Procesos industriales revista digital by angela pulido

PROCESOS INDUSTRIALES DEL HIERRO, NIQUEL, COBRE, PLATA, ORO, SILICIO, ESMERALDA, LADRILLO Y MERCURIO.

KAROL MOLINA YOLEIDA CHAUZ ANGELA PULIDO Estudiantes

Presentado a LIC. ESP. FABIAN LUGO

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META INGENNIERIA AMBIENTAL PROCESOS INDUSTRIALES VILLVICENCIO, META

HIERRO (Fe) PROCESO INDUSTRIAL DEL HIERRO La producción de hierro comienza con las investigaciones magnéticas que ayudan y consisten en rastrear aéreamente mediante el magnetómetro los posibles depósitos de hierro. Esto se hace mediante el uso de un helicóptero, por ejemplo, y es una técnica que nació en la Segunda Guerra Mundial como método de rastreo de submarinos enemigos. Los datos obtenidos son inscritos como un ploteo y son mapeados con líneas que conectan puntos de igual densidad magnética. Los patrones de estos mapas indican que donde existen anomalías magnéticas producto de variaciones del campo magnético de la tierra, podrían dar indicios a un posible yacimiento, luego de investigaciones más detalladas, mediciones gravitacionales, estudios electromagnéticos y otras técnicas geofísicas. Por supuesto no se dejan de lado las técnicas de taladro debido específicamente a los mejoramientos recientes en las técnicas de la perforación de núcleo que permiten obtener muestras de calidad. Para lo anterior se emplean taladros de diamante y mezclas de éste según la dureza de la superficie demuestra. También son ayudados por el movimiento rotatorio penetrante y la circulación en reversa, que permiten una rápida penetración con toma demuestras bastante efectiva. Para utilizar en el alto horno, se requiere procesar el mineral o concentrados de modo que alcancen las especificaciones físicas y químicas necesarias. Hace dos décadas el mineral era clasificado por los productores para cumplir estándares de estos hornos que demandaban composiciones especiales químicas y particulares como también de estructura. Con el avance de técnicas de concentración y palatización esto se ha tornado más fácil. Las empresas comercializadoras de mineral alcanzan estos requerimientos mediante la obtención e intercambio con otros minerales. La uniformidad, por ejemplo, ha obligado al uso de sistemas de mezcla y aleaciones involucrando la formación sistemática de capas en las pilas de almacenamiento o consumo mediante el corte transversal de estas capas. Lo anterior es usado para preparar una alimentación uniforme para la operación de modernas plantas de sinterización.

El término «beneficiamiento» con respecto al mineral de hierro se emplea comúnmente para designar todos aquellos métodos usados para procesar el mineral con objeto de mejorar sus características químicas, físicas o metalúrgicas de modo de desarrollar una mezcla más deseable para alimentar el horno. Algunos de estos métodos son: Trituración y Tamizado Consiste en darle al mineral un tamaño apropiado para ser cargado en el alto horno, el que, actualmente, requiere de la trituración y tamizado de las granzas de carga directa al horno de un tamaño más fino que 6 mm y con más de30 mm de grueso bruto. El tamaño se selecciona basado en las características del mineral de modo que asegure una alta permeabilidad en el apilado y permita el tiempo suficiente para la reducción del material bruto. Los finos de menos de 6 mm producidos mediante este método son generalmente aglomerados mediante sinterización e incluso a veces regaceados o reconstituidos y pele tizados. Mezcla La mezcla sofisticada combinada y algunas facilidades para su carga son ahora muy comunes, lo que ayuda a elaborar insumos que logren y cumplan la calidad requerida y los estándares que la industria necesita. Los sistemas más usados son los de apilamiento, que significan el agrupamiento en capas del mineral, donde cada capa representa mineral que varía en tamaño y composición química de las que le preceden y anteceden. El mineral se retira mediante grúas y excavadoras, cargadores frontales y otros. El retiro del mineral de esta pila resulta en la obtención de material con mezcla uniforme proveniente de todas las capas. Además existe el «beneficiamiento» de mejorar la calidad del hierro de bajo estándar al despachar y embarcar este mismo. Por ejemplo, la formación natural de las reservas BONO provoca capas de casi puro óxido de hierro mezclados con capas de sílice parcialmente descompuestas. El mineral de las capas de sílice puede ser fácilmente mejorado mediante técnicas simples de lavado donde las partículas finas de sílice pueden ser separadas de las más pesadas, densas y demás.

Lavado Este método es el proceso más simple de concentración de mineral que aprovecha la alta gravedad específica y tamaño bruto del mineral para separarlo de silicona más fina y liviana predominantemente en forma de cuarzo y arcilla. Se prepara el mineral para ser lavado en dos etapas más finas que 50mm. El mineral es alimentado a lavadores especialmente diseñados que se encargan de agitarlo intensamente mediante sus paletas que en combinación con el flujo contrapuesto del agua, remueve la sílice fina de éste, dejando un producto residual muy rico en hierro. Agitación Algo más complejo es el de agitación, usado en el mineral con características más refractarias que requiere de quiebre para remover las capas de sílice. Consisten estos instrumentos de agitación, generalmente, en pantallas horizontales que alojan una cama de 15 a 25 cm de profundidad. Mediante la acción pulsante del agua, acción impartida a través de una bomba oscilante o mediante el movimiento físico hacia arriba y abajo de la propia pantalla, el mineral entrante a ésta es estratificado. Al caer el mineral, el movimiento pulsante permite que las partículas de sílice más livianas suban ala parte alta de la cama mientras que las partículas más ricas en hierro bajuna la base. Existen también otros medios de beneficiamiento como el de Separación de Medios Pesados, el Espiral, la Separación Magnética Húmeda de Alta Intensidad y el Cono Reichert.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO INDUSTRIAL DEL HIERRO

IMPACTOS AMBIETALES Debido a que la producción de hierro se basa fundamentalmente en procedimientos piro metalúrgico, las cuestiones de la contaminación atmosférica son prioritarias. Además de numerosos contaminantes gaseosos, las emisiones de polvo juegan un papel especial, no sólo porque se generan en grandes cantidades, sino también por el hecho de que contienen algunas sustancias peligrosas para los seres humanos y el medio ambiente, como p. ej., metales pesados. Con la aplicación de agua de refrigeración y de colectores húmedos surgen problemas adicionales descontaminación de las aguas. Las instalaciones de colada continua necesitan elevadas cantidades específicas de agua, las cuales ensucian significativamente las aguas residuales con aceites. El colar sin 5

refrigeración de las barras con chorros de agua supone un perjuicio menor para los recursos hídricos. En los procesos metalúrgicos se producen además escorias que, en la medida de lo posible, deberían aprovecharse para otros usos. Si no se reutilizan eficazmente o se almacenan en un depósito definitivo adecuado, las acumulaciones de polvo y lodos procedentes de las depuradoras de los gases residuales pueden provocar contaminaciones del suelo y de las aguas. En los altos hornos y en las acerías con convertidor, en instalaciones laminadoras y en las de forja es de fundamental importancia la protección contra el ruido y las vibraciones. En las plantas de fundición se producen apreciables cantidades de residuos de arena usada, de trozos de machos y escorias de los hornos de cúpula. Por razones ecológicas y económicas se trabaja en todo el mundo en el desarrollo de procedimientos que permitan utilizar para la producción de acero carbón en lugar de coque y, en general, mineral en trozos en vez de aglomerados de sinterizarían o pellets. De este modo podrían desaparecer las coquerías y las plantas de sinterización como fuentes de emisiones en una factoría siderúrgica. Mediante otros ensayos se intenta perfeccionar la fundición de las piezas para laminado aproximándose en lo posible a las dimensiones finales de la pieza acabada. Acortando la cadena de producción se consigue reducir el consumo energético y la cantidad de materiales sobrantes, de residuos y de emisiones. SUBPRODUCTOS Los aceros son aleaciones férreas con un contenido máximo de carbono del 2%, el cual puede estar como aleante de inserción en la ferrita y austenita y formando carburo de hierro. Algunas aleaciones no son ferro magnéticas. Éste puede tener otros aleantes e impurezas. Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en los siguientes tipos:

Acero bajo en carbono: menos del 0,25% de C en peso. Son blandos pero dúctiles. Se utilizan en vehículos, tuberías, elementos estructurales, etcétera. También existen los aceros de alta resistencia y baja aleación, que contienen otros elementos aleados hasta un 10% en peso; tienen una mayor resistencia mecánica y pueden ser trabajados fácilmente. Acero medio en carbono: entre 0,25% y 0,6% de C en peso. Para mejorar sus propiedades son tratados térmicamente. Son más resistentes que los aceros bajos en carbono, pero menos dúctiles; se emplean en piezas de ingeniería que requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste. Acero alto en carbono: entre 0,60% y 1,4% de C en peso. Son aún más resistentes, pero también menos dúctiles. Se añaden otros elementos para que formen carburos, por ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio, WC; estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean principalmente en herramientas. Aceros aleados: Con los aceros no aleados, o al carbono, es imposible satisfacer las demandas de la industria actual. Para conseguir determinadas características de resiliencia, resistencia al desgaste, dureza y resistencia a determinadas temperaturas deberemos recurrir a estos. Mediante la acción de uno o varios elementos de aleación en porcentajes adecuados se introducen modificaciones químicas y estructurales que afectan a la templabilidad, características mecánicas, resistencia a oxidación y otras propiedades.

