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Tratamiento químico del mineral de estaño

Las principales técnicas utilizadas para concentrar los minerales de estaño son la evaluación del mineral, métodos de gravedad húmedos y secos, y la separación magnética y electrostática. La cantidad de tratamiento que se necesita depende de la concentracion del mineral y el tipo de depósito y contaminación que pueda tener.

Una vez se ha obtenido un concentrado de estaño de la pureza requerida, se envía a la fundición que la convierte en metal de estaño. En términos simples, la fundición de óxido de estaño corresponde a la reacción:

            SnO2 + C à Sn + CO2

en el que el estaño se mezcla con carbono y se calienta en un horno para producir el metal de estaño fundido. Muchas de las impurezas no deseadas se eliminan en la escoria durante este proceso. Cualquiera de las impurezas restantes se tratan en la etapa de refinado (por ejemplo, mediante el calentamiento bajo condiciones particulares en una caldera de hierro fundido, o mediante la refinación electrolítica), donde finalmente, el estaño refinado de la pureza deseada se moldea en lingotes para la venta. Antiguamente la mayor fundición de estaño se realizaba en los países industrializados, pero desde la década de 1950 ha habido una tendencia creciente para que el estaño se funda en su país de origen.

Las empresas que lideran la producción son Yunnan Tin, de China con 61 mil toneladas de producción en el 2007 seguida de PT Timah, de Indonesia con 58 mil toneladas. China cuenta con cinco de las diez principales empresas de producción de este plateado metal.

Fuentes: itri.co.uk

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Proceso de obtención del estaño

El estaño es uno de los metales más antiguos conocidos por el hombre. Fue la aleación de estaño con cobre para hacer bronce el que marcó uno de los descubrimientos del hombre prehistórico más significativos, utensilios habilitados, armas y decoraciones fueron formados por primera vez con un material que era muy superior a la piedra. Por la época romana, el estaño estaba siendo ampliamente utilizado tanto en bronces y en otras aplicaciones, como para recipientes de cobre estañado. Más adelante, una alta proporción de la lata usada en el mundo civilizado se extraía en Cornwall, y esto continuó hasta el siglo 19. Hoy en día la mayoría de estaño se extrae en los países en desarrollo y la producción está dominada por dos países, China e Indonesia, que representan más del 70% de la producción minera mundial. Los otros grandes productores son Perú, Brasil, Bolivia, Australia y Malaysia.

Con mucho, el mineral de estaño económicamente más importante es la casiterita, un óxido que ocurre naturalmente con el SnO2 fórmula química de la que se obtiene prácticamente todo el estaño utilizado en todo el mundo. En su mayor parte, los minerales de estaño están restringidos en su ocurrencia primaria en cuerpos mineralizados relativamente estrechos o venas asociadas con granito o rocas de composición granítica. Reservas comercialmente valiosos de minerales de estaño se encuentran con frecuencia como depósitos secundarios o de placer. La meteorización y la erosión de la roca hospedante y las venas de estaño dan como resultado la concentración de la comparativamente pesada casiterita en los depósitos aluviales conservado lechos de arroyos.

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La apuesta sobre el fin de los metales

Esto parece un momento oportuno para contar la historia de Paul Ehrlich y Julián Simón, que propusieron una famosa apuesta en 1980, Paul Ehrlich, autor de la bomba demográfica era un conocido biólogo (y ambientalista pionero) con una imagen malthusiana de mundo (la idea de que mientras las poblaciones crecen exponencialmente el acceso a los recursos crece aritméticamente y que deben existir limitantes a esto). Ehrlich estaba convencido de que la humanidad estaba agotando rápidamente su acervo de recursos naturales, y podría comenzar a experimentar la escasez y que es acompañada por los altos precios en el futuro cercano. Julian Simon fue un economista que cree que el ingenio humano siempre es capaz de encontrar sustitutos y que la variación de precios llevaría a nuevos descubrimientos, por lo tanto, lo que nos impide quedarse sin recursos.

