Tecnología de Materiales

Metales ferrosos. Hierro. Producción aluminio. Bauxita. Alúmina. Fundición. Propiedades

  • Enviado por: Jessica Valenzuela
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 21 páginas
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1.- MATERIALES NO FERROSOS

Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden dividirse en dos grupos principales:

  • Materiales FERROSOS y

  • Materiales NO FERROSOS.

Ferroso viene de la palabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero.

Los Materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas.

2.- PRODUCCIÓN DE METALES NO FERROSOS

De todos los metales utilizados para la industria el 20% son no ferrosos, éstos en diferentes aleaciones cubren los requerimientos de ingeniería y las propiedades químicas necesarias para fabricar artículos útiles para la industria y la sociedad. Las características fundamentales de las aleaciones no ferrosas son la resistencia a la tensión y corrosión, y la conductividad eléctrica y maquinabilidad.

La selección de una aleación determinada dependerá de los resultados de diferentes pruebas mecánicas, del volumen de producción, su costo de producción y las necesidades estéticas del producto.

A continuación se muestran algunas de las propiedades de los metales. En la tabla se aprecian las principales diferencias de los metales ferrosos y los que no lo son.

TABLA N°1

Metal

Resistencia a la tensión mPa

Temperatura de fusión ºC

Dureza Brinell

Densidad en kg/m3

Aluminio

83-310

660

30-100

2,643

Latón

120-180

870

40-80

8,570

Bronce

130-200

1040

70-130

8,314

Cobre

345-689

1080

50-100

8,906

Hierro

276-345

1360

100-145

7,689

Fundición gris

110-207

1370

100-150

7,209

Acero

276-2070

1425

110-500

7,769

Plomo

18-23

325

3.2-4.5

11,309

Magnesio

83-345

650

30-60

1,746

Níquel

414-1103

1450

90-250

8,730

Zinc

48-90

785

80-100

7,144

Estaño

19-25

390

5-12

7,208

Titanio

552-1034

1800

158-266

4,517

La mayoría de los metales no ferrosos son más resistentes a la corrosión o a la humedad, pueden utilizarse en exteriores sin pinturas o recubrimientos. Sin embargo se debe tener especial cuidado con el manejo de los metales no ferrosos, ya que cada uno responde de manera particular a los efectos de la naturaleza; por ejemplo el magnesio resiste muy bien la atmósfera ordinaria, pero se corroe rápidamente con el agua de mar.

Para la producción de los metales no ferrosos se establecen como base los siguientes procesos.

  • Extracción

  • Refinado o concentrado

  • Fusión

  • Afinado

  • Cada uno de estos procesos se da de diferentes maneras en la producción de los metales no ferrosos, incluso en la producción algunos no se dan todos.

    2.1.-Extracción: Los metales no ferrosos provienen de minerales que se pueden encontrar en la superficie de la tierra o bien en yacimientos bajo la superficie. En ambos casos se deben seguir técnicas de explotación eficientes y rentables.

    2.2.-Refinado o concentrado (también conocido como preparación): Los minerales de los que se obtienen los metales no ferrosos nunca se encuentran en estado puro y en cantidades comerciales, por lo que se deben separar y preparar. Entre los procesos de preparación más utilizados está el pulverizar al mineral y luego mezclarlo con agua y un aceite, para que al aplicar una acción violenta se forme espuma en la que los elementos metálicos quedan suspendidos. Posteriormente se retira la espuma y con ella los minerales necesarios para la producción de los metales no ferrosos.

    2.3.- Fusión: Los hornos más utilizados para la fusión de los minerales de metales no ferrosos son los altos hornos (de menor tamaño que los de arrabio) y los hornos de reverbero (aquellos en los que la flama ilumina a la carga). Aunque no todos los metales no ferrosos necesitan ser fundidos primero para ser procesados.

    En los hornos para la producción de los metales no ferrosos siempre existen equipos para el control de las emisiones de polvo. Más que una medida de control de la contaminación ambiental es una necesidad, ya que los polvos son valiosos porque tienen el mineral que se está procesando o porque de esos polvos se pueden obtener otros materiales con un valor representativo o rentable.

