2 que llega al 10% con lo que el rendimiento de la planta de ácido sulfúrico es excelente. solamente. Las capacidades de tratamiento de estos hornos varían entre 500 y 1000 Mg de blenda diaria. el proceso es ideal para la mayoría de los concentrados. Cuando se vio que el proceso de tostar se producía al caer el material de solera a solera. Pero el proceso que se impuso definitivamente fue la tostación en lecho fluido que había tenido aplicaciones previas para reacciones gas-sólido y que se impuso también. a la salida de gases. produjera la máxima cantidad de zinc con la mínima cantidad de hierro debido a los problemas que acarreaba este metal al intentar su separación como hidróxido gelatinoso. un kilogramo de vapor de alta por cada kilogramo de blenda tostada. 20% en las calderas. de la consecución de una zona de combustión . por tanto. hacia abajo a una velocidad de 0. La zona de reacción se mueve. Las partículas finas se arrastran y el 40% de la blenda tostada se recoge por los rebosaderos. para producir un buen sínter.2. Si se carga la alimentación del horno en forma de papilla. El proceso depende. y 5% en los precipitadores electrostáticos. La carga del horno es en sólido. por cinta o en papilla.2.6 al 0. Es esencial disponer.1%.LL. Aproximadamente. finalmente. en la primera caja horizontal. 3.El rendimiento de tostación es de dos toneladas de azufre por metro cuadrado de superficie de parrilla y día. que disminuyen a una hora para los finos. El volumen de hueco es del 0. por ejemplo. La altura del lecho en los tostadores es de 1-1.5 m. La sinterización de los concentrados de blenda se lleva a cabo en una cinta máquina Dwight-Lloyd (D. en su parte alta. comenzando la aspiración hacia abajo de los gases de combustión.8 y la velocidad es de 30-35 m/s con un exceso de aire del 10% sobre el teórico para tostar. 35% en los ciclones. La exotermicidad de la oxidación de la blenda es tal que hace que sea preciso refrigerar mediante pulverizadores de agua cuando la carga es seca. Sinterización. El gas se enfría en las calderas a 350ºC y se precisa limpiar los tubos y paredes pues en ellos se producen pegaduras. El contenido de azufre del producto sinterizado se ha reducido por debajo del 1% y se somete a tratamiento de machacado y clasificación. Así pues. de esta manera: 40% en los rebosaderos del horno. en unos veinte minutos el lecho ha reaccionado por completo ajustándose la aspiración y la velocidad de avance. fundamentalmente. El tamaño de partícula de las blendas tostadas está entre 50 y 300 µm (media 200 µm). Los tiempos de residencia medios en el lecho son de cinco horas.5 y el 2. La eliminación de azufre como sulfuro llega a ser de hasta del 0. Este sulfato es beneficioso pues sirve para paliar las pérdidas de ácido en el circuito. fijándose en 900-980ºC para evitar aglomeraciones. siempre que no sea una cantidad excesiva ya que exigiría descargas periódicas. El SO 2 del gas está entre el 8 y el 10%. Estas cantidades varían en función de la granulometría de la alimentación.5%. El control de la temperatura es importante. en separadores electrostáticos. eso sí. El gas se limpia en ciclones y. Se carga automáticamente con una capa de 15-18 cm de mineral que se enciende. estando el azufre también presente como sulfato en cantidades todavía mayores que varían entre el 0.). de una distribución granulométrica con las condiciones adecuadas y de una buena mezcla de los ingredientes. se considera que el lecho se renueva completamente después de 20 horas. el rendimiento baja al 70%. La temperatura en la zona de reacción puede llegar a alcanzar los 1450ºC.25 mm/s siendo la velocidad del gas a través del lecho 1000 veces superior. el material calcinado se recoge. La humedad debe estar entre el 6 y el 7% para asegurar un buen contacto de la carga pero si la humedad es excesiva se pierde porosidad. Hay también dispositivos para alimentar a la máquina D. Para ello. La máxima concentración se obtiene en la parte central: 10-12%. fundamentalmente. se evitan las entradas de aire por juntas o agujeros en la carga.L.2 tanto para una máquina con aspiración superior como con inferior. En la tabla 3.1 se presentan los datos operativos de una instalación Dwight-Lloyd. La porosidad del lecho es otro aspecto determinante para producir un flujo uniforme de gases. y los minerales y fundentes que se almacenan en las tolvas. Se realiza tamizando por debajo de 4 mm. Estas operaciones de mezcla se hacen en mezcladores de naturaleza diversa. La carga se debe dosificar de la mejor manera posible. . Un 6% de azufre se considera óptimo para la sinterización con aspiración inferior. la zona caliente fundirá y se perderá porosidad dando un producto imperfecto. La operación fundamental para controlar el tamaño del sólido es la criba de los materiales ya que son el constituyente mayoritario de la carga.L. la sinterización y tostación será parcial. el gas recirculado pasa del 2.estrecha que viaje a través del lecho. La mezcla se hace humedeciendo la carga de forma simultánea. lo cual se hace controlando su altura. A pesar de que éste pasa cinco veces por el sínter. esta práctica se usa en bastantes plantas. Como la blenda tiene un 30% de azufre. éste debe ser suficiente para conseguir el combustible necesario. la cantidad exacta de lecho sobre las parrillas. El plomo llega a volatilizarse en un 20% y se recoge en el sistema de purificación de la planta ácida como barros de sulfato de plomo. el material de retorno.5 al 7% de SO2. el producto sinterizado puede estar tostado de forma incompleta. como sulfuro de cadmio que se condensa en las salidas de gases. El contenido en SO2 de los gases debe de ser suficiente para que funcionen bien las plantas de ácido. El cadmio y el plomo sufren movilizaciones en la carga del sínter durante el proceso. y si lo hay en exceso. Así. Se recupera de las barras de forma automática por golpeo y se obtiene un producto con un 6% de cadmio que se puede lixiviar. Para conseguir enriquecer el gas se utiliza la recirculación del mismo pasándolo de parte de las cajas aspirantes de nuevo por el lecho en la zona anterior. se pesan y dosifican en forma continua y se mezclan para producir una carga con la composición adecuada. no se puede sinterizar directamente exigiéndose bien una tostación parcial previa o bien recircular los cinco sextos de la carga sinterizada con moliendas intermedias para diluir el material. En cuanto al contenido de azufre de la carga. El 70% del cadmio se volatiliza. pues si hay azufre en defecto. Si no hay uniformidad. La distribución del SO2 en los gases se representa en la figura 3. 5 S Tabla 3. se ha desarrollado el sistema de soplado desde abajo que comporta el que el plomo se retenga en el lecho de sínter (PortPire y Stolberg) obteniéndose el denominado sínter duro (figura 3. Pero el desarrollo del horno Imperial Smelting (ISF) exige un producto grueso. 1.5 115 Azufre eliminado por m2 de área y día Análisis del sínter Mg/día % 1 63 Zn. 0. .Unidad Valor m2 Parrillas Número de parrillas Número de aspiraciones Velocidad de la máquina Succión del lecho Profundidad del lecho Humedad del lecho Contenido de azufre en la mezcla (lecho) m/min kPa Cm % % 1x2 21 11 1 4 20 7 6. Datos operativos de una instalación Dwight-Lloyd. Por esta razón.5 Volumen de gas a la planta de ácido m3/min 300 SO2 en el gas sínter Producción de sínter % Mg/día 7.2 Ya que se taponan las cajas de viento cuando se aspira por abajo.5 Pb. 9 Fe. según la reacción: 2PbO PbS 3Pb SO2 Ec. 2.3). Además.1. El sinterizado aspirado por abajo es adecuado para la carga en retortas. 3.5-10 cm. y resistente. Este desarrollo ha permitido el éxito técnico del horno ISF de reducción simultánea de Zn y Pb a partir de menas mixtas. surgen problemas en este tipo de horno por la reducción del plomo cuando se utilizan menas mixtas Zn-Pb. Para enriquecer el gas en SO2. las soplantes sólo introducen aire en la parte inicial del sínter. el sintetizado es una etapa para la reducción del contenido en azufre.5%). Diagrama de una instalación con máquina de sinterización de soplado inferior El funcionamiento de esta sinterización invertida requiere de la ignición por abajo de una capa de coque y de carga del lecho de material que entra inmediatamente en la zona de soplado. Para los procesos en retortas o para el electrotérmico. El gas se recoge y pasa a través de las parrillas anteriores. En la sinterización soplada hacia arriba es muy importante el tamaño de las partículas. la preparación de la carga. además.3. El briquetado del sínter blando no es una alternativa económica para el horno de reducción ISF. El material se machaca a menos de 15 cm y luego se tamiza a un tamaño de unos 2 cm siendo este producto apto para la carga de los hornos. para la tostación. Para el ISF el sinterizado supone. . es decir. Lo que queda de menos de 2 cm se tritura hasta menos de 4 mm y se manda al retorno para reducir el azufre de la carga por mezclado (6. El sínter obtenido con el soplado hacia arriba se denomina sínter duro porque hay que producir trozos gruesos en oposición al sínter blando producido con aspirado hacia abajo.Figura 3. su buen mezclado y el acondicionado para que no se produzcan arrastres de material. Para los procesos de lixiviación se siguen las técnicas antes mencionadas de tostación en lecho fluido como sistema de obtención de un producto apto para su ataque. lo mismo se hace con el gas de ignición. Más tarde. los diferentes concentrados presentes en la roca son separados por un proceso de flotación como en el caso de la familia de los platinoides (platino y paladio). las partículas minerales recubiertas de ciertos productos químicos se aglutinan en forma de burbujas de aire que son insufladas por la . Esquema de la cadena 4. que generalmente se encuentra en la misma mina. en los que colocan cargas explosivas. las rocas son transportadas hasta la fábrica de transformación. Una vez extraídas. para comenzar la fase de concentración. Separación de concentrados de zinc En esta etapa. el mineral es triturado con el fin de obtener partículas muy finas que. La elección del tipo de explotación depende del entorno y del capital invertido.4. Cuando se decide explotar una mina a cielo abierto. según la naturaleza del mineral.1. Se trata de extraer del mineral un máximo de elementos extraños e impurezas. van a ser sometidas a diversos tratamientos químicos. los mineros cavan huecos con la ayuda de taladros neumáticos manuales. Las diferentes etapas de la producción de zinc La extracción del zinc puede efectuarse en las minas a cielo abierto o en yacimientos profundos. Esta técnica se basa en el hecho de que cuando están en suspensión. El Tueste El tueste transforma el sulfuro de zinc en óxido.3. Purificación de la solución Después de la lixiviación. Se forma entonces en la superficie. la industria metalúrgica del zinc utiliza dos procedimientos: la hidrometalurgia y la pirometalurgia. El dióxido de azufre obtenido permitirá obtener ácido sulfúrico que. queda todavía un porcentaje que varía entre 10 y 25% de zinc insoluble que va a ser recuperado gracias a una operación complementaria.3. 4.3.1. 