METALES NO FERROSOS - LAB-GEO

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LOS METALES NO FERROSOS
Ing. Betsy J. Julca Santa Cruz
OBJETIVO 
Al culminar la sesión el alumno estará en la capacidad de identificar y analizar los diferentes tipos de minerales no ferrosos mostrados.
INTRODUCCIÓN A LOS MINERALES
 NO FERROSOS
MATERIALES NO FERROSOS:
 frente a los ferrosos tienen las siguientes propiedades: 
Resistencia a la corrosión
Poco peso
Resistencia al desgaste
Buena conductividad térmica y eléctrica.
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES
 NO FÉRRICOS
En la actualidad el material más utilizado es el hierro (Fe), pero éste presenta algunos inconvenientes, los cuales son solventados por la industria que utiliza otros metales: LOS MATERIALES NO FÉRRICOS
CARACTERÍSTICAS:
	- Punto de fusión bajo
	-Alta conductividad térmica y eléctrica
	-Facilidad de mecanizado
	-Resistencia a la corrosión
MATERIALES NO FÉRRICOS
Pesados
Ligeros
Ultraligeros
METALES
Cobre	
Volframio
Plomo
Estaño
Cinc
Níquel
Cromo
Mercurio
Oro
Plata
PESADOS:
LIGEROS Y ULTRALIGEROS:
ALUMINIO
TITANIO
MAGNESIO
https://youtu.be/V3Ze8FLW6aw
COBRE
	Se utiliza desde hace más de 5000 años, se puede hallar en diversos minerales:
Calcopirita
Malaquita
Cuprita
Cobre nativo
UN POCO DE HISTORIA..
Uno de los primeros metales usados en la Prehistoria por el ser humano.
Cu y su aleación con Sn (bronce) -> importantes -> Edad del Cobre y Edad del Bronce.
Declive con el desarrollo de la siderurgia; se sigue usando para fabricar monedas, campanas y cañones.
En el S.XIX -> generador eléctrico (Faraday) -> materia prima principal de cables e instalaciones eléctricas.
 CARACTERÍTICAS GENERALES
 Color rojizo y blando
 Conductividad eléctrica y térmica alta
 Alta maleabilidad y ductilidad
 Alta resistencia a la oxidación
 Baja colabilidad
 Resistente a la agresión de los ácidos
PROCESO DE OBTENCIÓN
Hay 2 técnicas de obtención de cobre:
A) Vía húmeda: 
			 Se suele utilizar para minerales pobres. Se disuelven con ácidos y se recupera mediante electrolisis.
B) Vía Seca: 
Sólo se puede utilizar si la riqueza del mineral supera el 10%(CuFeS2).
FASES: ( calcopirita)
 1.- Trituración y molienda		 Queda en forma de polvo
 2.- Separación por flotación (No ganga)	 Mineral Húmedo
 3.- Tostación (No Azufre)		 Oxido de Fe + Sulfuro de Cu + Oxido de Cu
 4.- Calcinación		 Mata Blanca
5.- Reducción		 SO2 + Cu + Impurezas
Aleaciones
BRONCE DE ALUMINIO: 
90% cobre y 10% aluminio
Más duro que el cobre y mas resistente a la corrosión
BRONCE:
 Cu + Sn
 Alta resistencia mecánica y corrosiva
 Bronces para forjar y bronces para fundir
LATÓN:
Cu + Zn
Se pueden añadir nuevos metales para mejorar sus propiedades mecánicas
PROPIEDADES QUÍMICAS
Estados de oxidación bajos (+1 y +2). Más común +2.
Expuesto al aire-> óxido cuproso -> óxido cúprico -> carbonato cúprico.
Reacciona con:
Ácido acético-> pátinas de cardenillo.
Halógenos -> cloruro cuproso y cúprico -> ácido clorhídrico.
Ácidos oxácidos-> covelina, calcocita , sulfato de cobre.
Ácido cítrico-> citrato de cobre.
La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud (IACS).
APLICACIONES TÉCNICAS
Tercer metal más utilizado en el mundo.
Cobre metálico: Construcción de cables eléctricos (alta conductividad eléctrica, maleabilidad y ductilidad)
-Bajo límite elástico y escasa dureza (3 en la escala de Mohs) -> se utilizan aleaciones -> mejores propiedades mecánicas, menor conductividad.
-Aleaciones principales: Cu-Zn (Latón), Cu-Sn (Bronce) y Cu-Ni-Zn (Alpaca).
Cobre no metálico-> mayor importancia industrial: abonos, pesticidas..
Se puede reciclar muchas veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
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 ESTAÑO
Se obtiene de la “casiterita” SnO (poco riqueza)
 Blanco brillante, muy blando, estructura cristalina y poco
 Dúctil pero muy maleable (papel de Sn)
Es muy estable y resistente a los agentes atmosféricos.