COBRE (Cu) PROCESO INDUSTRIAL DEL COBRE El cobre aparece vinculado en su mayor parte a minerales sulfurados, aunque también se lo encuentra asociado a minerales oxidados. Estos dos tipos de mineral requieren de procesos productivos diferentes, pero en ambos casos el punto de partida es el mismo: la extracción del material desde la mina a tajo (rajo) abierto o subterránea que, en forma de roca, es transportado en camiones a la planta de chancado, para continuar allí el proceso productivo del cobre.

Chancado: etapa en la cual grandes máquinas reducen las rocas a un tamaño uniforme de no más de 1,2 cm. Molienda: grandes molinos continúan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm, con el que se forma una pulpa con agua y reactivos que es llevada a flotación, en donde se obtiene concentrado de cobre. En esta parte, el proceso del cobre puede tomar dos caminos: el de la fundición y electrorrefinación (etapas mostradas en esta infografía), o el de la lixiviación y electro obtención (ver infografía inferior). Fundición: para separar del concentrado de cobre otros minerales (fierro, azufre y sílice) e impurezas, este es tratado a elevadas temperaturas en hornos especiales. Aquí se obtiene cobre RAF, el que es moldeado en placas llamadas ánodos, que van a electrorrefinación. Lixiviación: es un proceso hidrometalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una mezcla de ácido sulfúrico y agua. Para obtener cobre de alta pureza (99,9%), se requiere de un proceso específico que permita sacar este mineral de los depósitos naturales que los contienen. Este proceso se conoce como lixiviación.

Electrorrefinación: los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtienen cátodos de alta pureza o cátodos electrolíticos, de 99,99% de cobre. Electroobtención: consiste en una electrólisis mediante la cual se recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, obteniéndose cátodos de alta pureza. Cátodos: obtenidos del proceso de electrorrefinación y de electroobtención, son sometidos a procesos de revisión de calidad y luego seleccionados, pesados y apilados. Despacho y transporte: los cátodos son despachados en trenes o camiones hacia los puertos de embarque y desde ahí, a los principales mercados compradores. 8

La extracción de cobre se puede hacer desde una mina a tajo (rajo) abierto o subterránea . La extracción subterránea: Se realiza cuando un yacimiento presenta una

cubierta de material estéril muy espesa, lo que hace que la extracción desde la superficie sea muy poco rentable. Para ello se realizan distintos tipos de faenas bajo el suelo, las que pueden ser horizontales en túneles o galerías, verticales en piques o inclinadas en rampas. La extracción a rajo abierto: Se hace cuando una mina presenta una forma regular y el mineral está ubicado en la superficie y el material estéril que lo cubre pueda ser retirado con facilidad. Un rajo se construye con un determinado ángulo de talud, con bancos y bermas en las que se realizan las tronaduras (detonaciones), de donde sale el material que luego será transportado por estas mismas vías en grandes camiones.

FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN

IMPACTOS AMBIENTALES El cobre es un material 100% reciclable más del 85% del cobre extraído hace mil años se sigue utilizando en el presente. Es un material no renovable. La producción de cobre, emite gases de efecto invernadero a la atmosfera terrestre que producen que sea mayor el ingreso de rayos UV la atmosfera. Cuando el Cobre termina en el suelo este es fuertemente atado a la materia orgánica y minerales. Como resultado este no viaja muy lejos antes de ser liberado y es difícil que entre en el agua subterránea. En el agua superficial el cobre puede viajar largas distancias, tanto suspendido sobre las partículas de

lodos

como

iones

libres. 10

El Cobre no se rompe en el ambiente y por eso se puede acumular en plantas y animales cuando este es encontrado en suelos. En suelos ricos en Cobre sólo un número pequeño de plantas pueden vivir. Por esta razón no hay diversidad de plantas cerca de las fábricas de Cobres, debido al efecto del Cobre sobre las plantas, es una seria amenaza para la producción en las granjas. El Cobre puede seriamente influir en el proceso de ciertas tierras agrícolas, dependiendo de la acidez del suelo y la presencia de materia orgánica. A pesar de esto el estiércol que contiene Cobre es todavía usado. El Cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra. La descomposición de la

materia

orgánica

puede

disminuir

debido

esto.

Cuando los suelos de las granjas están contaminados con Cobre, los animales pueden

absorber

concentraciones

Cobre

que

dañan

salud.

Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con Cobre, debido a que los efectos del Cobre se manifiestan a bajas concentraciones. PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS El cobre forma parte del mundo que nos rodea. Está en nuestras casas y en los lugares donde trabajamos o estudiamos, en los medios que utilizamos para transportarnos, en artefactos sofisticados y artesanales, en las computadoras y las industrias, en pequeños adornos y en grandes estatuas. Además los alambres de cobre transportan energía y transmiten información. Su presencia puede pasar desapercibida, pero está allí, utilizado como un material resistente, durable, reciclable y con alta conductividad térmica y eléctrica. Son propiedades que garantizan su vigencia como una materia prima esencial para la construcción de la civilización iniciada hace miles de años. 11

El cobre refinado comercializado por empresas como Codelco es transformado posteriormente en materia prima elaborada destinada a abastecer la industria manufacturera de productos para el consumo de la sociedad. La industria de la construcción es uno de los principales consumidores de cobre, utilizado para el cableado de edificaciones, tuberías de agua y de gas, sistemas térmicos, techumbres, terminaciones, o como componente estructural. Una casa moderna requiere unos 200 kilos de cobre, prácticamente el doble de lo que se usaba hace 40 años, pues tiene más baños, más aparatos eléctricos, mayor confort, más teléfonos y más computadores. El cobre es clave para la generación y distribución eléctrica ya que es un excelente conductor de esa energía. En el caso de las telecomunicaciones es la materia prima más común en la fabricación de cables telefónicos, y el desarrollo de nuevas tecnologías para aumentar la eficiencia en la transmisión de datos también posiciona a este material como una opción importante para el desarrollo de conectividad con banda ancha. Entre los artículos de consumo el uso del cobre destaca en aquellos que están relacionados con la electricidad. Una computadora puede llevar más de 2 kilos de cobre, comenzando por los minúsculos microprocesadores que las hacen funcionar, cuyos modelos más avanzados incorporan este metal en su estructura.

Muchos fabricantes de equipos electrónicos prefieren usar el cobre porque es más eficiente en la conducción de la electricidad y dura más que otros materiales. El cobre puede forma pura o utensilios de maquillajes

estar más cerca de nosotros de lo que pensamos, ya sea en como parte de aleaciones. Aparece en las monedas, cocina, joyería, objetos de arte, adornos, muebles, y pinturas, instrumentos musicales, ropa… 12

En el campo del transporte la presencia del cobre es muy importante. Este material está presente en automóviles, trenes, aviones, barcos e incluso en vehículos espaciales. Es utilizado en los motores, en los sistemas electrónicos y en los sistemas eléctricos. Un automóvil nuevo utiliza unos 20 kilos de cobre, el doble de los 10 kilos que utilizaba en la década de 1970. Los cables de cobre incluidos en un modelo de lujo miden más de 1,5 kilómetros. Y si se trata de un avión el largo de los cables utilizados puede superar los 100 kilómetros. Algunas propiedades del cobre, como el hecho que sea un buen conductor térmico, fuerte, resistente a la corrosión y no magnético, determina su utilización en aleaciones destinadas a la construcción de maquinaria especializada y piezas destinadas a procesos industriales. El cobre también es utilizado en compuestos destinados a la agricultura, por ejemplo para compensar la deficiencia de este elemento vital en los suelos o en los cultivos. ¿Y en el futuro? El uso del cobre es compatible con la aparición de nuevas tecnologías que requerirán de un elemento con propiedades que lo hacen confiable y eficiente. Después de todo, ya lo hemos utilizado durante

