Cobre y Aluminio
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1) ¿En que lugares se ha encontrado cobre?
Se han encontrado objetos de cobre en las ruinas de muchas civilizaciones antiguas, como Egipto, Asia menor, China, sureste de Europa, Chipre, Creta y America del Sur. En estos lugares el cobre se ha encontrado en estado puro.
2) ¿Características y propiedades del cobre?
Posee cuerpo simple, es un metal rojizo blando y dúctil, tenaz y tan maleable que se puede extender en laminas tan delgadas que dejan pasar los rayos luminosos verdes, buen conductor del calor y la electricidad, resistente al fuego y al aire, se adhiere bien al acero y se deja soldar con facilidad.
3) ¿Cómo se encuentra el cobre en la naturaleza y como se extrae?
Se encuentra en la naturaleza en forma de hidrocarbonato de Cu (malaquita y azurita) como óxido de cobre (cuprita) y como Sulfuro rn la caleosina y calcopirita.
Se extrae por vía seca por calcinación y reducción (tostaciones y fusiones reductoras sucesivas) en ellas se separa el hierro y el azufre para obtener óxido de cobre. Después se separa en oxigeno por medio de fusiones reductoras en el horno de cuba obteniéndose así cobre bruto, para luego por fusiones sucesivas (afinado) poder obtener cobre puro.
También se puede obtener por vía húmeda atacando con acido sulfúrico, o acido clorhídrico al mineral de cobre.
4) ¿Cómo es el proceso de purificación del cobre?
El cobre bruto se tritura, se lava y se prepara en barras. Los óxidos y carbonatos se reducen en carbono. Las menas más importantes, las formadas por sulfuros, no contienen más de un 12% de cobre, llegando en ocasiones al 1% y han de triturarse y concentrarse por flotación. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce cobre metálico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se purifica posteriormente por electrólisis obteniéndose barras con una pureza que supera el 99,99%.
5) ¿Nombre las fuentes de cobre y los principales yacimientos de cobre en Chile?
Las principales fuentes del cobre son la calcopirita y la bornita, sulfuros mixtos de hierro de cobre. Otras menas importantes son los sulfuros de cobre caleosina que se encuentra en Chile, México, USA, la antigua URSS; la covellina en USA, la enargita, un sulfoarseniato de cobre, se encuentra en Yugoslavia, Sudáfrica y America del Norte; la Azurita, un carbonato básico del cobre, en Francia y Australia, la malaquita, otro carbonato básico del cobre, en los montes Urales, Namibia y USA. La tetraedrita, un sulfantimoniuro de cobre y de otros metales y la crisocolla, un silicato de cobre, se hallan ampliamente distribuidos en la naturaleza. La cuprita, un óxido, en España, Chile, Perú y Cuba, ña atacamita, un cloruro básico, cuyo nombre proviene de la región andina de Atacama, en el norte de Chile y Perú.
Los principales yacimientos se localizan en Chuquicamata, Andina, el Salvador y el Teniente.
6) ¿Cuál es el estado natural del aluminio?
Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. Los silicatos no son menas útiles, por que es extremadamente difícil, y por lo tanto muy caro, extraer el aluminio de ellas. La Bauxita es un óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.
Cabe destacar también, que el aluminio es el elemento metálico más abundante de la corteza terrestre.
7) ¿Cuáles son las propiedades del aluminio?
El Aluminio es un metal plateado muy ligero. Es un metal muy electropositivo y extremadamente reactivo. Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y transparente de óxido de aluminio que resiste posterior acción corrosiva. Los ácidos inorgánicos excepto el ácido cítrico y el ácido tartártico. No muestran ninguna tendencia a combinarse con el metal, por esta razón y porque los materiales hechos de aluminio no se oxidan y también porque es un buen conductor del calor que se emplea al aluminio en la fabricación de baterías de cocina y recipientes para alimentos.
8) ¿Cuales son las aplicaciones del aluminio?