4. ° El dióxido de azufre que se obtiene gracias a este proceso es transformado en ácido sulfúrico. Esta operación se realiza a una temperatura de aproximadamente 60°C y dura entre una y tres horas. algunos elementos externos están todavía presentes en la solución. un depósito espumoso que será recuperado y enviado a través de varios filtros. Se desarrolla en cuatro fases que son respectivamente: el tueste. la purificación y la electrólisis. Este método es principalmente utilizado en el tratamiento de las rocas que tienen un alto contenido de hierro. Con el fin de obtener el metal bruto. por una parte entrará en el proceso de fabricación de agentes fertilizantes. Su eliminación se realizará con la ayuda de polvo de zinc.parte de abajo de la célula de flotación. . se recogen diferentes concentrados de zinc. En esta fase. Lixiviación Durante la fase de lixiviación.3.3.2. es llamado calcina. la calcina es tratada mediante una solución diluída de ácido sulfúrico (180-190 g/l). 4. después de la tostación. 4. La Extracción por vía húmeda (por electrólisis o hidrometalurgia) La hidrometalurgia consiste en la producción. la lixiviación. Refinado Esta es sin duda la más importante etapa del proceso. ° El mineral de zinc. La cantidad necesaria de polvo de zinc depende del porcentaje de impurezas que contiene la solución. purificación o la eliminación de metales o de componentes de metales a través de reacciones químicas. para subir luego a la superficie. Esta . A la salida de este proceso. 4. y por otra parte continuará su proceso hacia la etapa siguiente denominada lixiviación.2. CO y CO2 en equilibrio a diferentes temperaturas de tratamiento.4.4. el mayor tonelaje de metal. 4. Esta operación necesita entre 30 y 40°C y va a permitir al zinc depositarse en el cátodo de dónde se le despegará por pelaje (o stripping) cada 24. Maier en el U. siendo el plomo la principal. Electrolisis Una vez purificada la solución. De los datos termodinámicos calculados se pudo deducir la temperatura a la que se podía producir la reducción continua del óxido de zinc y las proporciones del Zn vapor. se vierte en depósitos de electrolisis (tanques de cemento revestidos de PVC). 4.2. puede alcanzar 3 t/día ° El zinc obtenido es muy puro (99. que es como será comercializado en el mercado industrial. En 1917. de características reversibles: ZnO s CO g Zn g C s CO 2 g 2CO g CO 2 g Ec. en la actualidad. Aunque hay vestigios. 48 o 72 horas. los procesos pirometalúrgicos que conducen a la obtención del zinc metal.995 %). . que datan del siglo XIV. los procesos que suponían reducción y condensación eran totalmente empíricos. Finalmente el zinc obtenido es fundido y moldeado en lingotes. Al final del proceso. según el caso. 4. ° La producción por celda que contiene hasta 86 cátodos de 1.1. 4. Procesos de reducción térmica. Se comienza por los procesos de reducción térmica y luego se presentarán los procedimientos que acaparan. se recuperan las partículas de zinc por filtración.3.4. constituidos por ánodos de plomo y de cátodos de aluminio. de producción de zinc en Asia. Bureau of Mines de EEUU. Los primeros estudios termodinámicos se hicieron por C. a continuación. La Extracción por vía seca (conocida también como vía térmica o pirometalurgia) Se presentan.G.purificación dura entre una y ocho horas. se intentó explicar este proceso mediante las reacciones siguientes. Contiene menos de 50 ppm de impurezas. 4.6 m².S. .1 Ec. 1T Ec.1 42460 26. se puede poner que para la reacción 4. pues.6: r Gº 4.8 En una retorta y suponiendo muy pequeña la presión de CO2 a una atmósfera de presión total (mostrada en la figura 4.4: r Gº 4.2 40740 41. Existen algunas otras vías de llegar a esta misma conclusión basándose en los equilibrios de las ecuaciones 4. es decir. que a las temperaturas representadas son inferiores a 4 kPa). Las condiciones de equilibrio de ambas reacciones se pueden calcular sabiendo que en dichas condiciones rG 0 .3 r Gº 4.575T log PZn PCO Ec.52T 4. o de reducción directa. 4. que el número de átomos de zinc es igual al número de átomos de .52T Ec.5 Ec. 4.52T 4.5 0.9 Con lo que a partir de esta expresión se pueden calcular la temperatura de equilibrio la cual resulta ser igual a 1187 K (915ºC). que la reducción directa de la blenda no se puede llevar a cabo hasta alcanzar temperaturas superiores a los 915ºC ya que el proceso no es termodinámicamente posible hasta que se alcanzan dichas condiciones.1 de la cual se deducen los bajos valores de la presión de CO2.67. se tiene entonces PZn=PCO=0. se tiene: ZnO s C s Zn g Ec. Por otro lado: r Gº 4.67.5 Para la reacción total. 4.1 y 4.7 Si ahora se tiene en cuenta la expresión de la isoterma de Van’t Hoff.2.5 atm con lo que: r Gº 4. 4. 4.6 83380 .6 83380 . 4.De las reacciones anteriores se puede deducir que el CO 2 generado en la primera tiende a descomponerse en la segunda.6 CO g Cuya energía libre estándar asociada se calcula sumando la ecuación 4. de la estequiometría de la reacción se deduce que NZn NO . Se deduce. En la reducción directa.42T Ec.3 y 4. para los dos equilibrios anteriores.575T log 0.6 83380 67. debido a que la reacción 4.2. 4.1.11 2 Siendo la presión total igual a: Ptotal PZn PCO 2 PCO Ec.6 lo que viene representado por las distancias entre las dos curvas de la figura. Presión de equilibrio del CO2 (en kPa) para las reacciones a) 4. A temperaturas superiores.12 2 En la figura 4. 4.1.13 .1 y 4.2 los átomos de oxígeno son iguales a las moléculas de CO más dos veces las de CO2 por lo que: NZn NO NCO 2 NCO 2 Ec. y b) 4. teniendo en cuenta las reacciones 4.10 Y.2 en función de la temperatura. PZn P C K 4.oxígeno y. 4.1 se representa la variación de la P CO (kPa) para los equilibrios de las ecuaciones 4. la fuerza impulsora de la reacción será la diferencia entre la composición actual y la requerida para el equilibrio según la reacción 4. por tanto. se alcanzará el estado de equilibrio con una relación CO 2/CO en el gas cerca de la que determine el equilibrio del óxido de zinc.2. Figura 4. 4.1 Y como PCO2 CO 2 PCO CO O 2 2 PCO PCO resulta: PCO 2 Ec.1 y 4. Según esta representación parece evidente que la reducción continua del oxido de zinc no tendrá lugar por debajo de los 1000ºC.6 es más lenta que la 4. las presiones serán: PZn PCO 2 PCO Ec. 2 como funciones de la temperatura.15 PCO 2 Con lo que a partir de la expresión 4. La cinética de la reducción del ZnO con C puede explicarse a través de las siguientes etapas: 1.16 Ec. y la presión total como funciones de T-1. Se puede ver que a 920ºC ésta es mayor que la presión de zinc en la mezcla reaccionante de lo que se deduce que el zinc se forma como vapor no saturado.2 PCO2 Ec. 4. Si el Zn se recoge como una aleación Cu-Zn. 2. que la presión total alcanza 1 atm a los 920ºC. aproximadamente. caso de obtención directa de un latón (como se pudo hacer en tiempos de los romanos). 0. como se puede ver.1 PCO Ec.14 2 Además: K 4.1 Y: 2 PCO K 4.2 K Ec.2. A partir de la figura 4. sustituyendo en las expresiones anteriores los valores de K y K 4. Del mismo gráfico se puede deducir cómo la reducción del zinc en presencia de cobre.1 Ya que se ha considerado que la presión de CO2 es pequeña. Difusión de gases entre las dos superficies.a. se puede realizar fácilmente. Reducción con CO en la superficie del ZnO. por ejemplo. por lo que a altas temperaturas y presiones sería posible obtener zinc. 4. en forma líquida.b) se pueden explicar también las condiciones de reducción del zinc por vía térmica y se pueden ver los efectos de variar las presiones de Zn vapor y de CO.14 se puede poner: 2 K 4.1 tal como vienen expresados en la isoterma de Van't Hoff. La intersección de las líneas a presiones de 0. por reducción directa del ZnO. la temperatura de reducción ha disminuido considerablemente. 3. 4. 4. Del gráfico se deduce que a 1110ºC la presión del zinc alcanza la saturación y los valores que corresponden son P Zn = 5 atm y Ptotal = 10 atm. CO y CO2. 4.2. Reacción de Boudouard en la superficie del carbón.1 y esta curva corta a la de PCO igual a 1 atm a 890ºC.17 4. se pueden calcular las distintas presiones de zinc. . aproximadamente.2 PCO K 4.K 4.5 atm para ambos gases se produce a 920ºC. su representación se incluye en la figura 4. su actividad pasa a ser. En esta figura la presión de vapor del zinc líquido puro está también representada en función de la temperatura. Se puede comprobar. una vez más. un 1% de CO2 en el gas oxidará un 2% de Zn y el óxido de zinc formado cubrirá las gotitas de zinc evitando su coalescencia y formando un polvo azul. Si no se toman las debidas precauciones.De éstas. Se debe pues tener una mezcla muy íntima de ambos. lo que no es posible en una retorta.b). así se aminora la reoxidación del zinc. . Además. El ciclo de la retorta está dibujado en la Línea a-a de la figura 4.1 es algo que puede suceder.2. La temperatura de equilibrio debe sobrepasarse para tener una velocidad de reducción aceptable (10001100ºC). El método utilizado para facilitar este proceso es aumentar el área superficial y aproximar al máximo los reactivos sólidos ZnO y C. La velocidad de reacción intrínseca es mayor entre el gas y el ZnO que entre el gas y el C por lo que un exceso de éste facilita la reducción del CO 2 obteniéndose una mayor velocidad en el proceso. Contra esto se puede luchar enfriando súbitamente. la etapa que controla el proceso es la tercera. Esta reoxidación del zinc con CO2 por inversión de la reacción 4. A 1000ºC. además de evaporar el Zn. . siendo necesario calentar reactivos y productos. a) Presiones de equilibrio de Zn.La reoxidación se produce cuando se cruza la línea de presión parcial de zinc de 0. este calor hay que suministrarlo a la retorta a través de la pared. 5751 kJ por kg de zinc. Como se ve la relación CO2/CO disminuye. Cuando la presión del Zn es igual a su presión de saturación. Para conseguir el 99% de condensación.01 atm.5 atm. a una presión total de una atmósfera. CO y CO2 b) Relación CO2/CO para la reducción del ZnO(s) a Zn(l). la presión parcial del zinc debe ser del orden de 0.2. lo que es lo mismo. se condensa el metal. Figura 4. lo que sucede a unos 600ºC. hay un sobreenfriamiento grande: 500ºC.6 es endotérmica consumiendo 238 kJ∙mol-1. La reacción 4.5 atm. el calor pasa a ser de 376 kJ∙mol-1 o. Esto sucede a 840ºC y a una presión parcial de zinc de 0. Como se indicaba. Se verán más adelante las formas de evitar la reversión de la reacción de reoxidación. En la práctica. Proceso de retortas horizontales. impide la coalescencia de gotas para formar zinc metal líquido. El diseño del condensador deberá ser adecuado en cuanto a tamaño. 