NIQUEL (Ni) PROCESO INDUSTRIAL DEL NQUEL El uso del níquel se remonta aproximadamente al siglo IV a.C., generalmente junto con el cobre, ya que aparece con frecuencia en los minerales de este metal. Bronces originarios de la actual Siria tienen contenidos de níquel superiores al 2%. Manuscritos chinos sugieren que el «cobre blanco» se utilizaba en Oriente hacia 1700 al 1400 a. C.; sin embargo, la facilidad de confundir las menas de níquel con las de plata induce a pensar que en realidad el uso del níquel fue posterior, hacia el siglo IV a. C. Los minerales que contienen níquel, como la niquelina, se han empleado para colorear el vidrio. En 1751 Axel Frederick Cronstedt, intentando extraer 13

cobre de la niquelina, obtuvo un metal blanco que llamó níquel, ya que los mineros de Hartz atribuían al «viejo Nick» (el diablo) el que algunos minerales de cobre no se pudieran trabajar; y el metal responsable de ello resultó ser el descubierto por Cronstedt en la niquelina, o Kupfernickel, diablo del cobre, como se llama aún al mineral en idioma alemán. El níquel es el 28º elemento más común. Constituye el 0.008% de la corteza terrestre. Se supone que el núcleo de la Tierra contiene grandes cantidades de este elemento. El níquel no se encuentra en la naturaleza como mineral puro excepto en los meteoritos. Los minerales de níquel están ampliamente difundidos en pequeñas concentraciones; los yacimientos explotables deberían enriquecerse mediante procesos geoquímicos hasta un mínimo de 0,5% de contenido de Ni. Los nódulos de manganeso que se extraen de las profundidades marinas contienen grandes cantidades de níquel. Los minerales de Ni más importantes son: la pirrotina o pirita magnética, la garnierita, la nicolita o niquelina, el níquel arsenical, y el níquel antimónico. Se obtiene mediante procesos muy diversos, según la naturaleza de la mena y los futuros usos. En algunos casos, las aleaciones níquel-hierro que se obtienen como producto intermedio, se incorporan directamente a la fabricación de aceros. Cuando se parte de minerales sulfurosos, se los transforma primero en mata que luego se machaca y tritura; a partir de allí, mediante el proceso carbonílico, se obtiene primero el níquel tetra carbonilo y luego el níquel en polvo de alta pureza. Cuando se parte de óxidos, el metal se obtiene a través de procesos electrolíticos. El método de preparación del níquel depende de la composición de los minerales. Todos los métodos son complejos debido a la dificultad que entraña la separación de otros elementos de propiedades muy parecidas como hierro, cobre y cobalto presentes en los minerales. En el proceso electrolítico, el níquel se deposita en forma metálica pura después de que el cobre ha sido previamente eliminado por deposición con un electrolito y voltaje diferente. En el método Mond, el cobre es eliminado por disolución en ácido sulfúrico diluido, y el residuo de níquel se reduce a níquel metálico impuro. Se pasa monóxido de carbono sobre el níquel impuro, formándose níquel tetra carbonilo (Ni (CO)4), un gas volátil que se descompone calentando a 200°C, depositándose níquel metálico puro. Los minerales sulfurosos como la pentlandita y la pirrotita, se reducen comúnmente en un horno y se envían 14

en forma de un sulfuro aglomerado de cobre y níquel a las refinerías, donde el níquel se separa por diversos procesos. Un proceso para la extracción de níquel a partir de un catalizador de níquel gastado comercial del tipo Ni Mo/g-alúmina; comprende: 1. Añadir un per sulfato basado que tiene una concentración dentro del intervalo de 0,25-4% (peso/peso) junto con el catalizador de níquel conformado y fino en una disolución de ácido sulfúrico y agitar con un agitador magnético de aguja/vidrio y mantener la relación de sólido-líquido dentro del intervalo de 1/2- 1/10 (peso/volumen) 2. Mantener la temperatura de la suspensión obtenida en la etapa 1 dentro del intervalo de 40 a 100ºC durante un período de 0, 5 a 6 h. 3. permitir que la suspensión decante y a continuación filtrar la suspensión para obtener el licor de extracción que contiene níquel y alúmina como residuo sólido. 4. Lavar el residuo sólido para retirar el licor atrapado y secar a 110-120ºC para obtener un subproducto con un elevado contenido de alúmina que proviene del catalizador de níquel gastado. 5. Purificar dicho licor de extracción mediante precipitación del hierro y de otras impurezas empleando cal y filtrar para obtener una disolución de sulfato de níquel puro, vi) cristalizar o precipitar los licores de extracción para obtener un cristal de sulfato de níquel o de hidróxido de níquel. 6. Reducir el hidróxido de níquel para obtener polvo de metal de níquel u óxido de níquel.

FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL NIQUEL

IMPACTOS AMBIENTALES Todos los métodos de extracción minera producen algún grado de alteración de la superficie y los estratos subyacentes, así como los acuíferos. Los impactos de la exploración y predesarrollo, usualmente, son de corta duración e incluyen: alteración superficial causada por los caminos de acceso, hoyos y fosas de prueba, y preparación del sitio. polvo atmosférico proveniente del tráfico, perforación, excavación, y desbroce del sitio; ruido y emisiones de la operación de los equipos a diesel; alteración del suelo y la vegetación, ríos, drenajes, humedales, recursos culturales o históricos, y acuíferos de agua freática; y, conflictos con los otros usos de la tierra.

Tanto la extracción superficial, como la subterránea, incluyen los siguientes aspectos: drenaje del área de la mina y descarga del agua de la misma; remoción y almacenamiento/eliminación de grandes volúmenes de desechos; y traslado y procesamiento de los minerales o materiales de construcción. Este removimiento requiere el uso de equipos de extracción y transporte a diesel o eléctricos, y una numerosa y calificada fuerza laboral. Se requerirán amplios servicios de apoyo, por ejemplo, un complejo de transporte, oficinas y talleres (parte de estos funcionarán bajo tierra en las minas subterráneas) y servicios públicos. El transporte del mineral dentro del área de la mina y hacia

las

instalaciones

procesamiento

puede

utilizar

camiones,

transportadores, el ferrocarril, poliducto o banda de transporte, y generalmente, incluirá instalaciones de almacenamiento a granel, mezcla y carga. SUBPRODUCTOS Aproximadamente el 65% del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12% en superaleaciones de níquel. El restante

23%

recargables, catálisis,

reparte

acuñación

entre

de moneda,

otras aleaciones, baterías recubrimientos

metálicos

y fundición: Alnico, aleación para imanes. El mu-metal se usa para apantallar campos magnéticos por su elevada permeabilidad magnética. Las aleaciones níquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosión, utilizándose en motores marinos e industria química. La aleación níquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenómeno de efecto térmico de memoria (metales) y se usa en robótica, también existen aleaciones que presentan súper plasticidad. Crisoles de laboratorios químicos. Níquel Raney: catalizador de la hidrogenación de aceites vegetales. Se emplea para la acuñación de monedas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones como el cuproníquel. 17

El metal es la opción más económica para hacer oro blanco. El níquel, un metal blanco y de tonalidad mate y de tacto suave, es un metal que encuentra mucha facilidad para «blanquear» a otros metales. Esto se traduce en que un mínimo de 30% de níquel en masa puede dar una apariencia plateada a la aleación. Por ejemplo en aleaciones de cobre, incluso con un 40% en masa de zinc o aluminio el metal sigue teniendo una coloración dorada, mientras que con un sólo 30% de níquel en masa adquiere su característico tono blanco. Es posible encontrarlo en joyería actualmente, pero no se recomienda su uso, ya que es cancerígeno y altamente tóxico. El níquel ha sido vetado en numerosos estados, donde su uso se ve cada vez más reducido. Se halla sobre todo en piercings y joyería de acero inoxidable, donde suele representar alrededor del 13% en masa. Estos aceros no son peligrosos para la salud puesto que son inertes químicamente y no reaccionan. Sin embargo el uso de una joya enchapada en níquel (típico de las joyas de fantasía) sí puede presentar un riesgo serio de alergia o infección, pero ambos casos son raros.

PLATA (Ag) La plata se encuentra nativa, combinada con azufre (argentita, 3 3 Ag2S), arsénico (proustita, Ag3AsS3), antimonio (pirargirita, 3 3 Ag3SbS3) o cloro (plata córnea, AgCl), formando un numeroso grupo de minerales de plata. El metal se obtiene principalmente de minas de cobre, cobre-níquel, oro, plomo y plomo-cinc de México, Canadá, el Perú y los EE. UU.. La metalurgia a partir de sus minerales se realiza fundamentalmente por la cianuración: Ag2S + 4 KCN → K2S + 2 KAg(CN)2 la producción mundial de plata, aproximadamente el 70% se usa con fines industriales, y el 30% con fines monetarios, buena parte de este metal se emplea en orfebrería, pero sus usos más importantes son en la industria fotográfica, química, médica, y electrónica.

PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LA PLATA Para obtener el mineral, se utilizan perforadoras que realizan perforaciones de 10,5 metros de profundidad donde se colocan explosivos para realizar voladuras. El material minado es cargado por palas hidráulicas y transportado por camiones de 185 toneladas de capacidad hasta la estación de chancado. Diariamente se mueven más de 80.000 toneladas métricas entre mineral y estéril. En todo momento camiones cisterna riegan la mina para evitar la generación de polvo en el ambiente. Triturado Una vez en la chancadora/trituradora primaria, la roca es reducida hasta menos de 15 centímetros. Más tarde, este material es trasladado a través de una correa o faja transportadora hasta la segunda estación de chancado/trituración donde se reduce hasta un tamaño de menos de 4 centímetros. Faja transportadora – Tolva de finos El mineral, ya reducido de tamaño, es depositado en una tolva, que permite dosificar el carguío de los camiones mineros que luego lo transportarán a las canchas de lixiviación para la siguiente etapa el proceso. Lixiviación El mineral transportado es depositado en pilas en las canchas de lixiviación para luego aplicarles por goteo una solución lixiviante de cianuro de sodio disuelta en agua para separar el oro y la plata contenidos en el mineral. Mediante un sistema de tuberías, la solución rica en oro y plata es dirigida hacia la planta de procesos. Las canchas de lixiviación son zonas especialmente diseñadas para trabajar con productos químicos y evitar la contaminación del suelo, ya que en su estructura tienen capas de material aislante (geomembrana), que les permite aislarlas del medio externo. Planta de procesos La solución rica en oro y plata es filtrada, se le extrae el oxígeno y se le añade polvo de zinc para lograr la precipitación de los metales valiosos. El 19

líquido sobrante es devuelto al proceso de lixiviación a través de un circuito cerrado. Este proceso no produce relaves ni emisiones al ambiente. Fundición Una vez completado el proceso anterior, se extrae de los filtros-prensa el precipitado que luego es secado en las retortas. Una vez seco, se mezcla con fundentes y se carga en hornos donde es fundido y moldeado, obteniéndose así las barra de oro y plata (metal doré) que son empacadas para su embarque. FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCION

IMPACTOS AMBIENTALES La plata no es tóxica pero la mayoría de sus sales son venenosas y pueden ser carcinógenas. Los compuestos que contienen plata pueden ser absorbidos por el sistema circulatorio y depositarse en diversos tejidos provocando argiria, afección consistente en la coloración grisácea de piel y mucosas que no es dañina. Desde Hipócrates se conoce el efecto germicida de la plata y se han comercializado, y comercializan hoy día, diversos remedios para gran variedad de dolencias. 20

En junio de 2013 se ha publicado un estudio que ha demostrado en ratones su utilidad terapéutica como antibiótico.5 "Nuestro trabajo es el primero que descifra los mecanismos por los que la plata mata a los microorganismos. La plata es como un caballo de Troya que abre las puertas celulares a los antibióticos", dice el Dr. José Rubén Morones-Ramírez, investigador de la Universidad Autónoma de Nuevo León (México) y coautor del estudio. El Dr. Morones-Ramírez se encuentra actualmente en el Instituto Médico Howard Hughes, de la Universidad de Boston, en Estados Unidos.6 Es reconocido7 que las sales solubles de plata, especialmente el nitrato de plata (AgNO3), son letales en concentraciones de hasta 2 gramos. Los compuestos de plata pueden ser absorbidos lentamente por los tejidos corporales, con la consecuente pigmentación azulada o negruzca de la piel, efecto conocido como argiria. 

Contacto con los ojos: Puede causar graves daños en la córnea si el líquido se pone en contacto con los ojos.



Contacto con la piel: Puede causar irritación de la piel. Contacto repetido y prolongado con la piel puede causar dermatitis alérgica.



Peligros de la inhalación: Exposición a altas concentraciones del vapor puede causar mareos, dificultades para respirar, dolores de cabeza o irritación respiratoria. Concentraciones extremadamente altas pueden causar somnolencia, espasmos, confusión, inconsciencia, coma o muerte.



El líquido o el vapor pueden irritar la piel, los ojos, la garganta o los pulmones. El mal uso intencionado consistente en la concentración deliberada de este producto e inhalación de su contenido puede ser dañino o mortal.



Peligros de la ingestión: Moderadamente tóxico. Puede causar molestias estomacales, náuseas, vómitos, diarrea y narcosis. Si el material se traga y es aspirado en los pulmones o si se produce el vómito, puede causar neumonitis química, que puede ser mortal.

La sobre-exposición crónica a un componente o varios componentes de la plata tiene los siguientes efectos en los animales de laboratorio: 

Daños renales



Daños oculares



Daños pulmonares 21



Daños hepáticos



Anemia



Daños cerebrales

La sobre-exposición crónica a un componente o varios componentes de la plata se supone que tiene los siguientes efectos en los humanos, efectos que aún deben ser corroborados mediante ulteriores investigaciones: 

Anormalidades cardiacas



Se ha informado de la relación entre sobre-exposiciones repetidas y prolongadas a disolventes y daños cerebrales y del sistema nervioso permanentes.



La respiración repetida o el contacto con la piel de la metil-etil-cetona puede aumentar la potencia de las neurotoxinas tales como el hexano si la exposición tiene lugar al mismo tiempo.

PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS 

Armas blancas o cuerpo a cuerpo, tales como espadas, lanzas o puntas de flecha



Fotografía. Por su sensibilidad a la luz (especialmente el bromuro y el yoduro, así como el fosfato). El yoduro de plata se ha utilizado también para producir lluvia artificial.



Medicina. A pesar de carecer de toxicidad, es mayormente aplicable en uso externo. Un ejemplo es el nitrato de plata, utilizado para eliminar las verrugas.[cita requerida].



Electricidad. Los contactos de generadores eléctricos de locomotoras diesel-eléctricas llevan contactos (de aprox. 1 in. de espesor) de plata pura; y esas máquinas tienen un motor eléctrico en cada rueda o eje. El motor diesel mueve el generador de electricidad, y se deben también agregar los contactos de las llaves o pulsadores domiciliarios de mejor calidad que no usan sólo cobre (más económico).



En electrónica, por su elevada conductividad es empleada cada vez más, por ejemplo, en los contactos de circuitos integrados y teclados de ordenador.



Fabricación de espejos de gran reflectividad de la luz visible (los comunes se fabrican con aluminio). 22



plata

empleado

para

fabricar monedas desde 700 a. C.,

inicialmente con electrum, aleación natural de oro y plata, y más tarde de plata pura. 

En joyería y platería para fabricar gran variedad de artículos ornamentales y de uso doméstico cotidiano, y con menor grado de pureza, en artículos de bisutería.



En aleaciones para piezas dentales.



Catalizador en reacciones de oxidación. Por ejemplo, en la producción de formaldehido a partir de metanol y oxígeno.



Aleaciones para soldadura, contactos eléctricos y baterías eléctricas de plata-zinc y plata-cadmio de alta capacidad.



En el montaje de ordenadores se suele utilizar compuestos formados principalmente de plata pura para unir la placa del microprocesador a la base del disipador, y así refrigerar el procesador, debido a sus propiedades conductoras de calor.

ORO (Au) PROCESO DE EXTRACCIÓN Y PRODUCCIÓN DEL ORO Primero: Se llena un ancho sartén de poca profundidad de la arena y gravilla que contiene oro. Segundo: La sartén se sumerge en agua y se agita, separando el oro de la gravilla y otros materiales. Como el oro es más denso que la roca, rápidamente se asienta en el fondo de la sartén. El material de la sartén es generalmente removido de los arroyos, a menudo a orillas del río, o reposa en yacimientos donde la densidad del oro permite su concentración. Este tipo de oro se encuentra en los arroyos o ríos secos. La poruña, es una batea en miniatura, de unos 20 cm de diámetro que es de forma de un cono, pero bien tendido, y sirve para detectar el oro de los minerales de las vetas o filones; se muele el mineral algo fino y se coloca un puñado en la poruña, y se agita con agua, y el oro se asienta en el fondo y se puede calcular la cantidad de oro que contiene el mineral. El panning es la técnica más sencilla para la búsqueda de oro, pero no es comercialmente viable para extraer el oro de los grandes depósitos, salvo que los costos laborales son muy bajos. A menudo se comercializan como atracción turística en las primeras compañías de oro. Detector de metales 23