 APLICACIONES
 Por su resistencia a la oxidación, se emplea 
como recubrimiento electrolítico (hojalata)
 En aleaciones:
 - Bronce
 -En plomo ,estaño y cobre empleado en la producción de cojinetes
 -Las aleaciones fusibles y la soldadura blanca
Proceso de obtención del estaño
1º- Se concentra el mineral: lavado y triturado.
2º- Tostación: se eliminan los sulfuros.
3º- El SnO se reduce en un horno de reverbero.
4º- Afino en una cuba electrolítica.
PLOMO
 Se utiliza a escala industrial desde el S.XIX, su principal mena de plomo es la galena (Sulfuro de plomo).
CARACTERÍSTICAS
Color gris plateado, muy blando, densidad elevada, baja conductividad eléctrica y térmica, flexible y maleable
Puede ser laminado en frío, se oxida fácilmente y pierde el brillo (forma el oxido viscoso)
Resistente a la corrosión por ácidos
PROCESO DE OBTENCION:
1ª Fase Tostación:
La galena se mezcla con sílice, caliza y material fundente, y se calienta 	 Óxido de plomo.
2ª Fase	 Fusión:
Se hace en un horno alto. Se mezcla con coque, caliza y fundente, y se insufla 	 Plomo metálico + escoria.
3ª Fase 	 Afino:
Se eliminan los metales que acompañan al plomo	 Plomo bruto
	
Cobre
zinc
Plomo
APLICACIONES DEL PLOMO:
Protector contra radiaciones 
Aditivo vidrios especiales.
Baterías
ALEACIONES:
Pb + Sn aportación en la “soldadura blanca”
Veneno mineral SATURNISMO.
 Níquel
Se obtiene de la niquelina y de la garnierita (Riqueza en Ni < 6%)
Niquelina
Garnierita
CARACTERISTICAS:
Blanco brillante
Duro, tenaz, dúctil y maleable
Ferromagnético
Muy resistente a la corrosión
PROCESO DE OBTENCIÓN:
Se tritura y se muele y se separan los sulfuros por flotación
Se tuesta y se obtiene la mata de óxido de níquel
Se reduce con carbono
Se afina por electrolisis. Se obtiene níquel puro.
APLICACIONES DEL NÍQUEL:
 Industria alimentaria y química niquelado
Aleaciones Carácter inoxidable:
Nicrón
Invar
 Utensilios de cocina, material quirúrgico y acumuladores de energía eléctrica
 TITANIO
Se encuentra en el rutilo y en la ilmenita
Rutilo
Ilmenita
CARACTERÍSTICAS:
-Blanco plateado y brillante
-Ligero, muy duro y de gran resistencia mecánica
PROCESO DE OBTENCION:
Cloruración: 
1.-Transforma el oxido en tetracloruro de titanio a altas temperaturas
2.-Se reduce en atmósfera inerte para obtener la esponja de titanio
3.-La esponja se funde en un horno eléctrico y se obtiene lingotes de metal
APLICACIONES:
 Construcción de fuselaje de aviones, y lanzaderas espaciales
 Presente en aleaciones de algunos aceros
ALEACIONES:
 El carburo de titanio se utiliza en la industria aeroespacial y herramientas de corte
 Mezclado con carburo de volframio, cobalto y níquel se utiliza en las muelas de afilado
ALUMINIO
El aluminio es uno de los metales más modernos si lo comparamos con la metalurgia nacida hace más de 5000 años. Fue a comienzos del siglo XIX cuando un químico danés Hans Cristian Oersted aisló el metal por primera vez en 1825 por medio de un proceso químico que utilizaba una amalgama de potasio y cloruro de aluminio
ALUMINIO
El aluminio es el elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Con el 8,13 % es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. 
Su ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones, especialmente en aeronáutica. Sin embargo, la elevada cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio. 
APLICACIONES
Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, su uso excede al del cualquier otro exceptuando el acero, y es un material importante en multitud de actividades económicas.
El aluminio puro es blando y frágil, pero sus aleaciones con pequeñascantidades de cobre, magneso, silicio, magnesio y otros elementos presentan una gran variedad de características adecuadas a las más diversas aplicaciones. Estas aleaciones constituyen el componente principal de multitud de componentes de los aviones y cohetes, en los que el peso es un factor crítico.
OTROS USOS DEL ALUMINIO
Transporte como material estructural en aviones, automóviles tanques, superestructuras de buques, blindajes, etc. 
Estructuras portantes de aluminio en edificios.
Embalaje; papel de aluminio, etc. 
Construcción, ventanas, puertas, perfiles estructurales, etc. 
Bienes de uso; utensilios de cocina, herramientas, mobiliario etc. 