4. forma.La velocidad de reducción total en la retorta se determina. el oxido. se deben tener precauciones especiales. etc. así como el de los condensadores.2. y además por largos períodos de tiempo. parece que anda entre 980 y 1000ºC.2 produciéndose una concentración de CO 2 baja. Como en una retorta hay carbón en exceso. Hasta que el condensador de plomo se desarrolló en Inglaterra (1937). conductividad térmica. temperatura. Si no se enfría rápidamente. El gas está compuesto. Es difícil medir la temperatura de la carga en una retorta. la cantidad que se produce de polvo azul puede ser importante. Como ya se ha indicado. del proceso electrolítico que supuso un verdadero impulso para la industria del zinc. Así pues. En retortas horizontales. por proporciones iguales de Zn vapor y de CO gas con un 1% de CO 2. se corresponda con la ganancia de calor por conducción térmica. produciéndose la oxidación del zinc y formándose polvo azul.1 se invierte tan pronto como la temperatura desciende. el zinc condensa en forma líquida sobre las paredes del condensador recolectándose con menos del 5% de óxido. la relación CO 2/CO vendrá dictada por la reacción de gasificación 4. En 1974 solo quedaban 12. de forma aproximada. En 1969 había 26 plantas operando del proceso con retorta horizontal que producían un 15% del zinc mundial. se formará zinc metálico sólido que también estará en forma de polvo.4. El proceso belga en retortas horizontales produjo el 90% del zinc total hasta el desarrollo. El problema que se presenta es que la reacción 4. en 1917. El punto de rocío de esta mezcla es de 830ºC y el zinc comenzará a condensar tan pronto se alcance esta temperatura. y por métodos indirectos. o la temperatura y la composición del gas. Estos hornos quemaban carbón o gas y utilizaban regeneradores para . sin embargo. el producir zinc térmicamente es más difícil que hacerlo con otros metales. Por estas razones. si la temperatura desciende mucho. de las que hoy no trabaja prácticamente ninguna. Sin embargo. el horno de cuba no funcionó y se seguía produciendo zinc en retortas. por la relación de transferencia de calor de forma que cada elemento de carga alcance una temperatura tal que la velocidad de absorción de calor. Al necesitarse temperaturas sobre los 900ºC como condicionante termodinámico para producir zinc. El horno típico se representa en la figura 4. Así. la temperatura de los condensadores debe estar por encima de 419ºC pero con suficiente superficie para eliminar el calor de los vapores. se precisaron hornos que alcanzasen este nivel de temperatura dentro de las retortas. El material de las retortas es otro condicionante del proceso.3 en la que se ven cuatro filas de retortas a cada lado del horno. debida a la reacción. que cubre al zinc metálico. aproximadamente y al enfriar. para recuperar el zinc. El metal se vertía en un horno de reverbero en el que la tempera era solo ligeramente superior a la de fusión del zinc. Las desventajas del proceso de retortas horizontales eran: 1. Antracita para la reducción: 540 kg.precalentar el aire. 30 de antracita y 2-3 de sal. Esto hizo que en EEUU se intentase mecanizar estas instalaciones pero sin buenos resultados. Operación toxica y peligrosa.02-0. 3. El ciclo de un horno era de 24 horas al final de las cuales se descargaban desmontando previamente los condensadores. Las retortas. Se exigían para este proceso las calidades siguientes: Prime (EEUU).B. a intervalos regulares. de sección elíptica. Producción de vapor de baja: 2000 kg. Los hornos eran simples y el ciclo de 48 horas con lo que se conseguía una vida más larga de las retortas aunque la productividad era inferior y mayor el consumo de combustible. se producía la sedimentación del plomo y del hierro. El metal afinado tenía 1. La carga y descarga eran manuales y. El calentamiento del horno se hacía progresivo hasta alcanzar al final de la operación los 1370ºC. muy penosas. En estas condiciones. con un 1. cuidadosamente elaborada y cocida. 4. con 1.07 m3. y G.04% de hierro. .1-1.2% de Pb y 0. Para operar en estos hornos se precisaba de un grado alto de pericia y era muy conveniente que las cargas fuesen homogéneas conteniendo menos de 1% de azufre. Cada sección del horno tenía 96 retortas de arcilla. Cada retorta producía unos 35 kg de zinc diarios. satisfaciendo bien las especificaciones. en cantidades de 7 a 9 kg. Operación discontinua. Exceso de trabajo manual: 20-24 horas-hombre por Mg de zinc (dos a tres veces el necesario en un aplanta moderna). La mezcla de reacción estaba formada por 100 partes de sínter. Los americanos utilizaron esta técnica en Texas por la abundancia de gas natural.08% de hierro. por tanto.O. medían 1700 270 210 mm3 con una capacidad de 0.60% de plomo y un 0. Alto consumo energético: Energía: 540 MJ. Carbón para calentamiento: 1800 kg (Proceso Overpelt: 1400 kg).025% de Fe. Se introducía nueva carga que consistía en blenda tostada y sínter molido a menos de 6 mm.35% de plomo y 0. 2. Sólo el primer metal obtenido cumplía estas especificaciones por lo que el resto del metal se sometía a afino. (GB). El hierro y el plomo incrementaban en las sucesivas descargas concentrándose el cadmio en el primer metal retirado. El metal condensado se retiraba. que beneficiaba la condensación. 6 que requiere 5279 kJ por kg de Zn producido. que tiene una conductividad térmica (15. estaño o cobre. 4. hizo un esfuerzo notable para resolver los problemas inherentes al desarrollo de una retorta de operación continua con alta eficacia térmica.4. Por tanto.b).4. 1850 mm de largo y 305 de anchos (figura 4. Los vapores de zinc necesitan para llegar a 1100ºC un calor que se evalúa en 1172 kJ por kg de Zn. el carburo de silicio (carborundo). de Pennsylvania.3. hay que suministrar calor para calentar la carga y reducir otros óxidos metálicos presentes como los de plomo y cadmio. por kg de zinc.9 W∙(m∙k∙h) -1 a 1300ºC) nueve veces superior a la del ladrillo de sílice.3.a) se usaron para la coquización del carbón pero. Proceso de retortas verticales. la compañía New Jersey Zinc. el ladrillo de sílice era suficiente dadas las necesidades térmicas. Además. Para la destilación del zinc fue preciso contar con un nuevo material. Las retortas se realizan con ladrillos de 115 mm de grueso. en este caso. El problema estaba en encontrar el material de la retorta que suministrarse el calor necesario para la reacción 4. Horno belga de retortas horizontales para reducción del zinc. Estas retortas verticales (figura 4. Estos ladrillos están diseñados para acoplarse y construir una .4. A finales de los años 20. la cantidad total de calor necesaria. en EEUU.Figura 4. cantidad muy superior a la necesaria para reducir plomo. era del orden de 7227 kJ. de los gases y producido el polvo azul sobre la carga descendente. pueden durar tres años en los que tratan 23000 Mg de carga. a) Horno de retorta vertical New Jersey. Así. . se evita que dicho polvo llegue al condensador.retorta de 12 m de altura que puede producir diez toneladas de zinc al día. Sobre la zona calentada hay otra zona de 3-4 m. tienen tendencia a recubrirse de polvo dificultándose dicha coalescencia. Figura 4.1. El eliminador también ayuda a reducir el contenido de plomo de los vapores que dejan el horno. con lo que se permite una mejor coalescencia de las gotas de metal que. como se sabe. que tiene por fin facilitar la reacción de reversión 4. o que se forme en él. y b) Sección transversal de la retorta. llamada eliminador. Calentadas por encima de los 1300ºC.4. consumido el CO 2. 015% de Fe. las retortas verticales tienen sus propias desventajas. El metal colado tiene: 0. Después de cocidas las briquetas.1 . Algo que ha sido consustancial al desarrollo del proceso New Jersey ha sido la producción de briquetas las cuales deben ser de un tamaño adecuado para la mejor transmisión del calor.005 -0. Aunque se consigue un proceso continuo y con ahorro energético.18 Se precisa enfriar los vapores tan rápido como sea posible. así como los costes de mantenimiento. esto es muy importante para la vida de la retorta.5 se presenta el diagrama completo de una planta de retortas verticales. de los que el 30% los suministra el gas CO de tragante. que enfría instantáneamente los gases de la retorta con lo que el zinc condensa en forma metálica sobre las gotas evitando la posibilidad de reoxidación. El gas se quema en las cámaras de combustión. los concentrados han de ser bajos en hierro. El futuro de las retortas verticales está casi agotado.8 1010 J por tonelada de zinc. antracita y pequeñas proporciones de arcilla y lejía de sulfito. Se calientan con gas natural o gas de gasógeno. A pesar del gran avance que supuso este proceso sobre el de retorta horizontal.06% de Cd. se hace pasar el vapor que deja el eliminador a una caja en la que se mantiene un baño de zinc fundido regulado constantemente a 500ºC por medio de tubos refrigerantes. pues si no.2% de Pb: 0. se amasa y se conforma en prensas de rodillo. se pueden formar placas de hierro en las retortas que interfieren la marcha de las briquetas. el 96% del zinc que entra en el condensador condensa como metal y menos del 4% como polvo azul. Este baño de zinc se agita mediante una turbina de carborundo produciéndose una suspensión de gotitas de zinc en la cámara. para conseguir una combustión uniforme. El gas que deja el condensador se lava en venturis y se alimenta a la cámara de combustión de las retortas aportando el 30% de energía necesaria.03 .Las retortas se construyen en baterías de ocho. Tienen forma de panecillos. Los gases de combustión pasan los recuperadores que calientan el aire a 550ºC. La temperatura del horno se mantiene por combustión de la materia volátil del carbón no necesitándose aporte energético exterior.0. Se precisan 1. La condensación del metal es problemática. Se mezcla bien. y 0. Para hacer esto. con aire caliente y en diferentes puntos. Las briquetas deben cocerse posteriormente en un horno de descenso. La temperatura normal es de 1300ºC. Además. Para fabricar las briquetas se prepara una mezcla de blenda sinterizada con carbón bituminoso de alto poder aglutinante. se cargan calientes (800ºC) en la retorta. Se sabe que para evitar la reacción inversa a la 8. de 100 75 65 mm3 lo que les permite recibir la radiación de la pared y una transmisión de calor adecuada. 4. El proceso está muy determinado por la existencia de carbón bituminoso que es el que da estructura a las briquetas. En la figura 4. Aproximadamente.1 es decir: Zn CO2 ZnO CO Ec.0. los costos de primera instalación son altos. Las briquetas gastadas suponen un problema como . Estos primeros intentos fracasaron por el hecho de que no condensaban bien el vapor y no escorificaban bien las cargas. La operación se gobierna automáticamente por un indicador de nivel del horno. La carga de coque y blenda sinterizada se calienta por el CO gas hasta 750ºC. condensar cantidades importantes de zinc metal sin la práctica producción de polvo azul.residuo a almacenar. sino que éste se obtenía en una cámara que rodeaba al horno en la que el zinc se oxidaba recogiéndose como óxido tipo pigmento. Así. la compañía Saint Joseph estaba tratando de desarrollar un proceso alternativo que utilizara un método del calentamiento directo de la carga basándose en los estudios hechos a principios de siglo en Suecia para intentar reducir el zinc en hornos eléctricos de arco. Los vapores producidos en el horno se recogen en un anillo central del que se aspiran a través del condensador a una temperatura entre 800 y 850ºC. Este fue un método exitoso y fue la primera vez que se intentó enfriar el vapor con metal líquido. El consumo del horno es de 3050 kWh por Mg de zinc necesitándose. 