EL PAISAJE CULTURAL A TRAVÉS DE METALURGIA

1. IMPORTANCIA DE LA METALURGIA.
La metalurgia es importante por las siguientes razones:
 Mediante la metalurgia se realiza la concentración de minerales, que es necesario
para rentabilizar toda la operación minera.
 Porque las fundiciones por razones técnicas y económicas no compran minerales
pobres, pero si compran minerales ricos o concentrados.
 Porque es menos costoso transportar a las fundiciones concentrados de sulfuros
valiosos que transportar mineral pobre. Por ejemplo:
Para transportar 100 toneladas de mineral con 5% de zinc, se necesita: 5 volquetes de
20 ton. de capacidad cada uno. Para transportar 10 toneladas de concentrado de zinc
con 50%, se necesita: 1 volquete de 10 ton. de capacidad. En ambos casos se
transporta 5 toneladas de zinc metálico, pero el transporte es más costoso en el primer
caso.
 Porque las fundiciones tratan los sulfuros valiosos separados en sus respectivos
concentrados que le son entregados por las concentradoras. De esta manera, las
concentradoras se convierten en el nexo entre la mina y la fundición.
 A través de la metalurgia las fundiciones entregan a la industria metales puros.
 Aprovechamiento de minerales pobres.
 Solo minas que producían minerales de leyes metálicas elevadas, podrían operar
rentablemente sin necesidad de recurrir a un proceso de concentración.
 Con la metalurgia las plantas concentradoras tratan minerales pobres, a fin de separar
los sulfuros valiosos en forma de concentrados y eliminar lo que no sirve en forma de
relaves.
TERMINOLOGÍA Y CONCEPTOS GENERALES
En general nose dispone de untérminocompletamentesatisfactorioparadescribirel tratamiento

2. mecánico de minerales el que también se le denomina Mineralurgia, Ingeniería de Minerales,
Tecnologíade Minerales,Beneficiode Minerales,PreparaciónMecánicade Minerales,etc.Nosotros
adoptaremos la denominación de “Tratamiento Mecánico de Minerales”.
Mineral.- Enmineríamineral,eselproductodelaexplotaciónde unamina,yaseaqueesteproducto
tengao no valorcomercial.El mineral estáconstituidopor lamena(parte valiosa) ylaganga (parte
estéril o inservible).
Mena.- Está constituidapor especiesmineralògicasvaliosasycuyo aprovechamientoconstituyeel
motivo fundamental de la explotación minera.
Ganga.- Está constituida casi siempre por especies minerales terrosas ò pétreas, principalmente
cuarzo. La ganga tambiénpuede estarconstituidaporciertosmineralesmetálicossinvalorcomola
Pirita, Mispickel, etc. y otros que son perjudiciales, como la Arsenopirita, Rejalgar, Oropimente,
Estibina, etc.
Diagrama de Flujo(Flowsheet).- Muestra satisfactoriamente la secuencia de las operaciones en la
planta. En su forma mas simple, se presenta como un diagrama de bloques en el cual se agrupan
todas las operaciones de un solo carácter.
Cabeza.- Es el mineral bruto que se alimenta a la planta de tratamiento o beneficio.
Concentrado.- Es el material valioso que se obtiene por el procedimiento de concentración
empleado y que contiene la mayor parte de la especie mineralògica valiosa.
Relave.- Eslaparte sinvalorquesaledeltratamiento,estáconstituidofundamentalmenteporganga
y lleva consigo algo de mena.
Mixtoso Intermedios.- Sonproductosintermediossobre el que nose ha podidorealizarunabuena
separación de la mena y la ganga y que necesariamente debe ser sometido a un tratamiento
adicional.
Ley.- La Ley indica el grado de pureza que tiene el producto o el minera
Ejemplo:Mineral de cabezacon 5% de plomo.Ley: 5% de plomo,Concentradode plomocon 60%
de plomo. Ley : 60% de plomo y Relave final con 0.7 % de plomo. Ley : 0.7% de plomo.
Liberar.- Quiere decirreducirlaspartículasatamañosbienpequeños,de tal maneraque cadaparte
valiosa o sulfuro se encuentre separadoo libre de otro elemento. Esto lo podemos experimentar,
tomando un trozo de mineral y chancándolo con un martillo hasta reducirlo a una arena fina.
Grado de Reducción.- Es la relación entre la alimentación y el producto de una máquina de
trituración
Pulpa.- Mezcla de mineral molino mas agua.
Mineral Rico.- Se llamaasí,al mineral de primeracalidadoal mineral de “vetamadre”que contiene
gran cantidad de la parte valiosa o sulfuros y muy poca ganga o material estéril.
Mineral Pobre.- Es aquél que contiene pequeñascantidadesde laparte valiosay gran cantidadde
material estéril.
TRITURACIÓN O CHANCADO