    2.4.- Afinado: Para lograr las características de calidad y pureza necesarias en los metales no ferrosos se pueden utilizar diferentes procesos como las tinas electrolíticas, con las que el mineral adquiere niveles de calidad muy altos.

    A continuación se hace una presentación muy general sobre la obtención de cuatro metales no ferrosos, como son:

    • Aluminio

    • Magnesio

    • Estaño

    • Plomo

    3.- PRODUCCIÓN DEL ALUMINIO

    El aluminio es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.

    El aluminio puro es un metal suave, blanco y de peso ligero. Al ser mezclado con otros materiales como: silicio, cromo, tungsteno, manganeso, níquel, zinc, cobre, magnesio, titanio, circonio, hierro, litio, estaño y boro, se producen una serie de aleaciones con propiedades específicas que se pueden aplicar para propósitos diferentes.

    El aluminio puede ser fuerte, ligero, dúctil y maleable. Es un excelente conductor del calor y de la electricidad; el valor de su densidad es de 2.7 y las temperaturas de fusión y ebullición son de 660º C y 2.467º C, respectivamente. No se altera en contacto con el aire ni se descompone en presencia de agua, debido a que su superficie queda recubierta por una fina capa de óxido que lo protege del medio. Sin embargo, su reactividad con otros elementos es elevada: al entrar en contacto con oxígeno produce una reacción de combustión que origina una gran cantidad de calor, y al combinarse con halógenos y azufre da lugar a la formación de haluros y sulfuros.

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    3.1.- ESQUEMA DE PRODUCCIÓN DEL ALUMINIO

    El mineral del cual se puede obtener aluminio comercial se llama BAUXITA, la que por lo regular puede ser encontrada en minas de depósito abierto.

    Existen numerosos depósitos de bauxita principalmente en la zona tropical y subtropical del mundo y también en Europa. Forman estratos o bolsas que se encuentran generalmente a 12 metros o más abajo del suelo o de una cubierta de vegetación. La clase de bauxita comercial debe de contener al menos 40% de óxido de aluminio. La bauxita es generalmente extraída por una mina de tiro abierto. La cubierta se quita, se remueve la bauxita y se transporta a la refinería. Una vez que la extracción haya sido terminada, la capa del suelo y la vegetación se reemplazan. En Brasil y Australia, por ejemplo, hay programas de plantación y conservación que ayudan a la vegetación a regenerarse por sí misma.

    Dos de tres toneladas de bauxita son requeridas para producir una tonelada de ALÚMINA dependiendo de la clase de bauxita.

    La bauxita es refinada en alúmina usando el proceso Bayer.

    La bauxita se lava y se disuelve en sosa cáustica (hidróxido de sodio) a una presión y temperatura alta. El resultado es un licor que contiene una solución de aluminato de sodio y residuos de bauxita sin disolver que contienen hierro, silicio y titanio. Estos residuos se hunden gradualmente hasta el fondo del tanque y son removidos. Son comúnmente conocidos como "barro rojo".

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    La solución clara de aluminato de sodio es bombeada a un tanque muy grande llamado precipitador. Las partículas finas de alúmina son agregadas para despepitar la precipitación de partículas de alúmina puras mientras que el licor se enfría. Las partículas se hunden hasta el fondo del tanque y son removidas y luego se pasan a un calcinador rotador o fluidizador a 1100°C para apartar el agua que está combinada. El resultado es un polvo blanco, alúmina pura. La sosa cáustica se regresa el principio del proceso y se vuelve a utilizar.

    Dos toneladas de alúmina se requieren para producir una tonelada de aluminio.

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    La base de todas las plantas fundidoras de aluminio primario es el proceso Hall-Héroult, inventado en 1886. La alúmina se disuelve mediante un baño electrolítico de criolita fundida (fluoruro alumínico sódico) en un recipiente de hierro revestido de carbón o grafito conocido como "crisol". Una corriente eléctrica se pasa por el electrolito a un bajo voltaje pero con una corriente muy alta generalmente 150,000 amps. La corriente eléctrica fluye entre el ánodo (positivo) de carbono hecho del coque de petróleo y brea, y un cátodo (negativo) formado por un recubrimiento de carbón grueso o grafito del crisol.