Debido a su elevada proporción resistencia-peso es muy útil para construir aviones, vagones ferroviarios y automóviles, y para otras aplicaciones en la que es importante la movilidad y la conservación de energía. Por su elevada conductividad del calor, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de combustión interna. También se utiliza en los reactores nucleares a baja temperatura por que absorbe relativamente pocos neutrones. Con el frío el aluminio se hace más resistente, por lo que se usa a temperaturas criogénicas. Además se usa como envoltorio de comidas, latas de bebidas, contenedores.
9) ¿Cómo se produce el aluminio?
La producción del aluminio ha aumentado considerablemente en los últimos 100 años. En 1900 esta producción era de 7300 TN, en 1938 de 598000 TN y en 1993 la producción estimada de aluminio primario era de 19 millones de toneladas. Los principales productores son USA, la antigua URSS, Canadá, China y Australia.
Cabe mencionar también que el aluminio se estabilizo a partir de 1980.
10) ¿Cómo se obtiene el aluminio?
El mineral más importante para la obtención del aluminio es la bauxita. De ella se extrae primeramente la alúmina y de esta el aluminio. La bauxitas contienen del 55 a 60% de aluminio. Además contienen óxido de hierro, agua y ácido silícico.
El procedimiento principal de tratamiento de bauxita es el proceso de Bayer, en donde la bauxita es primeramente secada y molida, a continuación se mezcla con lejía de sosa (hidróxido sódico), ésta disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Esta etapa se le conoce como digestión. La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140º C pero para la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir la temperatura hasta unos 240º C, con el fin de separar las impurezas. Filtrando este liquido, se obtiene la alúmina que se hace secar en un horno tubular rotativo a una temperatura de 1300º C. el producto así obtenido es el óxido de aluminio puro que más tarde se transforma en aluminio por electrólisis. Para ello la alúmina debe ser descompuesta en por corriente eléctrica en aluminio y oxígeno. Para rebajar el punto de fusión muy elevado de la alúmina (200º C) se hace fundir esta mezclándola con criolita en un horno Electrolítico. La criolita es un mineral que se funde a unos 900º C de la cual existen grandes yacimientos en Groenlandia y que además, puede ser fabricada artificialmente.
Se han encontrado objetos de cobre en las ruinas de muchas civilizaciones antiguas, como Egipto, Asia menor, China, sureste de Europa, Chipre, Creta y America del Sur. En estos lugares el cobre se ha encontrado en estado puro.
2) ¿Características y propiedades del cobre?
Posee cuerpo simple, es un metal rojizo blando y dúctil, tenaz y tan maleable que se puede extender en laminas tan delgadas que dejan pasar los rayos luminosos verdes, buen conductor del calor y la electricidad, resistente al fuego y al aire, se adhiere bien al acero y se deja soldar con facilidad.
3) ¿Cómo se encuentra el cobre en la naturaleza y como se extrae?
Se encuentra en la naturaleza en forma de hidrocarbonato de Cu (malaquita y azurita) como óxido de cobre (cuprita) y como Sulfuro rn la caleosina y calcopirita.
Se extrae por vía seca por calcinación y reducción (tostaciones y fusiones reductoras sucesivas) en ellas se separa el hierro y el azufre para obtener óxido de cobre. Después se separa en oxigeno por medio de fusiones reductoras en el horno de cuba obteniéndose así cobre bruto, para luego por fusiones sucesivas (afinado) poder obtener cobre puro.
También se puede obtener por vía húmeda atacando con acido sulfúrico, o acido clorhídrico al mineral de cobre.
4) ¿Cómo es el proceso de purificación del cobre?
El cobre bruto se tritura, se lava y se prepara en barras. Los óxidos y carbonatos se reducen en carbono. Las menas más importantes, las formadas por sulfuros, no contienen más de un 12% de cobre, llegando en ocasiones al 1% y han de triturarse y concentrarse por flotación. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce cobre metálico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se purifica posteriormente por electrólisis obteniéndose barras con una pureza que supera el 99,99%.
5) ¿Nombre las fuentes de cobre y los principales yacimientos de cobre en Chile?