Los dos hombres apuestan sobre el precio futuro de un grupo de materias primas (metales). Si los precios suben en diez años, la tesis de Ehrlich se considera más correcta y entonces ganaría la apuesta. Si los precios de los commodities bajan en esos mismos diez años, Simon ganaría la apuesta. Ehrlich eligió los cinco productos de que estaba seguro de que se agote, y por lo tanto se vuelven más caros en una década: cromo, cobre, níquel, estaño y tungsteno. Una apuesta de $ 200 fue colocada en el valor futuro de cada uno de los productos básicos. Diez años más tarde, ajustado a la inflación, el precio de los metales había caído como grupo, y cada uno de los metales en el grupo también había bajado de precio de forma individual. Simon ganó la apuesta, y el resto es historia.

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Reciclaje de aluminio y su impacto en el medio ambiente

El Aluminio se ha reciclado en el Reino Unido desde que se utilizó por primera vez comercialmente en el siglo 20. Tiene sentido reciclar este metal desde el principio, ya que se puede fundir y refundir en repetidas ocasiones sin que disminuya su calidad.

En las últimas décadas, el cambio climático ha proporcionado otra buena razón para su reciclaje: el 95% de la energía utilizada para producir aluminio a partir del mineral de bauxita se puede ahorrar mediante el uso de material reciclado.

El aluminio se utiliza para hacer los componentes de coches y bicicletas, marcos de ventanas, líneas de transmisión eléctrica y embalajes. De las 900,000 toneladas utilizadas en el Reino Unido cada año, poco más de una quinta parte se utiliza en envases, como latas de bebidas, aerosoles, tapas de yogur y bandejas de aluminio.

Algunas de las 89,000 toneladas al año se van a hacer latas de bebidas, con el promedio de los hogares del Reino Unido de consumo de 208 latas cada año. Noruega recicla el 93% de sus latas de bebidas, y Suiza y Finlandia logran reciclar el 88% de las de ellos. Pero en el Reino Unido sólo el 48% de las latas fueron recicladas en 2006.

Según el Instituto Internacional del Aluminio, cada tonelada de aluminio procesado de mineral primario emite 1,7 toneladas de CO2, y sus equivalentes forman unas 2 toneladas de CO2 como los perflurocarbonos, potentes gases de efecto invernadero que a menudo permanecen en la atmósfera durante siglos.

Esto significa que estamos poniendo más de 162.000 toneladas de CO2 y sus equivalentes en la atmósfera simplemente arrojando la mitad de nuestras latas de aluminio a la basura en lugar de reciclarlos. Esto es una locura, ya que las latas enviadas para reciclado se pueden volver a fundir, rellenar y de nuevo en los estantes de los supermercados dentro de seis semanas.

Fuentes: theguardian.com

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La era de los metales, Edad de Bronce

El cobre, además del oro, también es atractivo a la vista y es muy maleable. Se realizaron con este mineral las primeras armas y fue uno de los metales que más se utilizó durante el neolítico ya que es tan maleable que se puede modelar con martillos. Sólo se utilizó inicialmente en su estado natural, pero debido a su fragilidad no es útil para herramientas de trabajo, más bien se utilizaba para piezas ornamentales y algunas armas. Se han encontrado instrumentos de cobre puro en diferentes partes del globo demostrando que fue un material muy usado y conocido. Más tarde se descubrió accidentalmente que por medio del calor el cobre podía pasar de estado sólido al líquido.

Con el control del calor en el horno se fundieron el cobre y otros metales, así también se descubrieron otros procesos donde se generaban aleaciones como el bronce, que es una aleación de cobre y estaño. Este proceso abrió las puertas a un nuevo mundo donde los materiales se podían crear y diseñar para su uso futuro.

El bronce ofrecía tantas ventajas sobre el cobre puro que generó su propia división en la historia humana según los historiadores, la edad de bronce, material más resistente y con mayores aplicaciones. Además se podían hacer armas más afiladas y más fuertes. Es aquí donde surge uno de los inventos que hoy en día nos parecen más sencillos, pero que revolucionaron la edad de bronce, el clavo. Con este artilugio revolucionario les permitió unir vigas y madera de forma más simple y rígida, permitiendo la creación de estructuras más estables y duraderas. Parece difícil de imaginar, pero una invención tan sencilla como el clavo logró revolucionar la forma en la que se vivía y se hacían las cosas en la época.