    El aluminio fundido es depositado en el fondo del crisol y se revuelve periódicamente, se lleva a un horno, de vez en cuando se mezcla a una aleación especificada, se limpia y generalmente se funde.

    Un fundidor de aluminio típico consiste de alrededor de 300 crisoles. Estos producirían como 125,000 toneladas de aluminio anualmente. Sin embargo, algunos de las fundidoras de la última generación producen entre 350mil y 400 mil toneladas.

    En promedio alrededor del mundo toma 15.7 kW/hr. para producir un kilogramo de aluminio de la alúmina. Mejoramientos en los diseños y procesos han reducido progresivamente este aspecto de 21 kW/hr de los años cincuentas.

    El aluminio se forma a cerca de 900°C pero una vez que se ha formado tiene un punto de fusión de solo 660°C. En algunas fundidoras este ahorro de calor es utilizado para fundir metal reciclado que luego es mezclado con el metal nuevo.

    Fundir el aluminio requiere de intensa energía que es por lo que fundidoras mundiales están localizadas en áreas dónde tienen acceso a un recurso de energía abundante (hidroeléctricas, gas natural, carbón y nuclear). Muchas localidades son remotas y la electricidad es generada específicamente para las plantas de aluminio.

    El proceso de fundición es continuo. Un horno no se para y se vuelve a poner en funcionamiento con facilidad. Si la producción es interrumpida por una falta de energía de más de 4 horas, el metal en los crisoles se solidificará, requiriendo un proceso de reconstrucción con un alto costo.

    La mayoría de los hornos produce aluminio del 99.7% de pureza que es aceptable para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, el aluminio muy puro de 99.99% es utilizado para aplicaciones especiales, generalmente aquellas dónde la alta ductilidad y conductividad es requerida. El margen de diferencia en pureza del aluminio da cambios significantes en las propiedades del metal.

    3.2.-Tecnología de fundición: Existen principalmente dos tipos de tecnologías de fundición de aluminio:

    • El Söderburg y

    • El Precocido.

    La principal diferencia entre estás dos fundiciones es el tipo de ánodo que utilizan.

    La tecnología Söderburg utiliza un ánodo continuo que se pone en la celda en forma de pasta que se calcina en la misma celda.

    La tecnología del Precocido utiliza múltiples ánodos Precocidos que están suspendidos en cada celda por medio de unas varillas. Los ánodos nuevos se cambian por los ánodos gastados o terminales que se reciclan en nuevos ánodos.

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    3.3.-Cambios en el medio ambiente: Mientras el progreso significativo que se ha hecho en mejorar la actuación del medio ambiente, la tecnología Söderburg está siendo remplazada gradualmente por tecnología Precocida.

    3.4.- Constantes Físicas y Químicas del Aluminio:

    » Peso atómico

    26.9

    » Punto de fusión

    660ºC

    » Punto de ebullición

    2.467ºC

    » Gravedad específica

    2.7 g/ml

    » Estructura cristalina

    red cúbica centrada en las caras

    » Radio atómico

    1.43 Å

    » Valencia

    3

    » Configuración electrónica

    1s²2s² 2p^63s²3p^1

    Pero una de las mayores ventajas del aluminio es que puede ser reciclado una y otra vez sin perder su calidad ni sus propiedades.

    4.- PRODUCCIÓN DEL MAGNESIO

    El magnesio, Mg, numero atómico 12, peso atómico 24.32 esta en el grupo II del sistema periódico. El magnesio en sus diversos compuestos está muy diseminado en la naturaleza , sus principales minerales son la DOLOMITA la MAGNESITA y la CARNALITA. El magnesio se produce por la reducción térmica del oxido de carbón, ferrosilicio u otros reductores o por la electrólisis del cloruro de magnesio en mezclas de sales fundidas.

    El magnesio metálico tiene un color blanco plata, tiene de densidad aproximadamente 1.74, es el material metálico estructural mas ligero,. Para las aplicaciones de ingeniería se alea con uno o varios elementos de un grupo que comprende el cinc, aluminio, manganeso, circonio, y el cerio para producir algunas de las aleaciones que tienen las mas elevadas razones de resistencia peso, entre los materiales metálicos estructurales. Las características más notables que hacen que las aleaciones de magnesio ofrezcan interés comercial son su poco peso, la facilidad con que se trabaja y la adaptabilidad a muchos procesos de fabricación y montaje. Otras características que hacen que el magnesio sea muy requerido son su buena conductividad térmica y eléctrica.