4. con una sola unidad de condensación. Hoy día. La potencia del horno Saint Joseph es 10000 kW.6. Se fijó un condensador de este tipo a un horno productor de óxido obteniéndose un buen resultado: cinco toneladas diarias de zinc. se pueden producir casi cien toneladas de metal. además. entonces. se puso de manifiesto la posibilidad de la reducción y el problema se centraba entonces en desarrollar un método de condensación. así. Así y todo.4. El horno se construye con una serie de sectores de refractario soportados individualmente. se cargó igual cantidad de sinter que de coque y no se intentó condensar el zinc vapor. hasta no hace mucho tiempo. funcionaban algunas plantas en New Jersey. Saint Joseph desarrolló un método en el que el calor se generaba sobre la carga por efecto Joule y el proceso era continuo. Se intentó condensar haciendo pasar los vapores metálicos a través de una piscina de zinc fundido. Se conseguían.6 toneladas de coque. Este anillo y el condensador se construyen con ladrillos de carburo de silicio. La corriente eléctrica atraviesa el horno por medio de ocho pares de electrodos que entran dentro del mismo: cuatro en la parte alta y cuatro en la baja. y en Inglaterra. también funcionaron en Francia. . Hubo que resolver un cierto número de problemas tal como se expone a continuación. En principio. Alemania y Japón pero hoy estas plantas están paradas y no se van a construir nuevas instalaciones en el futuro empleando esta tecnología. se alimenta en el horno a través de un distribuidor rotatorio y se descarga por el fondo a una cierta velocidad por medio de una mesa giratoria asistida por brazos mecánicos refrigerados.a se puede ver un esquema de la instalación Saint Joseph.4. En la figura 4. La tensión entre electrodos es de 200-250 V. Proceso Electrotérmico En 1926. en Estados Unidos. 0. a la vez que la New Jersey. Este gas pasa por una bomba de vacío . Aproximadamente el 93% del zinc que entra en el condensador se condensa como tal. b) Horno de zinc electrotérmico tipo St. 3% de CO2 y 18% de N2. con el zinc residual.6. a) Planta de producción de zinc por procedimiento St. con 2 m2 de área interna. se lava para separar aquel que tiene una composición aproximada de 79% de CO. Joseph. El condensador está formado por dos tubos verticales conectados a una zona inclinada con respecto a la horizontal. El gas.Figura 4. Joseph. Éste está conectado a un pozo enfriador del metal en el que el zinc se enfría mediante serpentines para que la temperatura del metal esté entre 480 y 500ºC. Fue preciso. tanto este concentrado como el coque se reciclan. cantidad considerablemente inferior a la producida por el horno de cuba ISF. Los residuos del horno precisan ser tratados para extraer de ellos el Zn (aumentando la recuperación hasta el 95-96%). en Pennsylvania (EEUU). en Inglaterra. Por otro lado. Además. A pesar de los esfuerzos y desarrollos aplicados al proceso Saint Joseph su extensión ha sido limitada.3-40 kPa (250-300 mm Hg). en la actualidad. con un horno que trataba sínter y coque. Una lluvia de gotas de plomo lava los gases de zinc que condensan en forma líquida disolviéndose en el plomo. el único capaz de competir con la obtención electrolítica de zinc. ha sido. pues. en la producción de vapor. se precisan concentrados de bajo contenido en hierro. el coste de inversión por unidad de zinc es bastante alto.42 moles de CO por mol de Zn vaporizado. Se propuso condensar el zinc vapor sobre gotas de plomo fundido a una temperatura ligeramente superior a la del punto de fusión del zinc. Las unidades mayores producían 100 Mg por día. A . si ya presenta problemas condensar un gas de retorta con un 45% de Zn. Joseph no operen en la actualidad si se exceptúa la planta de Monaca. un proceso en medios densos recupera un concentrado de zinc. desarrollar otro método de condensación. así. con soplado superior e inferior. un 50% de CO y un 1% CO 2. se explica que el proceso no se extendiera y que prácticamente las plantas St. en vía pirometalúrgica. Ha habido muchos intentos de producir zinc a través del horno de cuba. El proceso desarrollado por la Imperial Smelting Corporation. finalmente. Japón y Alemania.4. el más destacado y. Hubo un primer intento en 1939. se producía la segregación del zinc que. Unidades similares se han desarrollado en la antigua Unión Soviética. Un separador magnético elimina los materiales ferrosos. se separaba al alcanzar la saturación. es fácil imaginar el problema que supondría condensar el zinc de un gas que solo tiene un 6-7% de Zn y un 12% de CO2.que succiona con un efecto de 33. Proceso ISF. El plomo era recirculado al condensador. mediante un enfriamiento rápido en tubos refrigerados se obtenía zinc en polvo pero la inversión de la reacción era suficiente para recubrir de óxido este polvo y hacer impracticable la fusión del polvo de zinc ya que este no coalescía. Se producen 1. Después de enfriar este metal. Efectivamente. Este vacío es suficiente para hacer pasar el gas a través del condensador. 4. que trabaja en condiciones óptimas al haber mejorado la tostación-sinterización y teniendo la posibilidad de usar polvos de acería.5. retirándose los vapores por el centro de la cuba. El 90% del coque se recupera en mesas neumáticas y. El gas tiene un poder calorífico de 93 105 J∙m-3 el cual se utiliza. Por estas razones. en un 60%. Horno de Cuba de zinc. sin embargo. para calentar la carga y el resto. simultáneamente. se producía la deposición del óxido de zinc. hecho este último que hubiera acarreado consumos innecesarios de coque. se simplificó el diseño del horno y. Solubilidad del zinc y plomo a distintas temperaturas. Se desarrolló una solución simple sacada de la química-física del sistema. Si. Así. de plomo y zinc. disminuye. Después de la Segunda Guerra Mundial se profundizó en estos primeros estudios con resultados alentadores. El gas salía de la parte alta del horno en condiciones en las que la reacción de reducción indirecta estaba en equilibrio por lo que.7 1. a distintas temperaturas.2 3 4 6 8 12 26 Total Tabla 4. puede reaccionar adiabáticamente con carbón pero el contenido en CO2. el aumento de temperatura hace posible que el gas pueda reducir al óxido de zinc.continuación. su aparición quedaba reducida a la entrada del condensador de donde podía ser retirado. plomo y zinc a partir de menas mixtas. Esto se comprobó pronto. . desapareciendo también el peligro de reversión de las reacciones.3 4 5. El plomo fundido desciende por la carga y actúa como colector del cobre y de los metales preciosos. no se precisaba coque adicional y la capacidad del horno para producir zinc no se veía afectada. fue el hecho de que altas cantidades de zinc se depositaban en la parte alta del horno y en los conductos hasta el condensador. tan pronto como la temperatura bajaba. Ya que esta reacción es exotérmica. la temperatura baja y el gas es más proclive a producir óxido de zinc.4 2. el uno en el otro y viceversa: T (ºC) 417. Uno de estos problemas. pero se precisó de un cierto tiempo para fijar los parámetros del proceso y para hacer que éste trabajase sin problemas. El principio resultó eficaz.1. Un gas típico de horno. y además serio. Así pues. a pesar de incrementar su contenido en CO2. se resumen las solubilidades. se llegaba a un resultado magnífico: el horno podía usarse para obtener. Esto llevaba a que el horno dejase de trabajar por atasco.9 9 15 32 Total Zn en Pb 2 3. en condiciones de equilibrio. por otra parte. se propuso adicionar aire en la parte alta del horno para quemar parcialmente el gas y evitar la deposición de óxido de zinc. el gas reacciona con oxígeno. aunque el aire de soplado superior producía algo de óxido en la parte alta del horno.8 450 500 550 600 650 700 775 790 Pb en Zn 0. Esto se confirmó en la práctica y también que el óxido de plomo se reducía en la parte alta del horno por el CO presente. Se hicieron estudios termodinámicos que indicaban que era posible reducir el contenido de Zn de las escorias a niveles bajos sin producir hierro metal. tubos bajantes. en 1960. y en el 78 y 80 en China y en Polonia. además. en América. Los residuos de galvanización suponen un 23% (éstos se usan mayoritariamente en la . así como piezas de electrodomésticos. El zinc reciclable procede del automóvil (5 kg de galvanizado y unas 100 de piezas de inyección). Figura 4. Recuperación del zinc a partir de chatarras. probada ya con éxito para sintetizar la galena. en el 68 en Polonia. En 1992. En 1965 se instaló un nuevo horno en Duisburg (Alemania). En 1962 arrancó un horno en Zambia y otro en la Sociedad Peñarroya. Se mejoró el diseño inicial. en 1972 y 1973 en Italia y Yugoslavia.7 se representa un esquema general del horno de cuba ISF.7. Esto se consiguió por la idea Port Pire de sinterización con soplado inferior. en donde se consume el 37% del zinc. se recolecta el 43% de la chatarra mientras que en Asia. chapas y canaletas de zinc. se ha reciclado el 24% del consumo (6. respectivamente. La recuperación de metales a partir de chatarras está aumentando cada vez más por razones medioambientales. de ahorro de materias primas y de ahorro energético.1 m2 de sección. La mayor proporción de zinc secundario corresponde al reciclado del latón (32%). se utilizó un control automático más extendido y se pudo aumentar la producción. en Francia.5 106 t). El reciclado del zinc supone un ahorro del 70% en energía. respectivamente. En la figura 8. estas cifras son. Todo el desarrollo se concretó. sólo se recolecta el 22%. donde se consume el 30%. se introdujo aire caliente a 750ºC. La escasez de minerales en Europa incrementa el interés del reciclado. Otro horno entró en producción en Australia poco después. Se refunden. Horno de cuba de zinc ISF 5. en una instalación en Gales (Gran Bretaña) que producía. También se recicla zinc de las escorias y residuos metálicos de galvanizado. En Europa.Se precisó modificar la calidad del sínter y el tipo de máquina para poder tratar menas con plomo. La obtención de zinc de los polvos volados de acería tiene en su contra un mayor consumo energético que la producción directa. del 28 y 30%. con 17. 