Con un detector de metales, una persona puede caminar alrededor de un área de exploración y sistemáticamente por debajo de la superficie. El sensor puede dar una medida positiva de una cantidad de oro a una profundidad de hasta un metro por debajo de la superficie. Como el dispositivo es fácil de operar y de gran movilidad, este método de prospección es muy popular entre los excavadores de oro. Proceso con cianuro La extracción de oro con cianuro se puede utilizar en zonas donde se encuentran finas rocas que contienen oro. La solución de cianuro de sodio se mezcla con rocas finas, ya que ha sido comprobado que pueden contener oro y/o plata, para lograr que se separen de las rocas en forma de solución de cianuro de oro y/o cianuro de plata. Se le añade zinc a la solución, lo que precipita los residuos de zinc y también metales deseados como el oro y la plata. Se elimina el zinc con ácido nítrico o ácido sulfúrico, dejando la plata y / o barros de oro, que generalmente se funden en un lingote que luego son enviados a una refinería de metales para su transformación final con agua regia a metales puros en 99,9999%.Medgold fue una de las primeras empresas en utilizar este método. Avances en los años setenta han promovido el uso del carbón en la extracción de oro de la solución de filtración. El oro es absorbido por la matriz porosa del carbono. El carbón activo tiene una superficie interna tan grande que, quince gramos (media onza) podrían cubrir 18,000 m².1 El oro puede ser separado del carbono mediante el uso de una solución fuerte de alcohol soda cáustica y cianuro. A esto se le conoce como la elución o desorción. El oro está entonces chapado a lana de acero por medio de electro-obtención. Unas resinas de oro específicas también pueden ser utilizadas en lugar de carbón activo, o donde se requiere la separación selectiva de oro, de cobre y de otros metales disueltos. La técnica de cianuro es muy simple y sencilla de aplicar y también es un método muy popular para el procesamiento de oro y plata de bajo grado. Como en la mayoría de los procesos químicos industriales, existen riesgos ambientales que se presentan con este método de extracción, además de la alta toxicidad del cianuro en sí. Una situación en la que este problema se presentó fue en el desastre ambiental que hubo en Europa Central y Oriental en el año 2000, cuando durante la noche del 30 de enero, una presa en una instalación de reprocesamiento de una mina de oro en Rumania se liberaron 24

aproximadamente 100.000 m³ de aguas residuales contaminadas con metales pesados de hasta 120 toneladas de cianuro en el río de Tisza. Por amplia mayoría, los eurodiputados dictaron una resolución que cuestiona duramente la extracción de minerales con cianuro. Advirtieron sobre los riesgos para la salud y el ambiente. Y pidieron la “prohibición total” del uso del cianuro en los 27 Estados miembro.2 3 Peticiones semejantes se dan en diversos países latinoamericanos como Argentina2 , Uruguay y Perú, llevados adelante por organizaciones ambientalistas. Por otro lado los gobiernos de la región, Argentina, Chile, Uruguay, Paraguay y Ecuador, con la adhesión de Brasil, firmaron en Buenos Aires la Declaración Minera del Mercosur, que rechaza las restricciones comerciales e industriales impulsadas por la Unión Europea a actividades productivas como la minería. La extracción de oro en la cultura popular o minería en pequeña escala El oro se puede separar con mercurio, moliendo las rocas en unas piedras talladas llamadas quimbaletes, consiste en moler los minerales extraídos de las vetas o filones, que tengan una buena concentración de oro especialmente de partículas libres y granuladas, se muele con en las piedras o quimbales con agua y el mercurio se agrega y lo forma amalgama, luego se retira el mercurio y se separa el oro amalgamado, en una tela fina, luego se refoga o quema la amalgama, y el mercurio se evapora, quedando unas bolas de oro.

FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ORO

IMPACTOS AMBIENTALES La minería a cielo abierto es una actividad industrial de alto impacto ambiental, en la medida en que requiere la remoción de grandes cantidades de suelo. Presenta como condición que el yacimiento tenga grandes extensiones y esté cercano a la superficie. Es un método de extracción con un alto grado de mecanización de las actividades. Para realizar el proceso de explotación de oro o de cualquier otro mineral se inicia con la deforestación de grandes hectáreas de terreno donde se planea que funcionara la mina, destruyendo la capa vegetal de los suelos, quedandoalterada irreversiblemente, dejando atrás un paisaje inerte. Esta etapa no solo implica la eliminación del suelo en el área de explotación, sino también un desecamiento del suelo en la zona circundante, así como una disminución del rendimiento agrícola y agropecuario y un aumento en la escorrentía superficial. Uso indiscriminado del agua. La minería en su contexto global, es una actividad industrial de alto impacto ambiental, social y cultural. En efecto, para obtener los minerales es indispensable en primer lugar, desforestar y remover la capa superficial de la 26

tierra, que da vida a la flora y la fauna. A través de esta destrucción se llega a extensos yacimientos de minerales contenidos en rocas, las cuales hay que pulverizar, luego, aplicarles diversos reactivos químicos, cal, floculantes y otros depresantes que hacen posible capturar el máximo de cobre en los procesos de flotación y concentración para producir concentrados de cobre y, por otra parte, ácido, cianuro y zinc para precipitar y producir el oro y la plata, pero el elemento que toda la minería usa a indiscriminadamente, de manera gratuita y en gran escala, es el agua. Lo cual puede alterar el curso de los ríos, destruir la pesca, acabar con especies animales en extinción, secar humedales, bofedales, afluentes y crear lagunas o pantanos con aguas tóxicas, lo que a su vez, ha mermado y, en algunos casos, terminado con la escasa actividad ligada a la agricultura, no sin antes mencionar el arruinamiento de parques conservacionistas y zonas turísticas, lo que implica en el corto plazo la erradicación obligada de muchas familias de origen autóctono en poblados cercanos. Estos últimos han tenido que irse del lugar en que nacieron y se criaron, terminando paulatinamente con muchas culturas y poblaciones originarias. Cabe destacar que el consumo directo del agua en la minería del cobre, oro, plata, zinc, acero molibdeno, plomo y níquel, utiliza fundamentalmente en el proceso tradicional de concentración por flotación, seguido de fusión y electro refinación, o en el proceso hidrometalúrgico el que consta de lixiviación extracción por solventes. El agua de consumo humano es fundamentalmente para bebida, cocción, lavado, riego, y baños. Los datos disponibles indican que esta cantidad de consumo humano, varía entre 130 y 200 litros por día por persona (Bechtel Chile, 1997). Esta cantidad representa usualmente menos del 1,5 por ciento del agua consumida en una empresa minera. Utilización de químicos tóxicos. En particular la actividad minera ocasiona efectos ambientales degradantes, considerando las efectos que toda explotación puede traer, como consecuencia de actividades tales como dinamitación de rocas, pulverización y extracción de minerales usando diferentes ácidos, susceptibles de contaminar suelo, aire, recursos hídricos superficiales como subterráneos de la cada vez más escasa agua dulce, con los riesgos que ello implica para la biodiversidad, a través de la cual también puede ingresar a la cadena alimenticia humana: agua, cultivos, pasturas, animales, personas, produciendo 27

bio-acumulación de metales pesados, la que en cada nivel, puede aumentar hasta varios cientos de veces la concentración del nivel precedente, con graves consecuencias para la salud humana. Debe remarcarse además, el alto impacto y la contaminación con metales que se produce a través de los drenajes mineros ácidos DMA, la erosión de escombreras y depósitos de colas de las explotaciones, las montañas de escombros tratadas por lixiviado con cianuro para separar el mineral, las piletas con cianuro y la evaporación de su contenido, así como la presencia de tóxicos, tales como los polvos de sílice, plomo, cadmio, arsénico, mercurio o azufre. Dichos DMA pueden incorporarse a las napas de aguas subterráneas que se polucionan y acidifican y a la red fluvial, por lo cual aumenta la dispersión de sus contenidos y puede tener influencia muy lejos de su lugar de origen y extenderse mucho después que las actividades extractivas han cesado. Contaminación por la descarga de desechos emitidos por al finalizar el proceso de extracción del oro Una vez que el mineral es tratado para su explotación, quedan desechos sumamente tóxicos principalmente con ácido sulfúrico para cobre y sodio, y cianuro para oro, los cuales son vaciados en pilas con un forro en el fondo de esta fosa, allí se mantendrán estos residuos por largos periodos de tiempo. Este material contaminado con todas las sustancias químicas que se utilizaron en el proceso de explotación del mineral se filtran a través del suelo, causando gran contaminación y en el peor de los casos llegando hasta reservas de agua subterráneas, contaminándolas por completo, ya que las empresas mineras no conocen en su totalidad la cantidad de tóxicos que poseen estos residuos. Cabe destacar que una vez que ha terminado la vida útil de la mina, la empresa encargada de llevar a cabo la explotación se marcha del lugar dejando estos residuos en dicha área, lo cuales siguen contaminando por muchos años. Contaminación del aire y agua Se puede considerar un grave impacto atmosférico, debido a la contaminación por emisiones de partículas sólidas, gases y ruidos. De ellas, la de mayor gravedad es la contaminación producida por las emisiones de azufre, producidas durante el proceso de purificación de los minerales, a estas emisiones se unen los contaminantes que llegan al aire a través de las 28

aperturas del suelo mediante cargas explosivas, pero también se considera el transporte de la tierra carente de material explotable, pues aunque no lo parezca, ello se convierte más adelante en un grave contaminante que afecta a todas las formas de vida cercanas a esta línea de transporte. Pero las actividades mineras también significan importantes cambios en el balance de agua entre infiltración y escorrentía, debido a que se produce la modificación del suelo y vegetación, lo que conlleva una mayor capacidad erosiva. Pero eso no lo es todo, las escombreras se también convierten en peligrosos focos de contaminación para las aguas superficiales y subterráneas, pues pierden su calidad debido a los procesos de salinización y alcalinización, además del incremento de concentraciones de metales pesados. Eso sin considerar el arranque de considerables volúmenes de materiales estériles, lo cual obliga a su acumulación en diferentes tipos de terrenos, sin considerar que se trata de materiales sumamente inestables debido a su falta de cohesión, lo que les expone fácilmente a la erosión y arrastre por las aguas y por el aire. Esto también conlleva a la destrucción o alteración del hábitat de muchas especies, la ruptura de las cadenas tróficas, y sobre todo la introducción de gran cantidad de sustancias nocivas en la biosfera. Efectos del Oro sobre la salud

Efectos de la sobre-exposición: Inhalación: Puede provocar irritación si la exposición es prolongada o excesiva. Ingestión: No se esperan efectos adversos. Piel: Puede provocar irritación y reacción alérgica. Ojos: Puede provocar irritación Efectos ambientales del Oro La eco toxicidad del oro no ha sido evaluada. Sin embargo, se espera que la degradación del oro bajo condiciones aerobias sea muy pobre y no hay evidencia que sugiera que pueda crear problemas ecológicos al ser vertido en el medio. Ya que el oro es insoluble, se cree que tiene características mínimas de bioacumulación y biodisponibilidad.