PRODUCTOS
MAMPARAS DE BAÑO
Los sistemas de mamparas de baño de Laminex, de sencillo montaje; han sido diseñados pensando en la estanqueidad, y su fácil limpieza.
FRENTE DE ARMARIO
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FACHADAS
Se entiende por "fachada ligera" a los cerramientos exteriores, en los que el vidrio y el aluminio sustituyen a los materiales tradicionales: ladrillo, piedra, hormigón,...etc. El vidrio se soporta en una estructura de perfiles de aluminio, que a su vez, van sujetos a los forjados del edificio por su parte exterior
VENTANAS Y PUERTAS ABATIBLES
	 
 	
	 
 	
ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN
Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza terrestre (8,1%) raramente se encuentra libre. Sus aplicaciones industriales son relativamente recientes, produciéndose a escala industrial desde finales del siglo XIX. Cuando fue descubierto se encontró que era extremadamente difícil su separación de las rocas de las que formaba parte, por lo que durante un tiempo fue considerado un metal precioso, más caro que el oro; sin embargo, con las mejoras de los procesos los precios bajaron continuamente hasta colapsarse en 1889 tras descubrirse un método sencillo de extracción del metal. Actualmente, uno de los factores que estimula su uso es la estabilidad de su precio. 
La recuperación del metal a partir de la chatarra (reciclado) era una práctica conocida desde principios del siglo XX Es, sin embargo, a partir de los 60 cuando se generaliza, más por razones medio ambientales que estrictamente económicas.
El proceso ordinario de obtención del metal consta de dos etapas, la obtención de alúminaa por el proceso Bayer a partir de la bauxita, y posterior electrólisis del óxido para obtener el aluminio.
CARACTERÍSTICAS:
Color plateado
Muy blando, de baja densidad y conductividad eléctrica alta
Muy dúctil y maleable (en frío y caliente)
Elevada afinidad con el O2
Resistente a la corrosión: Se mejora con el anodizado
Difícil de soldar
EFECTOS AMBIENTALES DEL ALUMINIO
Los efectos del Aluminio han atraído nuestra atención, mayormente debido a los problemas de acidificación. El Aluminio puede acumularse en las plantas y causar problemas de salud a animales que consumen esas plantas. Las concentraciones de Aluminio parecen ser muy altas en lagos acidificados. En estos lagos un número de peces y anfibios están disminuyendo debido a las reacciones de los iones de Aluminio con las proteínas de las agallas de los peces y los embriones de las ranas. 
Elevadas concentraciones de Aluminio no sólo causan efectos sobre los peces, pero también sobre los pájaros y otros animales que consumen peces contaminados e insectos y sobre animales que respiran el Aluminio a través del aire. 
Las consecuencias para los pájaros que consumen peces contaminados es que la cáscara de los huevos es más fina y los pollitos nacen con bajo peso. Las consecuencias para los animales que respiran el Aluminio a través del aire son problemas de pulmones, pérdida de peso y declinación de la actividad. Otro efecto negativo en el ambiente del Aluminio es que estos iones pueden reaccionar con los fosfatos, los cuales causan que el fosfato no esté disponible para los organismos acuáticos. 
Altas concentraciones de Aluminio no sólo pueden ser encontrados en lagos ácidos, también en aguas subterráneas y suelos ácidos. Hay fuertes indicadores de que el Aluminio puede dañar las raíces de los árboles cuando estas están localizadas en las aguas subterráneas. 
EFECTOS DEL ALUMINIO SOBRE LA SALUD
El Aluminio es uno de los metales más ampliamente usados y también uno de los más frecuentemente encontrados en los compuestos de la corteza terrestre. Debido a este hecho, el aluminio es comúnmente conocido como un compuesto inocente. Pero todavía, cuando uno es expuesto a altas concentraciones, este puede causar problemas de salud. La forma soluble en agua del Aluminio causa efectos perjudiciales, estas partículas son llamadas iones. Son usualmente encontradas en soluciones de Aluminio combinadas con otros iones, por ejemplo cloruro de Aluminio. 
La toma de Aluminio puede tener lugar a través de la comida, respirarlo y por contacto en la piel. La toma de concentraciones significantes de Aluminio puede causar un efecto serio en la salud como: 
Daño al sistema nervioso central, demencia, pérdida de la memoria, temblores severos y  apatía 
El Aluminio es un riesgo para ciertos ambientes de trabajo, como son las minas, donde se puede encontrar en el agua. La gente que trabaja en fabricas donde el Aluminio es aplicado durante el proceso de producción puede aumentar los problemas de pulmón cuando ellos respiran el polvo de Aluminio. El Aluminio puede causar problemas en los riñones de los pacientes, cuando entra en el cuerpo durante el proceso de diálisis
PRECAUCIONES
El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la naturaleza que parecen no tener ninguna función biológica beneficiosa. Algunas personas manifiestan alergia al aluminio, sufriendo dermatitis por contacto, e incluso desórdenes digestivos al ingerir alimentos cocinados en recipientes de aluminio; para el resto de personas, no se considera tan tóxico como los metales pesados, aunque existen evidencias de cierta toxicidad si se consume en grandes cantidades. El uso de recipientes de aluminio no se ha encontrado que acarree problemas de salud, estando éstos relacionados con el consumo de antiácidos o antitranspirante que contienen aluminio. Se ha sugerido que el aluminio puede estar relacionado con el Alzheimer, aunque la teoría ha sido refutada. 