30000 Mg de zinc y 15000 Mg de plomo al año. en el 66 otro en Rumania y en Japón. en el 69 en Japón nuevamente. Los latones se recuperan desde hace tiempo por los valores intrínsecos del cobre y del zinc.producción de óxido de zinc). De ellos. En la segunda mitad . El zinc de los polvos de acería supone el 8%. La chatarra de piezas de fundición supone el 16% y las de chapa el 10%. tiene propiedades fungicidas y alguicidas. la mitad se utiliza en el galvanizado y en la protección del acero. En el reciclado por fusión de la chatarra de acero. En pinturas precisa muy poca cantidad de ligante. el más importante es el óxido de zinc cuyo consumo supone entre el 5 y el 10% de la producción de zinc de un país desarrollado. En cuanto a las piezas de moldeo automático es difícil de planificar su recuperación a pesar de ser grande el consumo de zinc por este concepto. las fundiciones primarias de zinc y la industria de compuestos del metal. El procedimiento americano de reducción del óxido mineral y de su reoxidación en el mismo horno. por lo que a veces se mezcla con TiO2 pues. Existen varios compuestos de zinc de uso extendido entre los que se pueden citar el sulfuro. dispersándose bien. Su conocimiento viene de antiguo al producirse de forma espontánea en los humos de reducción del cobre. que es blanco. a continuación. También en cargas para imprimaciones y en masas plásticas. Compuestos de zinc. el sulfato. el óxido supone más del 80% del consumo y por ello. también se desarrolló a mediados del XIX. Solamente se reprocesa el 5% de la chatarra de zinc para zinc metal o sus aleaciones. Del consumo anual del zinc. el cloruro y el óxido. Está claro que de esta chatarra se recupera el zinc con dificultad. Al óxido de zinc se le denominaba blanco de zinc cuando su uso estaba restringido a las cargas de pinturas. El sulfuro de zinc. además. La recuperación del óxido de los neumáticos está iniciándose y puede extenderse en un futuro inmediato. se generan cantidades crecientes de óxido de zinc procedente de la vaporización del metal contenido en los galvanizados los cuales son difíciles de reprocesar. El reciclado del zinc es complicado lo que hace difícil una industria de chatarras para la obtención de metal. a la salida. Se producen unas 200000 t de sulfuro de zinc (litophone). El óxido producido reemplazó al óxido de plomo por la toxicidad de éste. De los compuestos de zinc. se usa en materiales de recubrimiento altos en contenido de pigmento. 6. Los principales usuarios de la chatarra de zinc son las industrias del latón. La producción del óxido de zinc se desarrolló a mediados del siglo XIX por combustión del vapor de metal. se hace una mención especial de sus usos y aplicaciones. Se usaba al principio para fabricar latón ("oro blanco") a partir de los humos recogidos. quemando los vapores y obteniendo.5 0. con tamaños de entre 0. el cual se precipita a partir de disoluciones de cloruro o de sulfato purificadas. El producto final tiene unas especificaciones dependientes de la vía de producción según se muestra en la tabla 6. con dos cámaras y rotatorios.003 0. así. el óxido de zinc. El producto son cristales. El proceso húmedo produce carbonato básico.5 0. en un horno rotativo.1. Del óxido producido. fundiendo a 1975ºC.001 0. También se pueden utilizar columnas de destilación para separar las impurezas y quemar el vapor purificado a la salida.25 0.001 0. Los gases y vapores producidos se reoxidan produciendo el óxido que se recoge en un filtro de mangas. de la pureza del vapor de zinc.03 0.de ese siglo se desarrolló el uso del óxido para la goma. el 15% por vía directa y el resto por vía indirecta.005 0. el 2% se obtiene por vía química.5 0. La vía indirecta consiste en volatilizar el zinc de las chatarras y residuos. Por calcinación de la sal se obtiene el óxido que es de una elevada área superficial.5 y 5 µm. Los hornos usados pueden ser de mufla.02 0. Parámetro ZnO Pb Cd Cu Mn Sales solubles Pérdidas por ignición Acidez Superficie especifica Unidad % % % % % % % g de H2SO4 por 100 g m2/g Proceso indirecto 99. La vía directa consiste en calentar materiales.05 0.01 3-8 0. .1.1 3-10 0.3 Proceso indirecto 99 0.00005 0. con zinc oxidado y residuos.3 Proceso directo 98. fundamentalmente.00001 0. El óxido de zinc se usa en la industria de la goma en la que actúa como catalizador de la vulcanización. Oxido de zinc según proceso de obtención. mezclados con carbón. La pureza depende. pues reduce el tiempo de vulcanización.1 0.005 0. más o menos redondos.65 0.0005 0.001 0. El óxido de zinc es un polvo blanco que se vuelve amarillo si se calienta a 300ºC. Este proceso se denomina proceso francés. Para conseguir la calidad adecuada.3 Proceso húmedo 93 0. Tiene una densidad de 5.001 1 4 0.66 g/cm3 y un índice de refracción de 2.25 0.2 > 25 Tabla 6.3 1.001 0. se regula la turbulencia y el exceso de aire de combustión.004 0. El óxido también mejora la durabilidad de la goma y su conductividad térmica. La intoxicación por zinc. consiste en la dispersión fina (atomización) en minúsculas gotitas de metal fundido (spray) que se solidifican al aire recubierto de una fina capa de óxido de zinc transparente. Una. Joseph. el medio ambiente y la toxicidad. en la industria del vidrio. que aparece dentro de las 6 horas de exposición y desaparece . 7. que se recoge en los filtros en forma de partículas esferoidales fluyentes. en recubrimientos. se puede producir por alimentos que lo contienen a partir de los recipientes que los guardan o por inhalación de vapores del metal o del óxido. El contenido en la goma varía entre el 2 y el 6%. produce o bien óxido blanco o bien polvo azul. tienen muy baja toxicidad en comparación con los otros metales pesados. Polvo de zinc. El zinc es necesario para la vida humana y animal.Para este uso se consume el 50% del óxido producido. aunque rara. la temperatura de contacto vapor-aire y la velocidad de enfriamiento. y la mayoría de sus compuestos. produce vapor de zinc que al enfriar se convierte en polvo de zinc oxidado superficialmente. en la de cerámica y en la de esmaltes. La regulación de la oxidación. del cual un 95% debe ser zinc metálico. un tamaño de partícula en torno a 3 µm y una cantidad de residuo insoluble en ácido del 0. El polvo de zinc se obtiene por dos vías. 8. La ingestión tóxica se puede producir al tomar alimentos o bebidas acidas con alto contenido de metal. blanco de zinc. es la volatilización a 900ºC y el enfriamiento posterior del metal. Está ligado a las proteínas y se elimina con relativa facilidad. Si a la salida del vapor se favorece la oxidación en una cámara apropiada. la piel.1%. Los vapores de zinc o de su óxido se consideran responsables de la denominada fiebre del humo metálico. como catalizador (metanol) y para fabricar varistores. lo que puede producir trastornos gástricos. así como para los pulmones lo es la inhalación de vapores de esta sal. La reducción de menas oxidadas. se puede obtener óxido de zinc. para el crecimiento. El cuerpo humano contiene 33 ppm. procesos metabólicos. El consumo mundial de óxido supera las 500000 toneladas. El otro. es decir. en cosmética y farmacia. También se utiliza en pinturas. El zinc metal. Las propiedades del polvo de zinc son: más del 99% de zinc. etc. Se usa para producir diversos compuestos químicos. cuando no se propicia una condensación. El zinc. La ingestión de cloruro de zinc también puede ser peligrosa para el estómago. tal como se producía en el horno eléctrico St. El cloruro de zinc es letal por ingestión de 35 g siendo el sulfato mucho menos dañino. es común a otros metales. No parece que existan degeneraciones cancerosas en trabajadores en contacto con el zinc por su exposición a los vapores metálicos. . el cuerpo se acostumbra y suele reaparecer después del descanso del trabajador por desintoxicación y nueva inhalación. La ingestión de agua de tuberías galvanizadas puede producir pequeña toxicidad si la contaminación del agua alcanza 40 ppm.después de dos días. 9. etc. la que se oxida y se convierte paulatinamente en óxido. . el cual utiliza la blenda como materia fundamental. el proceso electrotérmico y a la utilización del horno de cuba para el proceso ISF. Al principio se usa la calamina como materia prima principal para la obtención del metal llegando al proceso en donde se realiza la tostación de los minerales de zinc. la sinterización. La producción del metal se obtiene mediante procesos como son la reducción térmica. Conclusiones y discusiones. con sus respectivos procesos como la flotación. Otro punto importante tratado en este informe fue la recuperación de zinc a través de chatarras y los aspectos ambientales tanto en la naturaleza como en la salud llegando a la conclusión de que el zinc es metal prácticamente inofensivo y no debe crear mayor problema el trabajar con él. por retortas horizontales y verticales. El proceso del zinc es un proceso en que el mineral se obtiene mediante concentración de menas del mineral. la tostación. 10. .”. BIBLIOGRAFIA. Madrid. Luis Felipe Verdeja: “Metalurgia Extractiva Volumen II. Antonio Ballester. Procesos de Obtención.A. José Sancho. España. Capitulo 6 Páginas 320 a 374 Editorial Síntesis S. 1. ANEXOS 19.2.11. Diagrama de flujo de la planta de Cominco en Trail (British Columbia. Canadá) . Canadá) 19. Diagrama de flujo de la etapa de lixiviación a presión de la planta e Cominco en Trail (British Columbia. Diagrama de flujo de la planta de zinc de Kidd Creek en Timmins (Notario. Canadá) 19. Diagrama de flujo de la etapa de lixiviación a presión de la planta Kidd Creek en Timmins (Notario.19.4. Canadá) .3. Imágenes de los minerales del zinc más comunes (Tabla 2.3) Blendas Hemimorfita Smithsonita . sus compuestos más importantes son los óxidos de plomo y el tetraetilo de plomo. El plomo forma muchas sales. 12. de 11. Pero se disuelve con lentitud en ácido nítrico. España era el primer productor mundial de plomo gracias a los ricos yacimientos de galena de Jaén. Este ha sido usado ampliamente desde el 5000 antes de Cristo para aplicaciones en productos metálicos. Serbia (parte de la confederación de Serbia y Montenegro). y Rusia.Parte II 12. se funde a 327.4ºC (621. El plomo es un metal pesado (densidad relativa. Propiedades generales del Plomo. El plomo es uno de los cuatro metales que tienen un mayor efecto dañino sobre la salud humana. en general. Además de España.3ºF) y hierve a 1725ºC (3164ºF). El plomo es anfótero. Almería y Murcia. gracias al descubrimiento de sus usos industriales. Este puede entrar en el cuerpo humano a través de la comida (65%). los Estados Unidos. Es relativamente resistente al ataque de los ácidos sulfúrico y clorhídrico. a la que siguen en importancia la cerusita (PbCO3 ) y la anglesita (PbSO4 ). El plomo forma aleaciones con muchos metales y. ya que forma sales de plomo de los ácidos. Comenzó a considerarse como un metal importante.4 s 16ºC (61ºF)). pero también en pinturas y pesticidas. Perú. que se empaña para adquirir un color gris mate. se funde con facilidad. Hoy España contribuye a la producción mundial con alrededor del 2. número atómico 82 y peso atómico 207. Industrialmente. México.1. o gravedad específica. en que fue desbancada por Estados Unidos. agua (20%) y aire (15%). cables y tuberías.19. óxidos y compuestos órgano metálicos. Es flexible. se . Canadá. Las valencias químicas normales son 2 y 4. así como sales metálicas del ácido plúmbico. El principal mineral de plomo es la galena (PbS). Hasta 1. en el siglo XIX.5%.2. los principales productores de plomo son Australia. Pb. de color azuloso. Plomo El Plomo es un metal blando que ha sido conocido a través de los años por muchas aplicaciones.881. Introducción 12. inelástico. Elemento químico. arsénico.