Recuperación de minerales
La recuperación de minerales es un conjunto de métodos y procesos destinados a la recuperación de elementos químicos, o más precisamente, a la obtención de elementos que no consisten en ningún compuesto químico, como óxidos, sulfuros, etc. La gama de técnicas y métodos en esta industria es muy amplia e incluye una serie de especificaciones en función del elemento a recuperar y su pureza requerida.
Por lo general, los elementos presentes en los minerales se encuentran en compuestos químicos, es decir, en estados químicos característicos de un compuesto determinado. Se trata principalmente de óxidos y sulfuros.
Para la reducción a partir de estados de óxido se suelen utilizar reacciones químicas basadas en la interacción con hidrógeno, por ejemplo:
CuO + H2 --- > Cu + H20
3Fe2O2 + H2 --- > 2Fe3O4 + H2O
Además, la reducción de óxidos puede aprovecharse mediante reacciones con interacción con monóxido de carbono:
Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2
Estas reacciones suelen ocurrir a temperaturas elevadas, por debajo del punto de fusión de los metales que se reducen.
Se utilizan métodos similares para reducir metales en compuestos de sulfuro, pero dependiendo del metal que se esté reduciendo, es decir, de sus propiedades, es necesario seleccionar un agente reductor adecuado. Sin embargo, el esquema básico de todos los procesos de reducción es idéntico.
MoS2 + 2H2 --- > Mo+ 2H2S
Ag2S + O2 --- > 2Ag + SO2
Por lo tanto, para comprender el concepto básico, consideremos el proceso de reducción de un elemento: el hierro. La mayor parte del hierro que utiliza la humanidad pasa por la etapa de reducción a partir del mineral de hierro. La forma principal y más económica de reducir el hierro es el método de reducción carbotérmica del hierro a partir del mineral, cuya reacción principal es:
FeXOY + C --- > Fe+ CO2
El principal método de obtención de hierro mediante este método es el método de alto horno para la obtención de hierro (hierro fundido), en el que el mineral de hierro entra en una reacción química con carbón de coque. El producto de este proceso es el hierro fundido, que contiene hasta un 3% de carbono. Sin embargo, el hierro fundido es muy frágil y su posterior purificación a partir del carbono es un proceso muy laborioso. Una de las variedades del proceso carbotérmico es el proceso de recuperación de hierro del mineral con gas natural. Se producen las siguientes reacciones:
CH4+H2O=CO+H2 (conversión de gas natural)
FeХOY+CO=Fe+CO2
FeХOY+H2=Fe+H2O
Como resultado de este proceso se obtiene hierro de reducción directa, que no está contaminado con carbono, el contenido de carbono no supera el 1%. Sin embargo, este producto tampoco es adecuado para la fabricación de piezas metálicas a partir de él y solo puede utilizarse como materia prima en el proceso de producción de acero. Por lo tanto, la producción de acero estructural y de otro tipo requiere un mayor enriquecimiento del hierro obtenido. En el mundo también se utilizan diversos gases para reducir el hierro, pero el principal y más común es el gas natural.