Imágenes:

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La era de los metales, Acero de Damasco

El hierro esponja son pellets de hierro con cierta cantidad de aire, que se vuelve más manejable y transportable en comparación a lingotes sólidos. Es la materia prima para formar piezas de hierro. Una vez creado el hierro esponja se martilleaba para eliminar las impurezas, una vez purificado se metía en un crisol con polvo de carbón de leña. El crisol se volvía a poner en el horno y se elevaba la temperatura a unos 1200 grados centígrados. Así se formaba el wootz.

Pero, ¿Porque funcionaba tan bien el acero de Damasco y los europeos fracasaron en el uso del wootz? La clave esta en la forja, que es el manejo del acero a base de calor y golpes. Los herreros sirios utilizaban el wootz y forjaban sus aceros a temperaturas de aproximadamente 700 grados centígrados. A esta temperatura este tipo de aleación se vuelve extraordinariamente dúctil, una súper elasticidad para deformarse sin romperse, esta capacidad la aprovechaban para formas sus espadas y utensilios. Los europeos en cambio trataban de manejar el wootz a 1200 grados, a esta temperatura, que era a la que forjaban sus espadas, el wootz se volvía quebradizo y se desintegraba al primer golpe.

Este tipo de espadas de aleación se convirtieron en leyenda, a pesar de que a ciencia cierta, hoy en día no estamos absolutamente seguros de cómo se forjaban. Eran de calidad tan impresionante, que en enfrentamientos con otras civilizaciones como las europeas o mongolas, las espadas de acero de Damasco cortaban y rompían a sus contrapartes. Esto propició que durante la edad media estas piezas de acero se cotizaran altamente entre los nobles europeos y generales de la zona generando historias que se convertirían en la leyenda del acero de Damasco.

imágenes: armasblancas.com.ar pictures2.todocoleccion.net

La era de los metales, los Hititas

Los hititas fueron un pueblo de medio oriente que alrededor del año 1600 antes de cristo llegaron a tener un gran imperio que dominaba casi toda Asia menor. Pero ¿como llegaron a lograrlo, desafiando el poderío de Egipto, Babilonia y Siria? El secreto esta en el hierro, material que le dio fin a la edad de bronce, lo que es el último capítulo de la prehistoria.

En el siglo XVI antes de cristo el hierro fue ampliamente utilizado por los Hititas, que con sus avanzadas técnicas metalurgicas construyeron los carros militares más avanzados y rápidos de la historia hasta el momento y extendieron su imperio gracias a la potencia de sus armas. Los pueblos que lograron dominar esta tecnología se impusieron a los que seguian usando armas de bronce. De medio oriente se extendio a otros lugares, como la cultura de Hallstatt en los alpes suizos fue la primera ciilizacion erutopea en manejar este metal, o la cultura nok en la actual nigeria, que existio en el siglo X antes de cristo y ya tenían objetos de hierro. Algunas de estas piezas históricas se cree que fueron fundidas a partir del mineral de hierro provenientes de meteoritos.

En la India se han encontrado sitios arqueologicos que nos dan una idea de lo avanzada que era esta cultura en términos de metalurgia. Alli las piezas de acero se llamaban wootz y se comercializaban en forma de discos. Para hacer los wootz se necesitaba un horno de piedra, ahí se introducia un mineral rico en óxido de hierro y carbón de leña. Con un sistema de fuelles se inyectaba oxígeno a la base para quemar el carbón de leña y formar monóxido de carbono que le arrancaba oxigenos al material rico en óxido de hierro. Así se formaba el hierro esponja.

Fuentes: cultura-antigua.wikispaces.com – youtube.com

Imágenes: laguia2000.com – upload.wikimedia.org

El horno electrico Pt.3

Cuando el material se encuentra líquido dentro del horno se vacía, pero no de la misma manera que el alto horno, en cambio el horno eléctrico se encuentra suspendido y es capaz de girar, así de esta manera por una apertura lateral salen las escorias. Aquí se pueden agregar los metales deseados para las aleaciones que se quieren formar y después se gira hacia el otro lado donde sale el material deseado ya fundido y homogenizado. Se vierte en una cuchara metálica que lo transportará a el siguiente proceso o al área de moldeo.