    El magnesio NO presenta ningún peligro de toxicidad conocido. Las aleaciones de magnesio se encuentran en el comercio en casi todas las formas usuales para los metales entre ellas las siguientes:

    • lingote,

    • piezas fundidas en arena,

    • moldes permanentes y en matrices,

    • piezas forjadas,

    • barras,

    • varillas,

    • tubos,

    • planchas y laminas.

    Los usos potenciales importantes del magnesio en operaciones no estructurales son las adiciones metalúrgicas a las aleaciones de níquel, cinc, aluminio, la adición a la fundición de hierro, el uso químico en la producción de metales.

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    4.1.- ESQUEMA DE PRODUCCIÓN DEL MAGNESIO

    4.2.- PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

    El magnesio comercial tiene una pureza del 99%, con 0.003% de aluminio, otro tanto de cobre, 0.03% de hierro, 0.001% de níquel, 0.005% de silicio. Puede obtenerse un grado mayor de pureza por destilación del magnesio comercial en el vacío a temperatura relativamente baja.

    4.3.- CORROSIÓN

    El magnesio, a diferencia del aluminio, no se usa mucho en forma no aleada para construcciones. En consecuencia, es la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio la que suele interesar.

    Pruebas de magnesio indicaron frecuentemente que algunas aleaciones de magnesio resistían mal el ataque por el agua de mar, un estudio revelo que pequeñas cantidades de hierro, cobre, níquel, eran causa de la mala resistencia a la corrosión en el agua de mar.

    4.4.- SISTEMA DE PRODUCCIÓN

    Se conocen varios procedimientos para producir magnesio a gran escala por electrólisis o por reducción térmica. Actualmente, para alimentar las celdas los procedimientos electrolíticos utilizan cloruro magnésico anhidro algo hidratado. Los procedimientos de reducción térmica se caracterizan por el agente reductor, que puede ser carburo de calcio, aluminio, ferrosilicio o carbón.

    4.5.- PROCEDIMIENTO DOW

    El método mas económico y más importante para producir magnesio, el cual utiliza agua de mar como la materia prima más importante, el agua de mar debe estar tibia , limpia y no debe de estar diluida .

    Los pasos por los cuales se efectúa la extracción del magnesio son:

    4.5.1.- Decantación: El agua de mar pasa por una compuerta la cual deja pasar el agua, en este punto tiene una estratificación del agua de alta densidad, y del agua de baja densidad. Se añade al agua de mar cloro en cantidad que deje por lo menos 5 p.p.m. de halógeno libre residual para impedir el desarrollo de algas marinas. Después se produce cal con conchas de ostras, la cal es convertida en lechada en un apagador rotatorio. El hidróxido de calcio es sedimentado en tanques, de los cuales se extrae una lechada rica, mientras el liquido claro que queda se vuelve a someter al ciclo. La lechada se mezcla con un poco de sosa cáustica y se diluye para facilitar el control, la mezcla de sosa cáustica y cal se agita con agua de mar en el deposito flocurador.

    4.5.2.- Filtración: Esta operación se realiza en filtros moore, conectados a un colector central de succión, cada filtro se hace descender a un pozo lleno de lechada y durante dos horas permanece ahí y se recoge el hidróxido de magnesio. Después de sacar el cesto del pozo se lleva por medio de una grúa hasta tanques de vaciamiento, en los cuales se separa lavando las hojas del filtro con aire a presión.

    4.5.3.- Neutralización: Este paso comienza con la disolución de lechada, que en este momento contiene aproximadamente el 25% de hidróxido de magnesio en peso, para transformarla en una lechada bombeable. Esto se realiza en homogeneizadores por agitación con una solución de cloruro de magnesio que vuelve al ciclo. La lechada resultante con una consistencia de crema, se bombea a los neutralizadores equipados con agitadores de hélice recubiertos con caucho. En el primer tanque se añade 75% del ácido necesario y todo el hidróxido de magnesio. La neutralización se completa en el segundo tanque.