CARBONO (C) PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL CARBONO Se conocen cinco formas alotrópicas del carbono, amorfo:grafito,diamante,fullerenos,nanotubosy carbonos.

además

del

Una de las formas en las cuales se encuentra el carbono es el grafito, que es el material del cual está hecha la parte interior de los lápices de madera. El grafito tiene exactamente los mismos átomos del diamante, pero por estar dispuestos en diferente forma, su textura, fuerza y color son diferentes. Los diamantes naturales se forman en lugares donde el carbono ha sido sometido a grandes presiones y altas temperaturas. Los diamantes se pueden crear artificialmente, sometiendo el grafito a temperaturas y presiones muy altas. Su precio es menor al de los diamantes naturales, pero si se han elaborado adecuadamente tienen la misma fuerza, color y transparencia. La forma amorfa es esencialmente grafito, pero no llega a adoptar una estructura cristalina macroscópica. Esta es la forma presente en la mayoría de los carbones y en el hollín. A presión normal, el carbono adopta la forma del grafito, en la que cada átomo está unido a otros tres en un plano compuesto de celdas hexagonales; este estado se puede describir como 3electrones de valencia en orbitales híbridos planos sp2 y el cuarto en el orbital p. Las dos formas de grafito conocidas alfa (hexagonal) y beta (romboédrica) tienen propiedades físicas idénticas. Los grafitos naturales contienen más del 30% de la forma beta, mientras que el grafito sintético contiene únicamente la forma alfa. La forma alfa puede transformarse en beta mediante procedimientos mecánicos, y esta recristalizar en forma alfa al calentarse por encima de 1000°C. Debido a la deslocalización de los electrones del orbital pi, el grafito es conductor de la electricidad, propiedad que permite su uso en procesos de electroerosión. El material es blando y las diferentes capas, a menudo separadas por átomos intercalados, se encuentran unidas por enlaces de Van de Waals, siendo relativamente fácil que unas deslicen respecto de otras, lo que le da utilidad como lubricante. A muy altas presiones, el carbono adopta la forma del diamante, en el cual cada átomo está unido a otros cuatro átomos de carbono, encontrándose los 4 electrones en orbitales sp3, como en los hidrocarburos. El diamante 30

presenta la misma estructura cúbica que el silicio y el germanio y, gracias a la resistencia del químico carbonó-carbono, es, junto con el nitruro de boro, la sustancia más dura conocida. La transición a grafito a temperatura ambiente es tan lenta que es indetectable. Bajo ciertas condiciones, el carbono cristaliza como lonsdaleíta, una forma similar al diamante pero hexagonal. El orbital híbrido sp1 que forma enlaces covalentes sólo es de interés en química, manifestándose en algunos compuestos, como por ejemplo el acetileno. Los fullerenos tienen una estructura similar al grafito, pero el empaquetamiento hexagonal se combina con pentágonos (y en ciertos casos, heptágonos), lo que curva los planos y permite la aparición de estructuras de forma esférica, elipsoidal o cilíndrica. El constituido por 60 átomos de carbono, que presenta una estructura tridimensional y geometría similar a un balón de fútbol, es especialmente estable. Los fulerenos en general, y los derivados del C60 en particular, son objeto de intensa investigación en química desde su descubrimiento a mediados de los 1980. A esta familia pertenecen también los nanotubos de carbono, que pueden describirse como capas de grafito enrolladas en forma cilíndrica y rematada en sus extremos por hemiesferas (fulerenos), y que constituyen uno de los primeros productos industriales de la nanotecnología. SUBPRODUCTOS Grafito:     

Construcción de reactores nucleares. Construcción de electrodos para la industria electrolítica, por su conductividad eléctrica. Lubricante sólido, por ser blando y untuoso. Construcción de minas de lapiceros, la dureza de la mina se consigue mezclando el grafito con arcilla. Construcción de crisoles de alta temperatura, debido al elevado punto de fusión del grafito.

Diamante:   

Tallados en brillantes se emplean en joyería. Taladradoras. Cojinetes de ejes en aparatos de precisión. 31

Carbón de coque:  

Se utiliza como combustible. Se utiliza para la reducción de óxidos metálicos en metalurgia extractiva.

Negro de humo:   

Colorante. Fabricación de tintas de imprenta. Llantas de automóviles.

Carbón activo:      

Adsorbente de gases. Catalizador. Decolorante. Purificación de aguas potables. En máscaras de gases. En filtros de cigarrillos.

Fullerenos:    

Propiedades conductoras, semiconductoras o aislantes, en función del metal con que se contaminen. Lubricante. Inhibición de la proteasa del virus del SIDA. Fabricación de fibras.

Compuestos de carbono:    

El dióxido de carbono se utiliza para carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y como enfriador (hielo seco, en estado sólido). El monóxido de carbono se emplea como agente reductor en procesos metalúrgicos. El tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono se usan como disolventes industriales importantes. El freón se utilizaba en aparatos de refrigeración, hecho que está desapareciendo, debido a lo dañino de este compuesto para la capa de ozono. 32

  

El carburo cálcico se emplea para preparar acetileno y para soldar y cortar metales. Los carburos metálicos se emplean como refractarios. El carbono junto al hierro forma el acero.

IMPACTOS SOBRE LA SALUD El carbono elemental es de una toxicidad muy baja. Los datos presentados aquí de peligros para la salud están basados en la exposición al negro de carbono, no carbono elemental. La inhalación continuada de negro de carbón puede resultar en daños temporales o permanentes a los pulmones y el corazón. Se ha encontrado neumoconiosis en trabajadores relacionados con la producción de negro de carbón. También se ha dado parte de afecciones cutáneas tales como inflamación de los folículos pilosos, y lesiones de la mucosa bucal debidos a la exposición cutánea. Carcinogenicidad: El negro de carbón ha sido incluido en la lista de la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (AIIC) dentro del grupo 3 (agente no clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos). El carbono-14 es uno de los radionúclidos involucrados en las pruebas nucleares atmosféricas, que comenzó en 1945, con una prueba americana, y terminó en 1980 con una prueba china. Se encuentra entre los radionúclidos de larga vida que han producido y continuarán produciendo aumento del riesgo de cáncer durante décadas y los siglos venideros. También puede atravesar la placenta, ligarse orgánicamente con células en desarrollo y de esta forma poner a los fetos en peligro. SUBPRODUCTOS El principal uso industrial del carbono es como componente de hidrocarburos, especialmente los combustibles fósiles (petróleo y gas natural). Del primero se obtienen, por destilación en las refinerías, gasolinas, queroseno y aceites, siendo además la materia prima empleada en la obtención de plásticos. El segundo se está imponiendo como fuente de energía por su combustión más limpia. Otros usos son:

El isótopo radiactivo carbono-14, descubierto el 27 de febrero de 1940, se usa en ladatación radiométrica. El grafito se combina con arcilla para fabricar las minas de los lápices. Además se utiliza como aditivo en lubricantes. Las pinturas anti-radar utilizadas en el camuflaje de vehículos y aviones militares están basadas igualmente en el grafito, intercalando otros compuestos químicos entre sus capas. Es negro y blando. Sus átomos están distribuidos en capas paralelas muy separadas entre sí. Se forma a menos presión que el diamante. Aunque parezca difícil de creer, un diamante y la mina de un lapicero tienen la misma composición química: carbono. El diamante Es transparente y muy duro. En su formación, cada átomo de carbono está unido de forma compacta a otros cuatro átomos. Se originan con temperaturas y presiones altas en el interior de la tierra. Se emplea para la construcción de joyas y como material de corte aprovechando su dureza. Como elemento de aleación principal de los aceros. En varillas de protección de reactores nucleares. Las pastillas de carbón se emplean en medicina para absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio de la flatulencia. El carbón activado se emplea en sistemas de filtrado y purificación de agua. El carbón amorfo ("hollín") se añade a la goma para mejorar sus propiedades mecánicas. Además se emplea en la formación de electrodos (p. ej. de las baterías). Obtenido por sublimación del grafito, es fuente de los fulerenos que pueden ser extraídos con disolventes orgánicos. La fibra de carbono (obtenido generalmente por termólisis de fibras de poliacrilato) se añade a resinas de poliéster, donde mejoran mucho la resistencia mecánica sin aumentar el peso, obteniéndose los materiales denominados fibras de carbono. Las propiedades químicas y estructurales de los fulerenos, en la forma de nanotubos, prometen usos futuros en el incipiente campo de la nanotecnología.