3. COMMINUCIÒN.
Se denomina comminuciòn en términos generales a la reducción de trozos grandes a fragmentos
pequeños de rocas. La comminuciòn usualmente se lleva a cabo en dos pasos relacionados pero
separados, los cuales son trituración o chancado y molienda.
TRITURACIÓN OCHANCADO.
El chancado es una operación unitaria o grupo de operaciones unitarias en el procesamiento de
minerales, cuya función es la reducción de grandes trozos de rocas a fragmentos pequeños. La
chancadora es la primera etapa de la reducción de tamaños, generalmente trabaja en seco y se
realiza en dos o tres etapas que son: chancadora primaria, secundaria y ocasionalmente terciaria.
Las chancadoras se diseñan de modo que reduzcan las rocas, de tal manera que todos los
fragmentos sean menores que el tamaño establecido, la energía que se gasta en la chancadora es
convertidaengranparte,ensonidoycalor; porlo que se aceptageneralmente,quelaeficienciade
chancado es baja; ésta eficiencia puede variar, porque las menas tienen cierta dureza, humedad,
contenido de finos, etc.
El chancado,se llevaa cabo mediante máquinasque se muevenlentamente enunatrayectoriafija
y que ejercenpresionesinmensasabajasvelocidades,laacciónde chancado se aplicasobre laroca
por una parte móvil que se acerca y se aleja de una parte fija, el mineral es cogido y presionado
entre estas dos partes. Si las deformaciones producidas por las fuerzas aplicadas no exceden el
límite elásticodelmaterial,entonces nohabráchancado.Porotrolado,si seexcedeel límiteelástico
en los puntos donde se aplica la fuerza, se producirán grietas y roturas; las cuales originan que la
energía de deformación, fluya hacia la superficie y las grietas se propaguen causando
fracturamiento. Una vez que las rocas grandes han sido rotas, los fragmentos caen hacia abajo
dentro dela máquina, hasta que son nuevamente cogidas y presionadas por la quijada.
Hay cuatro maneras básicasde reducirel tamaño del material que son: impacto, atrición(fricción),
deslizamiento y compresión.
1. Impacto.- Se refiereaungolpe instantáneode unobjetomoviéndosecontraotro;ambospueden
estar moviéndose en cuyo caso nos encontramos ante un impacto dinámico.
2. Atricciòn.- El términoesaplicado para la reducciónde material,pormediode fricciónentre dos
superficies duras.
3. Deslizamiento.- Lareducciónde tamaño por deslizamiento,consiste encortarpor hendidurasel
material.
4. Compresión.- En las chancadoras mayormente intervienen fuerzas de compresión, como su

4. nombre loindicalachancadora por compresióneshechaentre dossuperficies,generalmenteusan
este método las chancadoras de quijada y las giratorias.
Generalmente el equipo usado en la trituración, hace uso combinado de los métodos descritos,
donde lanaturalezaydurezadelmaterialjuegaunrol importante.Ademásciertasrocasyminerales
son más duras que otras y ofrecen por lo tanto una mayor resistencia a la fractura.
La importanciadel chancado para el procesamientode minerales,radicaes que mediante ella,es
posible liberar los minerales valiosos de los estériles y preparar las superficies y el tamaño de las
partículas para procesos posteriores de concentración.
El tamaño del producto de la operación de chancado a nivel industrial es del orden de 3/4", 1/2”,
3/8” y1/4”. Dependiente fundamentalmentede lacapacidadde laplantayde lascaracterísticasdel
mineral.
CLASIFICACIÒN DE LAS CHANCADORAS
Las chancadoras se clasifican de acuerdo al tamaño del mineral tratado que son :
1. Chancadora Primaria.- La cual tritura tamaños enviados directamente de las minas (rocas de un
máximode 60”) hastaun productode 8” a 6”. En este tipose usanmayormente laschancadorasde
Quijadas o Mandíbula.
2. ChancadoraSecundaria.- Quetomaelproductode lachancadoraprimariayloreduce aproductos
de 3” a 2”. En este tipo se usan las chancadoras Giratorias o de Cono.
3. Chancadora Terciaria.- Que toma el producto de la chancadora secundaria y lo reduce a
fragmentosde 3/4”, 1/2”, 3/8” y1/4”; loscualesse envían a un molinode barraso bolassegúnsea
el caso. En este tipo se usan las chancadoras Giratorias o de Cono.
CARACTERÍSTICAS DE LA CHANCADORA DE QUIJADA O MANDÍBULA
Podemos mencionar las siguientes características :
 Abertura grande de recepción.
 La forma de la aberturade recepción,favorece laalimentaciónde rocasde tamaño grande.Esto
le da una ventaja sobre la chancadora giratorio.
 Las muelas o blindajes pueden invertirse en la quijada y los costos operarios son varias veces
menores que las giratorias.
 La chancadora de quijadamanipulaalimentaciónsuciay pegajosa,yaque no existe lugardebajo
de la quijada, donde el material se puede acumular y obstruya la descarga.