= PbO2 + H2O + 2 eEl plomo en soluciones puede determinarse por la formación de un precipitado blanco con ácido sulfúrico o sulfato soluble.1. Pb++ MoO=4 = PbMoO4 . por la formación de un precipitado cristalino blanco con cloruro soluble y un precipitado amarillo con yoduro. Reacciones: Pbº = Pb++ + 2 ePbº + SO=4 = PbSO4 + 2 ePbº + 2 HO. anglesita. Casi todos los ácidos orgánicos reaccionan con el plomo en presencia de oxígeno para formar sales. los otros minerales de importancia comercial son el carbonato. Los minerales comerciales pueden contener tan poco plomo como el 3%. El ácido nítrico es el mejor disolvente que forma nitrato de plomo soluble. El plomo forma precipitados con muchos compuestos orgánicos (oxalatos. El plomo metálico no se altera en el aire seco. la galeana. que con el dióxido de carbono forma carbonato básico blanco. ya que proviene directamente de la desintegración radiactiva (decaimiento radiactivo). Todas las aleaciones formadas con estaño. que son mucho más raros. cobre. El plomo rara vez se encuentra en su estado elemental. en aire húmedo se forma una película de óxido. En la determinación gravimétrica el plomo se pesa en forma de sulfato. También se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio. antimonio. una solución de sulfato de plomo puede valorarse con molibdato de amonio.emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. bismuto. el mineral más común es el sulfuro. El plomo tiene poca tendencia a reemplazar el hidrógeno de las soluciones acuosas del ácido. cadmio y sodio tienen importancia industrial. Propiedades químicas. Los minerales se concentran hasta alcanzar un contenido de plomo de 40% o más antes de fundirse. en soluciones alcalinas es bastante reductor.) En la determinación cuantitativa se usan varios métodos. pero lo más común es un contenido de poco más o menos el 10%. cromato o dicromato. y el sulfato. cerusita. En un metal con gran contenido de plomo primero se determinan las impurezas y el plomo se calcula por diferencia.2. ácidos. etc.= PbO + H2O + 2 ePb++ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 ePbSO4 + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + SO=4 + 2 ePbO + 2 HO. 12. En solución ácida es poco reductor. 3 W/(m∙K) .2. 6 .799 kJ/mol Presión de vapor 4. 1.7 kJ/mol Entalpía de fusión 4.21 x 10-7 Pa a 600 K Velocidad del sonido 1260 m/s a 293.2 uma Radio medio† 180 pm Radio atómico calculado 154 pm Radio covalente 147 pm Radio de Van der Waals 202 pm Configuración electrónica [Xe]4f14 5d10 6s2 6p2 Estados de oxidación (Óxido) 4.2. Las propiedades del plomo se resumen en el cuadro 12.5 Azul blanquecino Apariencia Propiedades atómicas Peso atómico 207. dureza Mohs 11340 kg/m3. Propiedades del Plomo. bloque 14. Pb. periodo. símbolo. General Nombre. p Densidad. 2 (anfótero) Estructura cristalina Propiedades físicas Estado de la materia Sólido Punto de fusión 600. 82 Serie química Metales del bloque p Grupo.15 K Información diversa Electronegatividad 2.Puede determinarse electrolíticamente pesándolo sobre el ánodo como dióxido de plomo.61 K Punto de ebullición 2022 K Entalpía de vaporización 177.81 x 106 m-1∙Ω-1 Conductividad térmica 35.33 (Pauling) Calor específico 129 J/(kg∙K) Conductividad eléctrica 4.2. número Plomo. 12. metálico o iónico. soldadura suave y municiones.051 205 206 24. protección de la madera contra el ataque de los barrenillos y hongos marinos. Es resistente al ataque por parte de .186 200 205 Sintético 1. el plomo encuentra un amplio uso en la construcción.050 PD 198 Hg 202 Tl Hg 204 1.6 kJ/mol 2° potencial de ionización 1450. agentes molusquicidas. como tal. Tl 206 Hg 210 Bi 12.3. en particular en la industria química. se encuentra en la fabricación de acumuladores. forros para cables. preservadores para el algodón contra la descomposición y el moho.064 Valores en el SI y en condiciones normales (0 ºC y 1 atm). agentes antihelmínticos.1% Pb es estable con 125 neutrones 208 52. 202 Pb AN Sintético Vida media 52500 a MD ED MeV α ε 2. tóxicos para las pinturas navales con el fin de inhibir la incrustación en los cascos.792 0.598 0.53 x 107 años ε 0. Otras aplicaciones importantes son la fabricación de tetraetilplomo.3 años Pb Pb Pb Pb Pb Pb α β 3. salvo que se indique lo contrario. Merced a su excelente resistencia a la corrosión.5 kJ/mol 3° potencial de ionización 3081.1% Pb es estable con 124 neutrones 207 22.5 kJ/mol 4° potencial de ionización 4083 kJ/mol 5° potencial de ionización 6640 kJ/mol Isótopos más estables iso.4 >1.1° potencial de ionización 715. † Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente. Se están desarrollando compuestos organoplúmbicos para aplicaciones como son la de catalizadores en la fabricación de espuma de poliuretano.4% Pb es estable con 126 neutrones 210 Sintético 22. Usos del Plomo El uso más amplio del plomo. agentes biocidas contra las bacterias grampositivas. agentes reductores del desgaste en los lubricantes e inhibidores de la corrosión para el acero.4 x 1017 años α 2. elementos de construcción. pigmentos. como los silicatos. Uno de los usos importantes es para revestimientos. el plomo se utiliza mucho en la fabricación y el manejo del ácido sulfúrico. es el detonador estándar par los explosivos. Como consecuencia de esta característica ventajosa. El azuro de plomo. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación. los carbonatos y sales de ácidos orgánicos. Su utilización como forro para cables de teléfono y de televisión sigue siendo una forma de empleo adecuada para el plomo. Se usa en la fabricación de sulfúrico. Durante mucho tiempo se ha empleado el plomo como pantalla protectora para las máquinas de rayos X. las que resultan útiles para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica.Pb(OH)2. por eso se emplea para tuberías de transporte de agua de mar en barcos y para grandes acuarios. serpentines. porque forma su propio revestimiento protector de óxido. por su resistencia a la corrosión que tiene al formar una película dura e impermeable de sulfato de plomo en la superficie. conocida como PZT. Los arsenatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas para la protección de los cultivos. en que interviene este elemento. en el cuál el tratamiento con sulfúrico es seguido de un lavado de sosa cáustica. al aire de las costas marinas. etc. como estabilizadores contra el calor y la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. una mezcla calcinada de zirconato de plomo y de titanato de plomo. . pero está decreciendo en volumen. También se utiliza para transportar y almacenar soluciones de alumbre. Se usa en la refinación de petróleo. El pigmento que se utiliza más. Asimismo. Pb(N 3)2. El uso del plomo en pigmentos ha sido muy importante. está ampliando su mercado como un material piezoeléctrico. válvulas. También se usa en contacto con hidróxido de sodio en un 90 % de pureza a 90ºC. En virtud de las aplicaciones cada vez más amplias de la energía atómica. Se usan silicatos de plomo para la fabricación de fritas de vidrio y de cerámica. Es resistente al gas sulfuroso húmedo y también se aplica en ánodos recubiertos de plomo y en revestimientos y precipitadores electrostáticos usados para separar la niebla del ácido sulfúrico del gas sulfuroso. otros pigmentos importantes son el sulfato básico de plomo y los cromatos de plomo. Se utilizan una gran variedad de compuestos de plomo. porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos. El plomo tiene una resistencia excelente a las soluciones de sales comunes. El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario.muchos ácidos. se han vuelto cada vez más importantes las aplicaciones del plomo como blindaje contra la radiación. es el blanco de plomo 2PbCO3. El agua común no puede producir corrosión por la capa que forman las sales disueltas El plomo en forma de bloques formados por extrusión de lados cóncavos y convexos. hidrosulfito de sodio. sulfato de cobre. la cetona y el tricloroetileno no producen efectos sobre el plomo. el ácido nítrico. Se usa también bajo las maquinarias y los edificios para reducir vibraciones El plomo y sus aleaciones se laminan muy fácilmente hasta lograr cualquier espesor por eso es ideal para empaquetaduras. el ácido fluorhídrico si es diluido. Sin embargo puede usarse con anhídrido acético y el ácido acético glacial. Se usa en martillos cuando hay que tener mucho cuidado en no dañar la pieza trabajada. Se impregnan con plomo delantales y guantes de caucho. 3) Álcalis: con el hidróxido de amonio es satisfactorio en todas las concentraciones y temperaturas. éteres. sulfito de sodio. . sulfato de sodio. 2) Ácidos: el ácido acético. El ataque se acelera en presencia de oxígeno. hiposulfito de sodio. El plomo se usa en los siguientes compuestos químicos: 1) Disolventes: los alcoholes. cloruro de zinc y sulfuro de sodio. bisulfito de sodio. sulfato de amonio. también puede usarse con el ácido crómico. El tratamiento de agua con cal o silicato de sodio evita la corrosión. se usa para las paredes que tienen que confinar rayos mortíferos procedentes de la fisión nuclear y de isótopos radiactivos. En hidróxido de sodio puede usarse el plomo en un 95 % de pureza y 80ºC. peróxido de hidrógeno. El hidróxido de calcio ataca el plomo en presencia de humedad y el oxígeno.En la fabricación de rayón y nitroglicerina. sulfato de hierro. La lámina de plomo sirve como material para pisos de galvanoplastia y la fabricación de productos químicos donde los derrames de ácidos estropearían los pisos de hormigón. cloruro de amonio. pero si se añade agua dulce disminuye la corrosión. aunque no se recomienda puede usarse a temperaturas normales si la concentración no es mayor del 80 %. carbonato de sodio. 5) Agua: destilada el plomo disuelve lentamente en proporción a la cantidad de oxígeno disuelto. cloruro de sodio. fenol piridina. Por su flexibilidad y escasa resistencia al desplazamiento plástico. 4) Sales y otros compuesto químicos: puede usarse el plomo en contacto con sulfato de aluminio. fórmico y tartárico atacan moderadamente. en Idaho. en Hungría. 3) Filones originados a temperatura y presión elevada en rocas ígneas o genéticamente asociadas a ellas. Éstos yacimientos están distribuidos por todo el mundo. en Alemania. que contiene 77. 2) Yacimientos someros o de profundidad media. Coeur d´Alene. en Birmania y Ridder. Recursos del Plomo 12. los de la Santa Eulalia. La anglesita es el sulfato de plomo. en Utah y Sierra Mojada. Se presentan en forma de estratos tubulares de sustitución. los yacimientos de Schemnitz. aunque raramente está exento del otro. o Filones de relleno a temperatura y presión intermedias. en México. PbS.1. 