PROCESO INDUSTRIAL DE LA ESMERALDA Preparación en Inicio de Actividades: Esta es la primera fase del proceso de explotación donde se define el punto de partida del túnel y junto a él se instala el campamento para albergar a los mineros, los equipos, herramientas e insumos necesarios para la operación de la actividad minera. También se deben instalar los sistemas de electricidad, agua, ventilación, desagüe, selección de material, evacuación de material estéril y primeros auxilios. Perforación: Para desarrollar las labores de perforación se utilizan herramientas de mano como picos y barras, y un martillo neumático con el que se perforan las zonas que presentan rocas con alta dureza haciendo huecos del espesor de la broca y aproximadamente un metro de longitud para colocar pólvora y efectuar pequeñas explosiones. Explosiones: Se preparan pequeñas cantidades de pólvora las cuales se introducen en los agujeros hechos con el martillo colocándoles detonadores y mecha de detonación. Luego de las explosiones se debe esperar a que el sistema de ventilación evacúe del túnel los gases y el polvo generado para poder ingresar nuevamente.

Retiro de Material: Luego de las explosiones con la ayuda de herramientas de mano se hace un retiro de todo el material que queda suelto en el frente del túnel y se inspecciona si el material extraído conserva las condiciones mineralógicas que se persiguen para seguir avanzando en esa dirección. Transporte de Material: El material retirado del frente del túnel se transporta hasta la boca del mismo en carros de extracción que son empujados por los mineros, estos carros pueden llegar a pesar media tonelada y demandan de un gran esfuerzo físico para ser movidos dentro del túnel y puestos en los ascensores cuando se han construido clavadas. Ventilación e Iluminación: Con el desarrollo de los trabajos y el avance del túnel se deben ir instalando los ductos de ventilación que son hechos con un plástico cilíndrico que se une en la punta de los trabajos y por el cual se 35

inyecta aire por medio de ventiladores desde la boca del túnel. Algo similar ocurre con la iluminación la cual se elabora con un cableado eléctrico que brinda electricidad a los diferentes focos que se instalan a lo largo del túnel. La iluminación es muy importante para poder revisar las formaciones rocosas, advertir la presencia de esmeraldas y evitar dañarlas en el proceso de retiro del material. Desagüe: Generalmente el interior de la montaña tiene zonas donde se encuentran filtraciones importantes de agua las cuales se deben dirigir hacia la boca del túnel por medio de la construcción de pequeños canales si se ha logrado mantener el piso del túnel uniforme y un recorrido horizontal, cuando las condiciones son otras se debe recurrir en algunos casos al uso de motobombas para la evacuación del agua. Fortificación: Como se menciona en el punto anterior se encuentran zonas dentro de la montaña con presencia de agua o muy húmedas que hacen inestable el túnel y por ello se debe fortificar con la construcción de camaretas elaboradas generalmente con madera y que permiten contener los materiales débiles y brindarle seguridad a los trabajadores.

Limpieza y Selección: Una vez el material llega a la boca del túnel el mismo se selecciona y limpia con agua para poder observar la presencia de material de interés mineralógico o directamente la aparición de esmeradas. Las esmeraldas encontradas se clasifican y envían a nuestras oficinas en Bogotá donde se tallan y finalmente se exportan. Estas son a grandes rasgos las actividades que se desarrollan en la explotación de esmeraldas en Colombia, las cuales nos permiten extraer y ofrecer al mundo nuestras esmeraldas famosas por su calidad y belleza. IMPACTO AMBIENTAL El proceso de explotación de esmeraldas está compuesto por una serie de actividades catalogadas de alto riesgo y gran dificultad que demandan de un intenso esfuerzo físico y dedicación. Todas las labores de la minería de 36

esmeraldas son muy poco tecnificadas y prácticamente se depende de las manos, fuerza y valor de los mineros colombianos que arriesgan su vida día a día en busca del sueño verde para ofrecer al mundo las famosas esmeraldas colombianas. Las minas se encuentran ubicadas en la cordillera oriental, una zona

montaña

con

gran

vegetación

cuya

forma

explotación

predominante es la de excavación de largos túneles que atraviesan el interior de las montañas en busca de las vetas de esmeraldas. Anteriormente se utilizaba la explotación a cielo abierto con explosivos y maquinaria pesada que permitía remover grandes cantidades de tierra y avanzar de forma rápida en busca de las zonas con la génesis para la formación de los cristales de esmeraldas, pero esta práctica con el paso de los años fue quedando atrás por el impacto ambiental que tenia sobre la región y todos los concesionarios de explotación de esmeraldas han ido en busca de métodos más amigables ambiente. PROCESO INDUSTRIAL DEL LADRILLO La arcilla es el material básico del ladrillo, debido a que cuando se humedece se convierte en una masa fácil de manejar y se moldea muy fácilmente, por lo que para proceder a fabricar ladrillos, hay que humedecer bien la arcilla. Ya manejable se moldea y para endurecerla y convertirla en ladrillo se procede por el método de secado, éste es de los más antiguos o por cocción que resulta más rápido. Como pierde agua su tamaño se reduce pero muy poco, alrededor de un 5%. El proceso de fabricación de los ladrillos conlleva: Etapa de maduración: Es cuando se procede a triturar la arcilla, se homogeniza y se deja un cierto tiempo en reposo para que así la misma obtenga consistencia uniforme y se pueda adquirir ladrillos con el tamaño y consistencia que se desea. Se deja que repose expuesta a los elementos para que desprenda terrones y disuelva nódulos, así como que se deshaga de las materias orgánicas que pueda contener y se torne puro para su manipulación en la fabricación. Etapa de tratamiento mecánico previo: Concluido el proceso de maduración, la arcilla entra la etapa de pre-elaboración, para purificar y refinar la arcilla, 37

rompiendo los terrones existentes, eliminando las piedras que le quitan uniformidad, y convirtiendo la arcilla en material totalmente uniforme para su procesamiento. Etapa de depósito de materia prima procesada, cuando ya se ha uniformado la arcilla se procede a colocarla en un silo techado, donde la misma se convertirá en un material homogéneo y listo para ser manipulado durante el proceso de fabricación. Etapa de humidificación, sigue a la etapa de depósito que ha sufrido la arcilla, en esta fase se coloca en un laminador refinado al que seguirá una etapa de mezclador humedecedor donde se irá humidificando para obtener la consistencia de humedad ideal. Etapa de moldeado, es cuando se procede a llevar la arcilla a través de una boquilla, que es una plancha perforada en forma del objeto que se quiere elaborar. El proceso se hace con vapor caliente saturado a 130°C, lo que hace que el material se compacte y la humedad se vuelve más uniforme. Etapa de secado, con esta etapa se procede a eliminar el agua que el material absorbió durante el moldeado, y se hace previo al cocimiento. Suele hacerse usando aire en el secadero controlando que el mismo no sufra cambios para que el material no se dañe. Etapa de cocción: Esta etapa es la que se realiza en los hornos en forma de túnel, con temperaturas extremas de 90°C a 1000°C , y donde el material que se ha secado previamente se coloca por una entrada, en grupos para que se someta al proceso de cocimiento y sale por el otro extremo cuando ha completado el mismo. Durante el mismo se comprueba la resistencia que se ha logrado del material. Etapa de almacenaje, cuando el producto se ha cocido y es resistente y llena las exigencias de calidad, se coloca en formaciones de paquetes sobre los denominados “pallets” que hcen fácil su traslado de un lugar a otro. Los mismos se van atando ya usando cintas metálicas o de plástico para que los 38

mismos no corran riesgo de caerse y dañarse, y de esa manera es más fácil la manipulación porque pueden llevarse a los lugares de almacenamiento. El almacenamiento es un punto importante dentro del proceso de fabricación de ladrillos, porque debe ser un lugar que los proteja de los elementos como el agua, el sol excesivo o la humedad extrema que podrían en alguna manera mermar su calidad. Además de que permita que los mismos puedan manipularse fácilmente, o sea trasladarse cuando hay que despacharlos o mover de lugar para inventariar y otras tareas. Esta es una forma de procesamiento del ladrillo en forma industrial pero las etapas suponen las mismas para la fabricación de ladrillos artesanales o manuales que aunque de igual calidad en algunas ocasiones suelen ser irregulares en su forma, pero que igual cumplen las expectativas de construcción y durabilidad para usarlos en interiores y exteriores, y que se siguen usando en muchos países en vías de desarrollo porque luego del uso del adobe, que duraba menos y estaba menos apto para resistir los embates de los elementos, el ladrillo sigue siendo hoy en día uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO INDUSTRIAL