    4.5.4.- Evaporación: Esta operación se realiza la eliminación casi completa del agua de la solución del cloruro de magnesio al 15%, por evaporación y reducción en la solubilidad del cloruro de sodio. Este paso se efectúa en cuatro unidades de evaporación sumergidas del tipo de combustión colocadas en serie. Cada unidad esta en comunicación con una torre de enfriamiento equipada con un precipitador electrostático. El paso siguiente es otra evaporación que se lleva a cabo en calderas de ebullición.

    4.5.5.- Secamiento: Para eliminar el agua en exceso de la permitida para alimentar las cubas electrolíticas se calienta el liquido, de 50% de cloruro de magnesio a 170ºc en tuberías de monel, pulverizando en ellas seis veces su peso de sólido previamente secado en una mezcladora rotatoria. El material se almacena o se usa directamente en las celdas electrolíticas, que son equipo auxiliar de los secaderos, hace pasar los gases de escape cargados de polvo por separadores calientes de ciclón para recuperar el cloruro de magnesio.

    4.5.6.- Electrólisis: Se realiza en celdas electrolíticas Dow. Las celdas en trabajo están llenas de una mezcla de sales fundidas, que consta de 25% de cloruro de magnesio, 15% de cloruro de calcio, 60% de cloruro de sodio. El agua residual es evaporada al fundirse el material por el calor del baño. Sin ninguna dificultad puede añadirse material de alimentación que contenga de 10 al 20 % de agua a un baño que este a 700ºc , la adición se hace lenta y uniformemente.

    Por electrólisis se puede producir magnesio fundido y cloro gaseoso. El magnesio sube hasta la punta del electrolito y es dirigido por placas de hierro hacia los pozos colectores situados en la parte delantera de la celda, y el metal se saca a mano de los pozos en lingotes.

    4.6.- ASPECTOS ECONÓMICOS

    Las cifras de producción de magnesio no son muy impresionantes cuando se comparan con estadísticas de la producción de hierro, aluminio y otros metales. Sin embargo, es muy importante la consideración de que el magnesio es el metal del que se dispone con más abundancia en todo el mundo. No sólo se encuentra abundante y universalmente en forma de minerales de alta calidad, sino que existe también en el mar en cantidad aproximada de 1,300,000 toneladas por kilómetro cúbico. Todo el magnesio producido hasta 1950 hubiera podido extraerse de menos de medio kilómetro cúbico de agua del mar. El mar por sí solo es un depósito infinito de magnesio.

    AÑO

    1982

    1983

    1984

    1985

    1986

    1987

    1988

    PAÍS

    TONELADAS

    Australia

    484

    497

    54

    -

    -

    -

    -

    Canadá

    367

    3245

    4799

    3338

    145

    136

    -

    Taiwan

    261

    376

    432

    21

    -

    -

    -

    Francia

    1334

    1542

    703

    279

    704

    1043

    1507

    Alemania

    30000

    32400

    33600

    4225

    *

    *

    *

    Italia

    2379

    2017

    1380

    346

    1005

    -

    -

    Japón

    2020

    2777

    2904

    1104

    -

    -

    -

    Corea

    240

    532

    1628

    1004

    -

    -

    -

    Manchuria

    8

    251

    450

    200

    -

    -

    -

    Noruega

    2000

    2000

    2000

    -

    -

    -

    -

    Suiza

    1500

    1500

    1000

    500

    300

    500

    -

    U.R.S.S.

    5000

    5000

    5000

    2170

    3000

    4000

    5000

    Reino Unido

    14865

    19096

    13094

    6900

    1700

    2500

    3500

    Estados Unidos

    44418

    166544

    142518

    29748

    4823

    11198

    9075

    Total

    104900

    237800

    209600

    49800

    11700

    19400

    19300

    El magnesio es más barato por unidad de volumen que ningún otro metal estructural, salvo el hierro.

    4.7.- ALEACIONES

    El magnesio, como la mayoría de los otros metales, es relativamente débil y blando en su estado elemental, pero se alea eficazmente con el aluminio, cinc, manganeso, estaño, circonio y cerio para producir aleaciones muy útiles como materiales de ingeniería. Casi todas las aleaciones de magnesio que han tenido éxito en la práctica llevan aluminio, cinc y manganeso, pero se usan en cantidades crecientes aleaciones que contienen circonio con cinc o elementos de las tierras raras, en especial el cerio.