COMERCIALIZAR CON EL ALUMINIO
A la hora de comercializar con el aluminio, hay que tener en cuenta los factores que influyen en su precio. A priori, el más cotizado será siempre el material más puro, como es el caso del aluminio cable, que contiene un 99,7% de pureza, por lo que se puede destinar para cualquier otro uso. Es decir, cuanto más puro es el material, más salidas puede obtener. El precio está condicionado, además, por los diferentes materiales aleados que contiene la chatarra.
 También una parte del aluminio recuperado, en efecto, puede tener revestimientos, lacados, etc., con lo que su precio es más bajo por el efecto de las mermas y por los sofisticados sistemas de filtrado de humos que encarecen el reciclado. También hay que tener en cuenta que el aluminio está sujeto a la cotización de la Bolsa de Metales de Londres o LME y del dólar diariamente.
Este hecho condiciona también el proceso del reciclaje, ya que cuando los precios caen se recupera menos material. En cualquier caso, gracias a que cotiza en Bolsa (LME), el del aluminio es un mercado abierto, por lo que los precios son los mismos en cualquier parte del mundo. Eso sí, la ley de la oferta y la demanda, como en cualquier otro sector, es la que dicta las pautas en cada momento. 
EL REFINADO
Las refinerías de aluminio son el último eslabón de la cadena de reciclaje de este material. Normalmente sus compras exceden las 10 toneladas, por lo que sus suministradores son siempre recuperadores mayoristas. Cuando se ha llegado a un acuerdo de compra con ellos, se realizan análisis generales de la materia prima para verificar sus características. 
Además, cuando el material entra en la refinería, también se analizan muestras de cada camión para evitar introduciren el horno sustancias no indicadas para el proceso de producción de la refinería. 
En estas instalaciones, si funden botes de aluminio, por ejemplo, o cualquier otra chatarra con revestimiento, se produce la combustión de los mismos, siendo captados los productos de la combustión mediante unos filtros especiales por los que pasan los humos y así evitar la contaminación atmosférica.
Para fundir este tipo de material se necesitan hornos especiales provistos de instalaciones de filtraje, que normalmente son más costosas que el propio horno. El producto final de las refinerías son los lingotes de aluminio, de medidas y aleación según la demanda del cliente.
RECICLAJE
En primer lugar el producto de Aluminio a reciclar se clasifica y compacta. Luego en un horno, se le saca la pintura y en algunos casos se las muele en pequeñas láminas. Por último el material va a un horno de fundición y de esta manera se obtienen nuevos lingotes o láminas para hacer más productos de aluminio. Cabe destacar que este material, al igual que el vidrio puede ser reciclado infinidad de veces, ya que no pierde calidad en los distintos procesos.
El aluminio no cambia sus características químicas durante el reciclado. El proceso se puede repetir indefinidamente y los objetos de aluminio se pueden fabricar enteramente con material reciclado. Muchos desechos de aluminio como las latas se pueden prensar fácilmente, reduciendo su volumen y facilitando su almacenamiento y transporte, las latas usadas de aluminio tienen el valor más alto de todos los residuos de envases y embalajes, lo anterior es un incentivo para su recuperación.
Algunos beneficios del reciclaje de aluminio son: 
Al utilizar aluminio recuperado en el proceso de fabricación de nuevos productos existe un ahorro de energía del 95% respecto a si se utilizara materia prima virgen (bauxita). 
El proceso de reciclado es normalmente fácil, ya que los objetos de aluminio desechados están compuestos normalmente sólo de aluminio por lo que no se requiere una separación previa de otros materiales. 
Un residuo de aluminio es fácil de manejar: es ligero, no se rompe, no arde y no se oxida, por lo mismo es también fácil de transportar. 
El aluminio es un material cotizado y rentable con un mercado importante a nivel mundial. Por ello todo el aluminio recogido tiene garantizado su reciclado. El reciclaje de aluminio produce beneficios ya que proporciona fuente de ingresos y ocupación para la mano de obra no calificada.
CONFIRMAMOS NUESTROS OBJETIVOS
Al culminar la sesión el alumno estará en la capacidad de identificar y analizar los diferentes tipos de minerales no ferrosos mostrados.
MUCHAS GRACIAS
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