PROCESO INDUSTRIAL DEL MERCURIO El mercurio es emitido a la atmósfera en forma de vapor elemental (Hg0), en donde se transforma a una forma soluble, probablemente Hg2+ y de donde retorna a la tierra con el agua de lluvia en una concentración de 2 x 10-9 g/l para dar origen a una concentración en la troposfera de 2 x 10 -12 g/l , en los océanos de 2 x 10 -9g/l y finalmente de 20 x 10 -6 g/kg en los sedimentos marinos. El tiempo de residencia en la atmósfera del vapor de mercurio es de hasta 3 años mientras que el de las formas solubles es solamente de unas pocas semanas. El cambio de especiación del mercurio de inorgánico a orgánico (metilmercurio, principalmente) es el primer paso en el proceso de 40

bioacumulación acuática. Puede ocurrir no enzimáticamente o a través de acción microbiana. El metilmercurio formado entra en la cadena alimentaria de las especies depredadoras en las que es acumulado tanto más cuanto mayor sea el peso y más larga la vida del organismo marino correspondiente. El mercurio aportado al ciclo anterior por las actividades del hombre es un orden de magnitud inferior al aportado por causas naturales, y mucho mayor en los países industrializados del hemisferio norte que en los del sur, sin embargo puede comportar un elevado riesgo de toxicidad en áreas confinadas donde se desarrolla la correspondiente actividad. Las principales actividades que lo producen son, la propia minería del mercurio, la combustión de combustibles fósiles, petróleo, gas natural, carbón en las centrales térmicas y eléctricas, procesos metalúrgicos, metales y ácido sulfúrico, industria de cloro-alcali, incineración de residuos urbanos y, en menor cuantía, refino de oro y producción de cemento (Krishnan,1994, Porcella y col. 1995). La minería de mercurio mueve unas 10000t/año, aunque esta cifra varia considerablemente de año en año, y supone una descarga directa a la atmósfera del orden de 250t/año. En las plantas metalúrgicas los concentrados de sulfuros contienen una media de 100-300ppm de Hg lo que anualmente supone unas 2000t. El mercurio, presente en los concentrados como HgS, se volatiliza como mercurio vapor en la fase gas de SO2 con una concentración entre 40 y 80ppm. Si el SO2 es convertido en ácido, en la industria del sulfúrico, puede constituir un riesgo aún mayor porque puede entrar en la industria de los fertilizantes formando parte de la cadena alimentaria no ya como mercurio metálico sino cuando menos en forma inorgánica y más probablemente en orgánica aumentando hasta 100 veces su toxicidad. La industria de cloro-alcali que obtiene cloro por electrolisis de salmuera, emplea cátodos móviles de mercurio para evitar la mezcla de productos. Cada celda puede requerir una carga inicial de mercurio de 450kg por tonelada diaria de cloro producido que es arrastrado por las corrientes de hidrógeno en una cuantía dependiente de la temperatura de los gases de salida, 41

constituyendo uno de los mayores riesgos de envenenamiento ocupacional de todas las aplicaciones del mercurio. Respecto a los combustibles fósiles: el gas natural lleva trazas de mercurio metálico con contenidos entre 0.005 y 300ppb dependiendo de su origen. El mercurio puede ser un problema en la licuefacción del gas natural no solo por afectar por amalgamación a las partes móviles de los equipos sino por el efecto sobre los catalizadores empleados en la licuefacción, mezclas de óxidos en especial de molibdeno. El petróleo, que presenta contenidos de hasta 200ppb de mercurio ocasiona una emisión adicional de hasta 730t/año. El contenido de Hg en el carbón varía entre límites muy amplios: en España alcanza hasta 200ppb. La combustión y la gasificación del carbón son causas muy importantes de emisión y la minimización de esa emisión requiere un conocimiento previo de su especiación en los gases de salida. En condiciones reductoras (gasificación) la forma más estable termodinámicamente es el mercurio elemental en las regiones de temperatura más alta de los quemadores, pero con temperaturas decrecientes reacciona para formar compuestos Hg2+ más fácilmente retenibles en los scrubbers por ser más solubles en agua. En las incineradoras, los metales con tensión de vapor baja se quedan retenidos en las escorias y algo en los precipitadores electrostáticos; pero los más volátiles, Hg, Cd y As son emitidos en los gases de salida. De entre ellos el más peligroso por su elevada incidencia es el mercurio que forma parte de las basuras sólidas en una proporción entre 0.7 y 1.9ppm en USA 1979) y entre 2-7ppm en Europa. El hombre además de en la industria de cloro-alcali, utiliza el mercurio en una serie de aplicaciones muy diversas: aparatos eléctricos, pinturas antimoho, instrumentación analítica y de laboratorio, preparaciones dentales, fungicidas, especialidades farmacéuticas, catalizadores, etc., todo lo cual supone un consumo de unas 200t/año con sus correspondientes implicaciones como perdida por degradación e incorporación al ciclo ambiental.

FLUJOGRAMA DEL PROCESO INDUSTRIAL DEL MERCURIO

IMPACTOS AMBIENTALES En el medio ambiente.-El metal es tóxico para microorganismos, menos el inorgánico, 5ppb, que el orgánico, 0.5 ppb, de ahí las aplicaciones del mercurio como fungicida. Las plantas acuáticas son afectadas por el mercurio inorgánico a concentraciones de 1mg/l pero a muchas más bajas concentraciones por el orgánico y más en estado larval. La toxicidad es afectada por la temperatura, salinidad, oxigeno disuelto y contenido de sales. La concentración en los organismos marinos depende de la edad del espécimen y de su posición en la cadena alimenticia. Se suele encontrar en las branquias y aparatos digestivos aunque posteriormente se metaboliza y se acumula en el hígado y finalmente en las partes musculares. En la Cuenca del Mediterráneo se ha encontrado preferentemente en el salmonete de fango, mejillón y gamba de altura, (es decir los organismos más cercanos a los sedimentos marinos), y en el atún y pez espada (con posibilidad de acumulación por vida y peso). La contaminación con mercurio produjo la gran mortandad de peces y de pájaros comedores de peces en Japón. Respecto a los organismos terrestres, 43

las plantas son generalmente insensibles a los efectos tóxicos de los compuestos de mercurio. Los pájaros muestran una reducción en la alimentación y por tanto un bajo crecimiento. De todas maneras los efectos son similares a los producidos en el cuerpo humano; el empleo de fungicidas con derivados de metilmercurio condujo a la muerte de pájaros granívoros y de sus depredadores y probablemente haya contribuido al declive de población de algunas especies de depredadores. En procesos industriales, el mercurio es un contaminante industrial muy peligroso puesto que se amalgama con las partes metálicas produciendo su desgaste, especialmente de las partes móviles. Más importancia tiene su acción en los procesos catalíticos que emplean hidrogeno, hidrogenación selectiva, hidrotratamiento, alquilaciones, síntesis de amoniaco, de metanol etc. y metales como fase activa porque acortan la vida del catalizador y reducen la eficacia de los procesos., o como combustible..

SUBPRODUCTOS El mercurio en su forma inorgánica existe en la naturaleza en tres estados de oxidación Hg0 (metálico), Hg2++(mercurioso) yHg2+(mercúrico). Los estados mercurioso y mercúrico pueden formar numerosos compuestos químicos tanto orgánicos como inorgánicos. Las formas orgánicas son aquellas en las que el mercurio está unido covalentemente a al menos un átomo de carbono. En su forma elemental, el mercurio es líquido a temperatura ambiente, y su elevada tensión de vapor (0.0012mmHg) hace que esté presente en todas partes: una atmósfera saturada de mercurio a 20° C contiene 15mg/m3 de mercurio. También algunas formas de mercurio tales como los derivados de metil y etilmercurio tienen una elevada presión de vapor a temperatura ambiente: así la del cloruro de metilmercurio es 0.0085mmHg y la del dimetilmercurio varias veces mayor.

La solubilidad en agua difiere mucho de unos compuestos a otros y aumenta en el siguiente orden: cloruro mercurioso > mercurio elemental > cloruro de metilmercurio > cloruro mercúrico. Las constantes de distribución entre aire y agua de los distintos compuestos de mercurio son muy diferentes, siendo las mayores las correspondientes a Hg0 y (CH3)2 Hg, 0.29 y 0.31 respectivamente, unos cuatro órdenes de magnitud superiores a las del resto de los compuestos, por lo que es mucho más probable encontrarlos en la atmósfera que al resto.

CIBERGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos45/hierro-y-acero/hierro-yacero2.shtml#ixzz31hQP2ysW

http://www.colegiolosrosales.com/sp/ni.htm http://patentados.com http://invenia.es http://monografĂas.com http://www.lenntech.es/periodica/elementos/c.htm#ixzz31hgqiopU http://procesoparalaobtenciondelaplata.blogspot.com/2011/06/proceso-de-laplata.html http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/segundo-ciclo-basico/educaciontecnologica/procesos-productivos/2009/12/74-7347-9-el-cobre.shtml