5.  Los mantenimientos de rutina se efectúa mas fácilmente en una chancadora de quijada.
 Los tipos de chancadoras de quijadas son : Chancadora tipo Blacke, Chancadora tipo Dodge y la
Chancadora tipo Universal.
La Metalurgia
La metalurgiaeslacienciayla tecnologíade extracciónde metalesde susfuentesnaturalesyde su
preparación para usos prácticos.
Comprende varias etapas:
1. Explotación de yacimientos.
2. Concentración de la mena o alguna otra forma de preparación de esta para tratamientos
ulteriores.
3. Reducción de la mena para obtener el metal libre.
4. Refinación o purificación de metal
5. El mezclado del metal con otros elementos al fin de modificar sus propiedades.
En este último proceso, el proceso número cinco, es una aleación, esto es, un material metálico
compuesto de dos o más elementos.
Una vezextraídalamenadel yacimiento,porloregularse triturayse muele,ydespuésse tratapara
concentrar el material deseado. La etapa de concentración aprovecha las diferencias de
propiedades entre el mineral y el material indeseable que lo acompaña, el cual se conoce como
ganga.
Una vezconcentradalamena,se siguendiversosprocedimientosquímicosparaobtenerelmetal en
un estado de pureza idóneo.
Hierro
El hierroesunelementoquímicode númeroatómico 26situadoenel grupo8,periodo4de latabla
periódicade loselementos.SusímboloesFe (del latinferrum) ytiene unamasaatómicade 55,6 u.
Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre,

6. representandoun 5% y, entre los metales,sólo el aluminio es más abundante. Igualmente es uno
de loselementos más importantes del Universo, ya que el núcleo de la Tierra está formado
principalmente por hierro y níquel.
Es unmetal maleable,de colorgrisplateadoypresenta propiedadesmagnéticas;esferromagnético
a temperatura ambiente y presión atmosférica, metal dúctil, maleable, muy tenaz, magnético y
fácilmente oxidable.
Se encuentraenlanaturalezaformandoparte de numerososminerales,entreellosmuchosóxidos,
y raramente se encuentralibre.Paraobtenerhierroenestadoelemental,losóxidosse reducencon
carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes
Metalurgia del hierro.
El primerpasoparapoderobtenerhierro,espartirde mineralesque contenganelhierroperoforma
de oxido(yaseanaturalmenteopreviamente convertidoenóxido),paraposteriormente reducirlos.
La reducción podría conseguirse con la intervención de un metal más oxidable que el hierro, pero
por razones económicas se emplea carbón o un gas reductor.
Los mineralesque suele partir en la obtención del hierro son la magnetita, el oligisto o hematites
rojas, la limonita o hematites parda y la siderita.
Pirometalurgia
La pirometalurgia es un proceso metalúrgico que utiliza temperaturas elevadas (calor) para
modificar el mineral químicamente y reducirlo a metal libre.
Entre los tipos de procesos más importantes utilizados en la pirometalurgia encontramos:
• La calcinación:eselcalentamientode unamenaparaprovocarsudescomposiciónylaeliminación
de losproductosvolátiles.Este productovolátilpodríasereloxidodecarbono(CO2)oel agua(H2O).
al calcinarse expulsan el producto volátil y forman el oxido del metal.
• La tostación: es un tratamiento térmico que favorece las reacciones químicas entre la mena y la
atmósfera del horno. Este tratamiento puede dar lugar a la oxidación o a la reducción e ir
acompañado de la calcinación. Sin embargo este método de reducción no siempre es factible,en
especial si los metales son activos, pues estos son difíciles de reducir.
• La fundición:esunprocesodefusiónenelque losmaterialesformadosporlasreaccionesquímicas
se separan en dos o más capas. La fundición suele implicar una etapa de tostación en el mismo
horno. Dos tipos importantes de capas que se forman en los hornos de de fundición son el metal