    El sistema que la A.S.T.M. adoptó para designar los metales ligeros y las aleaciones se está usando en las últimas especificaciones publicadas por la A.S.T.M. para las aleaciones de magnesio.

    Símbolos de clave de la A.S.T.M.

    A Aluminio

    J Fósforo

    R Cromo

    B Bismuto

    K Circoino

    S Silicio

    C Cobre

    L Berilio

    T Estaño

    D Cadmio

    M Manganeso

    V Arsénico

    E Cerio

    N Níquel

    W Azufre

    F Hierro

    P Plomo

    Y Antimonio

    G Magnesio

    Q Plata

    Z Cinc

    Aunque las aleaciones de magnesio fundidas se caracterizan por una resistencia a la tracción y una resistencia a la compresión aproximadamente iguales, la resistencia a la compresión de la mayoría de las aleaciones de magnesio estiradas es inferior a la resistencia e tracción.

    Las piezas fundidas en arena de aleaciones de magnesio se han producido en gran variedad de tamaños y formas.

    Casi todas las aleaciones comerciales de magnesio pueden ser estiradas por extrusión en una variedad casi ilimitada de formas.

    4.8.- FABRICACIÓN

    La aplicabilidad de procedimientos de fabricación primaria y secundaria a las aleaciones de magnesio, unida a la posibilidad de emplear todos los procedimientos de vaciado, hace que esas aleaciones se encuentren en el comercio e casi tosa las formas comunes a otros metales y otra aleaciones empleadas en Ingeniería.

    Casi todas las operaciones de fusión del magnesio exigen el uso de fundentes para impedir la oxidación excesiva. Los fundentes obran como agentes de limpieza y eliminan del metal los óxidos y otras impurezas.

    La extrusión se usa para producir barras, perfiles estructurales, tubos y formas especiales.

    Las piezas de magnesio forjadas suelen hacerse por medio de operaciones de forja de prensa, aunque se hacen también algunas piezas forjadas con martillo. Las temperaturas de forjado son aproximadamente las mismas que se emplean para extrusión.

    Se ha extendido mucho la producción de piezas fundidas en arena con aleaciones de magnesio. Es necesario adoptar algunas precauciones especiales en la fundición con moldes de arena verde parea impedir una reacción excesiva con el oxígeno del aire y la humedad.

    El remachado es el método más frecuentemente usado para unir piezas hechas con láminas o por extrusión. Sin embargo, los remaches no se hacen con aleaciones de magnesio, porque éstas se endurecen rápidamente por el trabajo mecánico y al endurecerse se hacen quebradizas.

    4.9.- ACABADOS

    Las piezas y las estructuras hechas con aleaciones de magnesio suelen acabarse por procedimientos que implican la limpieza, el acondicionamiento de la superficie, tratamientos químicos o electroquímico y pintura. También se aplica en algún grado la galvanostegia.

    4.10.- USOS

    El magnesio no aleado se usa en la industria metalúrgica como desoxidante para metales y aleaciones como níquel, plata, mónel, latón y bronce.

    En las aleaciones con base de níquel, el magnesio se combina también con azufre y así mejora la maleabilidad.

    El magnesio aleado con aluminio forma algunas aleaciones de aluminio más resistentes.

    Combinado con el níquel u otros metales, el magnesio se añade a la fundición de hierro gris para producir hierro colado dúctil.

    Sus propiedades pirotécnicas, cuando está en forma de polvo, hacen que sea apropiado para señales marinas y e ferrocarriles.

    El magnesio se usa también en síntesis orgánicas y en el procedimiento Kroll para producir titanio.

    Las aplicaciones especiales del magnesio en el campo de la metalurgia y en el de la Química son importantes; pero la mayor parte del magnesio usado actualmente está en forma de aleaciones.

    5.- PRODUCCIÓN DEL ESTAÑO

    5.1.- PROPIEDADES Y ESTADO NATURAL.