Existen dos clases principales de hornos eléctricos en metalurgia:

1)  Horno de arco voltaico: este utiliza el calor liberado entre dos o tres electrodos de grafito y la corriente que fluye a través de ellos. Esta diferencia de potencial eléctrico genera un arco que derrite el material. Como el calentamiento es rápido y su regulación también, y además alcanza temperaturas muy altas se puede utilizar para trabajar con aceros duros resistentes a las altas temperaturas, como aleaciones de tungsteno o vanadio.

2)  Horno de inducción: Este tipo de horno posee una bobina por la que se hace correr corriente alterna. El calentamiento se produce por las corrientes secundarias que pasan dentro del material al generarse la induccion inducción electromagnética. Se utiliza para fabricar aceros de alta aleación, como para electromagnetos, refractarios o aceros inoxidables.

Las capacidades de los hornos eléctricos van de sesenta a noventa toneladas por día, y su calidad es superior a las de los demás tipos de horno ya que el combustible no contamina la fundición.

fuentes: youtube.com

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El horno electrico Pt.2

Así como el alto horno, el horno eléctrico se fabrica con ladrillos refractarios cubiertos de una  cubierta metálica, los ladrillos refractarios tienen que ser capaces de soportar temperaturas de hasta tres mil grados centígrados, que son las que se logran alcanzar dentro del horno, más grandes que las que se experimentan en el alto horno. Con este enorme rango de temperaturas el horno eléctrico es particularmente bueno para fundir otros materiales además del acero como el wolframio, molibdeno, tantalio, etc.

La capacidad del horno es de aproximadamente cincuenta toneladas y es capaz de derretirlas todas en menos de una hora. El procedimiento del horno eléctrico empieza desde la selección del material, ya que se trata siempre de colocar los materiales más duros en la parte más baja de la cuba y los más ligeros y suaves en la parte de arriba. Una vez lleno, se agregan los fundentes y cualquier tipo de aditivo que se vaya a utilizar. Una vez listo el material a fundir se acercan los tres electrodos que hacen corto y salta el arco eléctrico que empieza a fundir.

Aquí es donde sirve que se hayan colocado primero los materiales ligeros ya que es más fácil que los funda y los penetre los electrodos así pueden ir bajando encontrando menos resistencia que si los materiales no se hubieran organizado.

El siguiente proceso consiste en la inyección de oxígeno, que así como en el alto horno sirve para reducir la mezcla y librarse de ciertos materiales que no se desean, como silicio, azufre, etc.

fuentes: youtube.com

imágenes:  empresaeficiente.com mage.made-in-china.com

 

El horno electrico

Así como el alto horno que funde metales con la ayuda de carbón de coque y gas natural, existen otros tipos de hornos con otros materiales como combustibles. Uno de los más interesantes es el horno eléctrico, que como su nombre lo dice utiliza electricidad suministrada a través de electrodos en contacto con el material a fundir para calentar y derretir los metales.

El Horno eléctrico se empezó a utilizar en estados unidos en el año de 1906 y ha alcanzado una gran popularidad ya que su mecanismo provee metales de alta pureza, a diferencia del horno alto, donde el mineral se mezcla con el carbón y al mismo tiempo se contamina por lo que después se debe de procesar para separarse, en el horno eléctrico, como el combustible es la electricidad, esta no contamina el proceso y los materiales retienen la pureza que traían originalmente.

En particular metales como el aluminio que se contaminan muy fácilmente y pierden sus propiedades, o cualquier otro material que resulte más complicado la separación posterior a la fundición.

Con lo que se alimenta el horno eléctrico cuando lo que se qui
ere obtener es hierro fundido es con chatarra que no esté contaminada con otros materiales no ferrosos, como cobre, plomo o aluminio. Así mismo se añaden los fundentes necesarios y las posibles aleaciones deseadas como níquel y cobre para generar aceros alelados, cromo que lo convierte en acero inoxidable o tungsteno, vanadio y molibdeno que sirven para hacer aceros rápidos, de alta dureza y resistencia a la temperatura.

fuentes: youtube.com

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