9 PbO. pirita. PbCO3 . en Colorado. . a veces íntimamente mezclados y otras veces lo bastante separados como para que puedan extraerse minerales en los que predomina uno de los metales. Los minerales son la blenda (ZnS). plata o cobre en grado apreciable.12. Leadville. generalmente en calizas y dolomitas. Por ejemplo. esfalerita y piritas. Los minerales de éste tipo suelen contener galena. La galena es el más importante de los minerales de plomo. hay extensos y de importancia comercial. genéticamente asociados con rocas ígneas. Su distribución geológica y geográfica es casi idéntica. Se encuentran en San Juan y Lake City. la cerusita se forma por la oxidación superficial de la galena.PbCl2. Park City. Las principales menas de plomo son la galena. Los tipos importantes de yacimientos son los siguientes: 1) Yacimientos formados a poca profundidad en rocas sedimentarias sin ninguna relación aparente en rocas ígneas. cuarzo.3 P 2O5.4. Por ejemplo. o Reemplazos de rocas ígneas piríticas diseminados. caracterizados por minerales complejos: o Yacimientos filonianos formados cerca de la superficie. y los de Insbach y Freiberg. Algunos ejemplos son.4 % de Plomo y la cerusita. PbSO4 y la piro morfita que es un clorofosfato de plomo. Pocas veces contienen oro.5 % de Plomo. Bawdwin. Silesia y Marruecos. en Colorado. los de Mapimí. o Reemplazos de plata-plomo en calizas. en México. galena.4. la pirrotita. Por ejemplo. yacimientos del Valle del Mississippi. que contiene 86. Yacimientos y menas de plomo. El plomo y el zinc están asociados en yacimientos minerales. en Siberia. El plomo antimonioso tiene mejores propiedades mecánicas. Canadá y Australia. forma aleaciones con todos demás elementos parejamente fusibles. la calamina y una ganga de calcita. la blenda. pero a mayores temperaturas esto disminuye y por encima de los 120ºC sucede lo contrario.04 a 0. honrblenda.4 28 .002 a 0.08 % de cobre. y el plomo telurioso se usan también en la industria. Las propiedades del plomo telurioso. son aleaciones muy usadas en la industria.5 . tienen el grano más fino. el plomo ácido. Los minerales son la galena y sus productos de oxidación (cerusita y anglesita). antimonioso. Si bien las impurezas presentes en el plomo varían y son pequeñas en cada calidad. La mayor parte de plomo beneficiado procede de minerales de Estados Unidos. Aleaciones de Plomo. piroxeno. etc. Ejemplos: los más importantes son. Nueva Galesdel Sur. la ductilidad del plomo es relativamente mala.133 Pb químico. 12. 0. un coeficiente de dilatación térmica elevado y excelente propiedades antifricción. Se llama plomo químico al plomo no desplatado producido por minerales del sudeste de Missouri. magnetita y tremolita.2. Éste plomo contiene 0. 4) Yacimientos metamórficos ígneos que contienen minerales del metamorfismo del contacto.005 % de bismuto. la smithsonita. redonita.4. son importantes químicamente y obligan a clasificar el plomo para diversos usos. Australia. que se presentan en contactos de caliza ígneas o cerca de ellas. granate. comparadas con las del plomo regular.calcita.020 % de plata y menos de 0. En virtud de su escasa resistencia mecánica. El plomo tiene un punto de fusión bajo. Broken Hill. 154 55 3. Propiedades mecánicas del plomo y sus aleaciones. tiene un límite de elasticidad bajo. Entre los yacimientos de éste tipo figuran los de magdalene de México y la mina de Honr Silver de Utah. granate. Resistencia la a Alargamiento Dureza Brinell Límite de % aguante Kg/cm2 tracción Kg/cm2 Pb puro 123 . México. El plomo cúprico. redonita. Para muchas aplicaciones el contenido de estaño en las aleaciones de revestimiento puede reducirse hasta no ser mayor de 2. Fabricación de las aleaciones: El plomo y sus aleaciones puede fundirse en una caldera de hierro colado sin temor a que se produzca contaminación con hierro. Cuando se necesita un revestimiento duro y resistente se añade antimonio. Aleaciones para tubos compresibles: estos tubos pueden estar hechos de una sola aleación o estar formados por dos capas metálicas. 0.8 70 37 - - 50 7. el resto de plomo.04 % de calcio. pero en virtud de su precio elevado es conveniente usar una aleación de plomo y estaño en capas. Otra aleación con buenas propiedades es un plomo con 0.5 a 5 %. aumentando la resistencia. En el primer caso se usa una aleación que contiene de 2 a 3 % de antimonio y 97 a 98 % de plomo y si se quiere un acabado brillante se usa una aleación de plomo y estaño con poco estaño.8 - fundido Pb telurioso 240 laminado 195 recocido Pb antimonioso 3.10 % de estaño.5 112 22 11.15 % de arsénico.laminado 183 50 4.16 laminado 4. si bien con ciertas clases .71 fundido El plomo es el principal elemento del llamado "terne" que tiene una composición de 10 a 25 % de estaño y 90 a 75 % de plomo. El calcio obra como el antimonio. no es necesario emplear cubierta de fundente.10 % de bismuto. El revestimiento de estaño se puede hacer en una o dos caras. Aleaciones para la industria de cables: el plomo que contiene algún cobre y el plomo antimonioso al 1 % son los principales metales usados para recubrir los cables empleados para la transmisión de corriente eléctrica y para comunicación. y 0. Para fines generales de fusión. El estaño es preferible para envasar ciertos productos y también por su aspecto.5 42 recocido 194 56 - - 50 - - 32 5. Otra aleación contiene 0. granulares. Reacciona con ácido nítrico. 12. estructura análoga al aragonito (CaCO3). a) Dureza.5 .5 %. tales como la anglesita. Una aleación con base de plomo llamada metal de estereotipos. también en agregados cristalinos tabulares. b) Densidad: a) 3. Diagnóstico: Se reconoce por su alto peso específico.4. Minerales de Plomo. smithsonita y limonita.3.0 . b) 6. contenido de Pb contenido: 77.4 . color y raya: Brillo adamantino a veces vítreo. b)Fractura: a) Exfoliación prismática según {110} buena {021} . Para calentar y fundir el plomo se usa en calderas y hornos calentados con carbón. Zn. La pieza fundida se coloca sobre un cilindro rotativo. Para cubrir los baños de temple se usa en disco de coque. macizo granular. . El plomo y sus aleaciones en forma de productos terminados se funden en matrices y se vacía por gravedad. Origen o condiciones de Se encuentra exclusivamente en zonas de formación: oxidación de los yacimientos de sulfuros de Pb. Importancia práctica y Importante mena de plomo. Aquí puede servir muy bien como fundente una mezcla eutéctica de cloruro de zinc o haluros de metales alcalinos o alcalino térreos. Otras propiedades: Posee la propiedad de emitir un sonido crujiente característico al romperse.6 a) Exfoliación. color blanco y brillo adamantino que lo diferencia de los demás carbonatos.6. Brillo. Asociado a minerales primarios galena y blenda y a diversos minerales secundarios. Cristales de hábito variado. b) Fractura concoidea. piromorfita. Las aleaciones de plomo no presentan dificultades para vaciarlas. Los moldes pueden son permanentes y semipermeables de yeso o caucho. petróleo o gas. la temperatura de vaciado es de 38 a 83 ºC por encima de la temperatura del líquido de la aleación. se vacía en es molde y se obtiene una copia exacta.3. Cerusita PbCO3 Sistema y hábito: Sistema ortorrómbico. fibrosos. muchas veces presenta maclas. con el cuál se hacen las impresiones. amarillento o pardusco. Después de estampar el cartón con los tipos y planchas de medio tono se usa como cara de molde. color suele ser blanco con matiz grisáceo. compacto terroso.de aleaciones es conveniente retardar la formación de natas de óxidos y la pérdida de algunos elementos de la aleación. Fórmula PbSO4 Sistema Cristalino Rómbico. Morfología Cristales, granos, estalactitas. Dureza 3 Raya Blanca. Color Incoloro, blanco, gris, amarillento. Brillo Adamantino, sedoso. Densidad 6,3. Génesis Secundaria, hidrotermal. Paragénesis Galena, Cerusita, Limonita, Pirita. Yacimientos Sierra de Cartagena - La Unión, El Algar y Mazarrón (Murcia). Usos Mena de plomo. También llamada “vitriolo de Plomo” Etimología De la isla de Anglesy, Gran Bretaña, donde se descubrió por primera vez (Beudant, 1832). Familia Sulfatos, cromatos, molibdatos y volframatos Anglesita 13. Producción del Plomo. La fundición de los minerales de plomo puede llevarse a cabo por el método de precipitación (ya no se aplica), de reacción tostadora (para minerales puros y ricos) y de reducción tostadora (método que se utiliza actualmente) como también el horno de cilindro rotatorio. 13.1. Método de reducción tostadora Consiste en la tostación de minerales con una fusión reductora posterior: MENAS TOSTACIÓN PREVIA (horno mecánico de calcinación) AGLOMERACIÓN AGLOMERADO FUNDICIÓN (horno de cuba) Pb DE FABRICACIÓN (contiene Ag y Cu) REFINO MATA DE Pb-Cu ESCORIAS POBRES TOSTACIÓN Y AGLOMERADO ESCORIAL Pb BLANDO FUNDICIÓN Pb DE OBRA MATA DE Cu ESCORIAS POBRES A LA ELABORACIÓN DE Cu 13.2. Tostación Tiene como objeto la transformación de PbS en PbO. Consiste en la eliminación del azufre con una volatilización de As y Sb (impurezas) que se podría obtener. En presencia de Cu y S, puede formarse en el horno de cuba mata de Cu-Pb, de otro modo pasa el Cu al Pb de obra y es eliminado por lodación. El ZnO se escorifica con facilidad. La condición previa para una buena tostación es la trituración, para que la reacción de PbS con O2 sea lo más fácil posible: 2 PbS + 3 O2 = 2 PbO + 2SO2 + 202.8 Cal. Luego se hace tostación con insuflación o absorción de aire a temperaturas mayores de 800ºC para evitar la formación de PbSO4. La tostación se hace en dos etapas: tostación previa y tostación definitiva. Tostación previa: se utilizan hornos de pisos, redondos con hogar giratorio y hornos de traspaleo fijos. La tostación insufladota: consiste en comprimir el aire a través de la capa de mineral que se ha encendido por la parte de entrada del aire. El mineral se junta por aglomeración y forma un aglomerado sólido y poroso. Los sulfatos presentes son descompuestos, acelerando el SO2 que se desprende. PbS + 3 SO3 = PbO + 4 SO2 El mineral debe estar en forma granulada, luego se agregan piedra caliza, residuos de pirita, residuos de la mufla, para hacerlo menos compacto. Este contenido de mezcla no debe fundir el PbS o el Pb, pues quedaría obturada la parrilla. Se obtiene Pb al 45 %, esto es lo máximo cuando se completa la tostación. La piedra caliza se añade para: PbSO4 + CaCO3 = CaSO4 + PbO + CO2 El Sulfato de Calcio formado es descompuesto por dióxido de silicio, a una temperatura de 1000ºC, actuando el Trióxido de azufre gaseoso sobre los sulfuros metálicos como oxidantes. CaSO4 + MeS + SiO2 + O2 = CaO + SiO2 + MeO + SO2 Me: metal cualquiera de valencia 2. Para la tostación definitiva: se utilizan calderas de aglomerar fijas o móviles. Estas tienen las desventajas de trabajo discontinuo, mucho trabajo manual, perjudicial para la salud. 13.3. Fusión pueden separarse de él por oxidación. pasa al crisol a través de la zona de fusión. Horno de cuba Se parecen a los empleados en la fusión de la mata de cobre. mata de plomo y azufre peis. sólo el CO. que está impurificado por plomo adherido.1. con la diferencia de que aquí se trabaja obteniendo metal y se reduce a un mínimo la formación de mata. se forma un producto sólido más rico en cobre que nada sobre el plomo líquido. Como reductor se usa coque. Hay evaporación de Pb que se deposita en la columna de carga y a causa de la concentración reciente.Por la fusión reductora del mineral tostado. Eliminación de estaño. además. La temperatura aumenta de 100ºC en tragante hasta 1600ºC en las toberas. para eliminar una parte del plomo adherente. llamado lodo de cobre. así como el empleo de cargas de agua sólo hasta el comienzo de la columna de carga. REFINACIÓN Este contiene impurezas como.4. Los métodos de eliminación son los siguientes: 13.2.5. se puede separar el cobre calentando el plomo hasta un poco por encima del punto eutéctico. Productos plomo de obra. que está construida con ladrillos refractarios. Los procedimientos en el horno de cuba tienen gran parecido a los de la fusión reductora de la mata de cobre. 