    El estaño es un elemento químico de símbolo Sn, que pertenece al grupo IV de la tabla periódica. Su número atómico es 50 y su peso atómico 118,69. Forma compuestos estañosos (Sn ) y estañicos (Sn) , así como sales complejas de los tipos estañito y estañato.

    Se puede alear fácilmente con casi todos los metales. En la naturaleza se puede hallar en estado nativo, pero generalmente se encuentra en forma de oxido estañoso, de formula son Sn O, que como agregado mineral se conoce con el nombre de casiterita. Por lo que respecta a sus características físicas, el estaño es un metal no tóxico, blando y dúctil. Funde a 231.88 C es altamente fluido en estado fundido lo que facilita su uso como revestimiento de otros metales. Reacciona con ácidos y bases fuertes, pero es relativamente inerte frente a soluciones neutras .

    Expuesto a ambientes exteriores e interiores mantiene su color blanco plateado por su notable resistencia a la corrosión. Existe dos formas alotrópicas (distintas estructuras cristalinas ):

    • Estaño blanco ( forma Beta ) y

    • Estaño gris ( forma alfa).

    La temperatura de transformación entre ambas es de 13.2° C, aunque el cambio estructural solamente tiene lugar si el metal es de gran pureza. La transformación inversa se produce a baja temperatura.

    5.2.- COMBINACIONES Y APLICACIÓN

    Del estaño se obtienen con facilidad fases intermetálicas (aleaciones de dos o más metales) duras y frágiles. Pequeñas aplicaciones de trabajado mecánico aumentan la dureza. Sin embargo, como consecuencia de la baja temperatura de recristalizacion, la mayoría de las aleaciones de estaño se ablandan espontáneamente a la temperatura ambiente.

    Los elementos de aleación como el cobre, el antimonio, el bismuto, el cadmio o la plata aumentan su dureza. Las aleaciones mas utilizadas son las soldaduras blandas, que se emplean para cierres y juntas de metales; el material de aportación es una aleación de estaño y cobre. El material de aportación para usos especiales se contribuye de aleaciones de estaño, antimonio, plata, indio, y zinc. La combinación de bismuto y cadmio con estaño y plomo produce aleaciones con bajo punto de fusión, que se emplean como fusibles para extintores de fuego, tapones de calderas, etc. Las aleaciones de cobre y estaño reciben el nombre genérico de bronces y pueden llevar o no elementos de modificación como zinc, plomo o manganeso.

    El estaño se emplea por su ductilidad, suavidad de superficie, resistencia a la corrosión y cualidades higiénicas principalmente en chapas, tubos, alambres y tubos plegables. También se puede utilizar como revestimiento de acero y cobre. La banda de acero revestida de estaño denominada hojalata constituye uno de los materiales empleados con mayor profusión en la industria conservera. Para su fabricación, el revestimiento de estaño se puede aplicar por inmersión en cubetas de metal fundido o por electroposicion.

    5.3.- SISTEMA DE PRODUCCION

    5.3.1.- Electroposicion.

    Este procedimiento consiste en depositar un metal sobre el polo negativo o cátodo de una solución de sus iones y permite obtener recubrimientos de muy bajo espesor. Algunos compuestos del estaño, tanto inorgánicos como orgánicos, han encontrado aplicación en el campo de la cerámica (vidriados especiales) y en el tratamiento e investigación de materiales plásticos. Infortunadamente, el estaño, rara vez se encuentran en estado puro y en cantidades comerciales. En virtud de que deben ser separados de la ganga antes de que el mineral se pueda reducir se efectuará un proceso conocido como preparación del mineral. Uno de los métodos para concentrar o "preparar el mineral" es familiar a quienes han lavado oro. En virtud de que los metales y los compuestos metálicos son más pesados que la ganga, se depositarán en el fondo con más rapidez, si dicha mezcla se agita en el agua. Se han desarrollado métodos especiales para acelerar la acumulación de compuestos metálicos utilizando este principio.

    En otro método de "preparación del mineral", el mineral y la ganga se pulverizan finamente y se mezcla con agua. Se añade una cierta cantidad de aceite especifico y se induce un mezclado violento. Aparece una acción espumante y los compuestos metálicos quedan suspendidos en la espuma de donde son extraídos para ser procesados.

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