Las principales fuentes del cobre son la calcopirita y la bornita, sulfuros mixtos de hierro de cobre. Otras menas importantes son los sulfuros de cobre caleosina que se encuentra en Chile, México, USA, la antigua URSS; la covellina en USA, la enargita, un sulfoarseniato de cobre, se encuentra en Yugoslavia, Sudáfrica y America del Norte; la Azurita, un carbonato básico del cobre, en Francia y Australia, la malaquita, otro carbonato básico del cobre, en los montes Urales, Namibia y USA. La tetraedrita, un sulfantimoniuro de cobre y de otros metales y la crisocolla, un silicato de cobre, se hallan ampliamente distribuidos en la naturaleza. La cuprita, un óxido, en España, Chile, Perú y Cuba, ña atacamita, un cloruro básico, cuyo nombre proviene de la región andina de Atacama, en el norte de Chile y Perú.
Los principales yacimientos se localizan en Chuquicamata, Andina, el Salvador y el Teniente.
6) ¿Cuál es el estado natural del aluminio?
Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. Los silicatos no son menas útiles, por que es extremadamente difícil, y por lo tanto muy caro, extraer el aluminio de ellas. La Bauxita es un óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.
Cabe destacar también, que el aluminio es el elemento metálico más abundante de la corteza terrestre.
7) ¿Cuáles son las propiedades del aluminio?
El Aluminio es un metal plateado muy ligero. Es un metal muy electropositivo y extremadamente reactivo. Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y transparente de óxido de aluminio que resiste posterior acción corrosiva. Los ácidos inorgánicos excepto el ácido cítrico y el ácido tartártico. No muestran ninguna tendencia a combinarse con el metal, por esta razón y porque los materiales hechos de aluminio no se oxidan y también porque es un buen conductor del calor que se emplea al aluminio en la fabricación de baterías de cocina y recipientes para alimentos.
8) ¿Cuales son las aplicaciones del aluminio?
Debido a su elevada proporción resistencia-peso es muy útil para construir aviones, vagones ferroviarios y automóviles, y para otras aplicaciones en la que es importante la movilidad y la conservación de energía. Por su elevada conductividad del calor, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de combustión interna. También se utiliza en los reactores nucleares a baja temperatura por que absorbe relativamente pocos neutrones. Con el frío el aluminio se hace más resistente, por lo que se usa a temperaturas criogénicas. Además se usa como envoltorio de comidas, latas de bebidas, contenedores.
9) ¿Cómo se produce el aluminio?
La producción del aluminio ha aumentado considerablemente en los últimos 100 años. En 1900 esta producción era de 7300 TN, en 1938 de 598000 TN y en 1993 la producción estimada de aluminio primario era de 19 millones de toneladas. Los principales productores son USA, la antigua URSS, Canadá, China y Australia.
Cabe mencionar también que el aluminio se estabilizo a partir de 1980.
10) ¿Cómo se obtiene el aluminio?
El mineral más importante para la obtención del aluminio es la bauxita. De ella se extrae primeramente la alúmina y de esta el aluminio. La bauxitas contienen del 55 a 60% de aluminio. Además contienen óxido de hierro, agua y ácido silícico.
El procedimiento principal de tratamiento de bauxita es el proceso de Bayer, en donde la bauxita es primeramente secada y molida, a continuación se mezcla con lejía de sosa (hidróxido sódico), ésta disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Esta etapa se le conoce como digestión. La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140º C pero para la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir la temperatura hasta unos 240º C, con el fin de separar las impurezas. Filtrando este liquido, se obtiene la alúmina que se hace secar en un horno tubular rotativo a una temperatura de 1300º C. el producto así obtenido es el óxido de aluminio puro que más tarde se transforma en aluminio por electrólisis. Para ello la alúmina debe ser descompuesta en por corriente eléctrica en aluminio y oxígeno. Para rebajar el punto de fusión muy elevado de la alúmina (200º C) se hace fundir esta mezclándola con criolita en un horno Electrolítico. La criolita es un mineral que se funde a unos 900º C de la cual existen grandes yacimientos en Groenlandia y que además, puede ser fabricada artificialmente.