13. resultando así una mata de cobre enriquecida. ascendiendo la curva de solidificación en sentido casi vertical.5. se pasa el contenido de Pb o de otros minerales a Pb de obra. pero se distinguen de éstos por la carga del horno de crisol y el pozo de plomo.5. cobre. la resistencia a los ataques químicos. metales nobles en cantidades que resultan remuneradores para su obtención. 13. 13. mientras que el plomo líquido tiene sólo poco cobre. cediendo el plomo oxidado al mismo tiempo su oxígeno parcialmente al antimonio según la ecuación: 2 Sb + 3 PbO = Sb2O3 + 3 Pb . mientras que la ganga sale como escoria. junto con la mata de plomo. estaño. arsénico y antimonio a) Oxidación selectiva sencilla: Al tener estos tres metales mayor afinidad hacia el oxígeno que el plomo. que influyen desfavorablemente sobre las propiedades mecánicas. bismuto y antimonio. Por esto. en la zona de fusión o de formación de escorias y por el contrario en las zonas superiores.945 % plomo. pudiéndose considerar como agente sólo el carbón sólido. arsénico. Las costras son retiradas del baño de plomo y fundidas. Eliminación de cobre El cobre es sólo poco soluble en plomo líquido y da un eutéctico situado a 99. después de una sulfurización con sulfuro de sodio. se separa.4. Ésta entra por un tubo que llega casi hasta el fondo de la cadena y por la descomposición del vapor de agua se produce un fuerte burbujeo en el baño. Estos productos son llamados “costras de arsénico.5. por adición de zinc metálico puro. etc. a compuestos alcalinos que están prácticamente exentos del plomo. . después de añadir zinc al plomo líquido. por oxidación. 13. lo cual significa el fin del proceso de oxidación. de punto de fusión elevado que flotan encima del baño de plomo y se saca cazos. 3 (2 PbO. De esta aleación puede expulsarse el zinc por destilación. antimonio y estaño. Se forma litargio puro. una aleación sólida de plata. Estos se llaman óxidos pobres.6. antimoniato de plomo líquido y estannato de plomo sólido. ambos sumamente blandos y en las operaciones de reducción de tamaño se transforman en productos de muy alto porcentaje de lamas. antimonio o estaño”. El método está basado en el hecho de que. 13. aminas primarias.5. al enfriar. arseniato de plomo líquido. zinc y plomo. plomo y óxido plumboso. de manera que también las pérdidas en metal noble son muy pequeñas. el cual puede oxidar más al antimonio. llamado “plomo rico”. b) Método de Harris: este método está basado en el hecho de que los compuestos de mayor grado de oxidación de estaño.. Las ventajas de éste método está en la producción de productos intermedios libres de plomo. obteniéndose óxido de zinc.3. que contiene todos los metales nobles. Eliminación de los metales nobles La eliminación se efectúa. arsénico y antimonio pasan calentados con una sal alcalina. 13. Esta oxidación se efectúa por agitación del zinc al rojo vivo con ramas verdes. o burbujeo de vapor de agua o agua. según el método de Parkes. el plomo.El óxido antimonioso es oxidado por el aire dando óxido antimónico que se combina con el óxido plumboso dando antimoniato de plomo. quedando casi intratables por métodos gravitacionales que serán los mas adecuados para su concentración debido a su alto peso especifico. Eliminación de zinc Está fundada en la mayor afinidad del zinc por el oxígeno en comparación con el plomo. Para su flotación se pueden seguir dos alternativas: una con ácidos grasos y otra con colectores sulfhídricos. además se recuperan las sales utilizadas hasta en un 95 % puras.Sb2O5) + 8 Sb = 6 Pb + 7 Sb2O3 El óxido plumboso forma con arsénico. que oxida el zinc. Concentración y Flotación Los principales minerales oxidados de plomo son cerusita y anglesita. y de la aleación de plata y plomo que queda. refrescos y vino pueden contener cantidades significantes de Plomo. carnes. 14. aire o agua. vegetales. R. El humo de los cigarros también contiene pequeñas cantidades de plomo. como la anglesita es mas soluble que la cerusita en medio básico la concentración de colector que se requiere para flotar anglesita son mayores que para la cerusita. El Plomo puede entrar en el agua potable a través de la corrosión de las tuberías. la efectividad de colectores se debe a la larga cadena de su hidrocarburo y a la presencia de los componentes insolubles que forma con el ion plomo. Lamentablemente el alto costo y elevado consumo del reactivo hace que su aplicación a nivel industrial sea muy escasa o nula. Esto es más común que ocurra cuando el agua es ligeramente ácida. además consume fuertes cantidades de reactivos. otros opinan que se obtienen mejores resultados cuando se agrega por etapas. Este es el porqué de los sistemas de tratamiento de aguas públicas son ahora requeridos llevar a cabo un ajuste de pH en agua que sirve para el uso del agua potable.6. Efectos del Plomo sobre la salud Las comidas como fruta. como son: . Rinelli y Marabini (1973) desarrollaron una nueva técnica para flotar cerusita utilizando un quelato (oxima) y aceite combustible. Flotación Directa La flotación directa en forma industrial no se practica. El Plomo puede causar varios efectos no deseados. Que nosotros sepamos. la sulfurización es un método que requiere estudios profundos para el uso de este reactivo porque usarlo en exceso causa efectos depresivos sobre la cerusita y anglesita sulfurizada. este puede principalmente hacer daño después de ser tomado en la comida. la composición química de este colector consiste de aminas primarias con diferente longitud de la cadena del hidrocarburo.1. el Plomo no cumple ninguna función esencial en el cuerpo humano. en la segunda. 13. sin embargo algunos estudios de laboratorio han revelado resultados satisfactorios. este sistema de flotación se lleva a cabo después que el plomo disuelto es precipitado por el xantato amilico. el colector amilico fue empleado para flotar anglesita y cerusita. mariscos.En el primer caso existe un riesgo de la ganga alcalina que flota con el concentrado y lo diluye. por esta razón mientras algunos tratadistas recomiendan usarlo en un solo punto del circuito. granos. Herrera Urbina (1980) demostró que la anglesita y cerusita pueden flotarse en medio ácido empleando un colector cationico comercialmente conocido como Alamine 26D. por ejemplo: ácidos faticos con una cadena larga de hidrocarburo han demostrado ser buenos colectores de cerusita y anglesita. En flotación directa con xantatos. para los que el plomo resulta especialmente dañino. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está mucho más extendido que el ciclo natural del plomo. 16. El plomo se elimina del organismo desplazando el calcio o el sodio y formando un complejo estable con EDTA que se evacua por la orina. bromuros. En adultos. Hoy en día se tratan los envenenamientos por plomo administrando una sal de sodio o calcio del ácido etilendiaminotetraacético. debilidad. 15. Este ha causad contaminación por Plomo haciéndolo en un tema mundial no sólo la gasolina con Plomo causa concentración de Plomo en el ambiente. Perturbación de la biosíntesis de hemoglobina y anemia Incremento de la presión sanguínea Daño a los riñones Abortos y abortos sutiles Perturbación del sistema nervioso Daño al cerebro Disminución de la fertilidad del hombre a través del daño en el esperma Disminución de las habilidades de aprendizaje de los niños Perturbación en el comportamiento de los niños. Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo no natural del Plomo tiene lugar. óxidos) se originarán. En los motores de los coches el Plomo es quemado. Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de los coches. retraso en el desarrollo motor. como es agresión. como la combustión del petróleo. ENVENENAMIENTO CON PLOMO El plomo ingerido en cualquiera de sus formas es altamente tóxico. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra cuando llueva. Las escamas de pinturas con base de plomo y los juguetes fabricados con compuestos de plomo están consideradas como muy peligrosas para los niños. el plomo puede aumentar la presión sanguínea. pero las mayores concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las actividades humanas. eso genera sales de Plomo (cloruros. las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y permanecerán en la atmósfera. deterioro de la memoria y problemas de audición y equilibrio. Debido a esto puede causar serios daños al sistema nervioso y al cerebro de los niños por nacer. estreñimiento y parálisis en muñecas y tobillos. Otras actividades humanas. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de aguas. Los síntomas de envenenamiento son anemia. Efectos ambientales del Plomo El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente. Sus efectos suelen sentirse después de haberse acumulado en el organismo durante un periodo de tiempo. procesos industriales. El Plomo puede entrar en el feto a través de la placenta de la madre. incluso a niveles que antes se consideraban inocuos. El plomo puede producir disminución de la inteligencia. . comportamiento impulsivo e hipersensibilidad. combustión de residuos sólidos. también contribuyen. No puede ser roto. Las funciones del suelo son perturbadas por la intervención del Plomo. Estos experimentarán efectos en su salud por envenenamiento por Plomo. El fitoplancton es una fuente importante de producción de oxígeno en mares y muchos grandes animales marinos lo comen. Este es el porqué nosotros ahora empezamos a preguntarnos si la contaminación por Plomo puede influir en los balances globales. Los efectos sobre la salud de los crustáceos pueden tener lugar incluso cuando sólo hay pequeñas concentraciones de Plomo presente. El Plomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y organismos del suelo. . especialmente cerca de las autopistas y tierras de cultivos. Los organismos del suelo también sufren envenenamiento por Plomo. Las funciones en el fitoplancton pueden ser perturbadas cuando interfiere con el Plomo.El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de pinturas que contienen Plomo. donde concentraciones extremas pueden estar presente. pero también entrar en las cadenas alimenticias. y se puede acumular en organismos individuales. pero puede convertirse en otros compuestos. El Plomo es un elemento químico particularmente peligroso. Cap. Spin Apuntes de cátedra de Química Inorgánica. Chang Química Analítica I. Jorge Moreno Sutulov Alexander. Verónica Rosenfeld y Prof. A. R. Vogel Química Analítica II. Flotación de Minerales. Vogel Enciclopedia de Física y Química. Cualitativa. Capítulo: Flotación de Sulfuros. Prof. Lima. BIBLIOGRAFÍA Química. pp. Universidad de Concepción (Chile). 1963. Curso: "Concentración y flotación de minerales". A. 315-332. Azañero Ortiz. 7-8. IX. Angel. UNMSM. . 2002.17. Cuantitativa. pp. 18. Anexos Figura N.13 Diagrama de Flujo de Flotación Selectiva de Sulfuros Pb-Zn y Flotación de Pb Oxidado. . � 2.Figura N. Diagrama de Flujo de Flotación Bulk: Plomo-Zinc y Flotación de Plomo Oxidado Imágenes de minerales de Plomo Anglesitas Cerusitas Esfalerita . Galenas .