7. fundido y la escoria. El metal fundido puede consistir casi en su totalidadde un solo metal, o bien
ser una disolución de dos o más metales.
La escoriase compone principalmentede mineralesde silicatofundidoscon,aluminatos,fosfatosy
otros compuestos iónicos. Se forma la escoria cuando un oxido metálico básico reacciona a
temperaturas elevadas con sílice fundido.
Los procedimientos pirometalurgicos pueden incluir no solo la concentración y reducción de un
mineral, sino además la refinación del metal.
• La refinación: es eltratamiento de un producto metálico crudo, relativamente impuro, de un
proceso metalúrgico para aumentar su pureza y definir mejor su composición. En ciertos casos la
metadel procesode refinaciónesobtenerel metal mismoenformapura.Sinembargo,el objetivo
tambiénpuedeserproducirunamezcladecomposiciónbiendefinida,comolaproducciónde aceros
a partir de hierro puro.
La Pirometalurgia del hierro
La operación pirometalúrgica más importante es la reducción del hierro. Éste está presente en
muchos minerales, pero las fuentes más importantes son los minerales de óxidos de hierro:
hematita,Fe203.y magnetita, Fe304. La reducciónde estosóxidosse llevaacabo enun altohorno
comoel que se ilustraenlafigura.Unaltohornoesunreactorquímicomuygrande capaz de operar
de manera continua. Los hornos mayores tienen más de 60 m de altura y 14 m de ancho. Cuando
operana plenacapacidad,producenhasta10,000 toneladasde hierroal día. El altohorno se carga
por laparte superiorconunamezclade menade hierro,coque ypiedracaliza.El coque eshullaque
ha sido calentadaenausenciade aire para expulsar loscomponentesvolátiles;contiene alrededor
de 85 a 90 porcientode carbono.El coque sirve comocombustibleque produce caloramedidaque
se quemaenla parte bajadel horno.Este material estambiénlafuente de losgasesreductoresCO
y H2. La piedracaliza,CaC03,sirve como Fuente del óxidobásicoenlaformaciónde escoria.El aire,
que entra en el alto horno por el fondo después de un precalentamiento,es también una materia
primaimportante,puesse requiere paralacombustióndel coque.Laproducciónde 1Kg. de hierro
crudo,llamadohierrode arrabio,requiereaproximadamente2Kg.de mena,1 Kg.de coque,0.3 Kg.
de piedra caliza y 1.5 Kg. de aire.
En el horno, el oxígeno reacciona con el carbono del coque para formar monóxido de carbono:
2C(s) + 02 (g) 2CO(g) D H = -221 kJ
El vapor de agua presente en el aire también reacciona con el carbono:

8. C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) D H = + 131 kJ
Observe que lareaccióndelcoque conel oxígenoesexotérmicaysuministracalorparalaoperación
del horno,perosu reaccióncon el vaporde agua esendotérmica.Portanto,la adiciónde vaporde
agua al aire proporciona un medio para controlar la temperatura del horno.
En laparte superiordel horno,lapiedracalizasecalcina.Tambiénenestecasoel COyel H2reducen
los óxidos de hierro. Por ejemplo, las reacciones importantes del Fe304 son:
Fe304(S) + 4CO(g) 3Fe(S) + 4CO2 (g) D H = -15 KJ
Fe304(S) + 4H2(g) 3Fe(S) + 4H20(g) D H = + 150 KJ
También se produce la reducción de otros elementos presentes en la mena en las partes más
calientes del horno, donde el carbono es el agente reductor principal.
El hierrofundidose recoge enlabase del horno,comose muestraenla figura.Por arriba de él hay
una capa de escoria fundida formada por la reacción del Ca0 con el sílice presente en la mena, La
capa de escoria sobre el hierro fundido ayuda a protegerlo de la reacción con el aire que entra.
Periódicamente,el hornose vacía para drenarla escoriay el hierrofundido.El hierroproducidoen
el horno se puede moldear en lingotes sólidos; sin embargo, casi todo se usa directamente para
fabricar acero. Para este propósito, el hierro se transporta, todavía líquido, al taller siderúrgico.
El acero.
Aleacionesde hierro que contienen carbono, junto con otros elementos (normalmente chatarra),
en proporción variable.
Formación del Acero o la Metalurgia del Acero
La producciónde hierroapartirde unamenaesunprocesoquímicode reduccióndel cual se obtiene
un hierro crudo con muchas impurezas indeseables. El hierro que se procesa en el alto Horno
contiene típicamentede 0.6al 1.2% de silicio,del0.4al 2.0 % de manganeso,ycantidadesmenores
de fosforo y azufre. Además hay una cantidad considerable de carbono disuelto.
En la producción de acero estos elementos se eliminan por oxidación en un recipiente llamado
convertidor.En la manufacturamodernade acero, el agente oxidante esel oxígenopuro o diluido
con argón. No se puede usar el aire directamente como fuente de oxigeno porque por que el
nitrógenoreaccionaconel hierrofundidoparaformarnitrurode hierro,el cual tornaquebradizoel
acero.
En el convertidor se insufla en oxigeno diluido con Aragón directamente en el metal fundido. El

9. oxigenoreaccionaexotérmicamente concarbono,el silicioymuchas impurezasmetálicasyredice
así la concentraciónde estoselementosrespectivamente.El carbonoy el azufre se expulsancomo
gases y el silicio se oxida y se suma a la escoria que pudiese haber estado presente, desde el
principio,enla fundición.Losóxidosmetálicosreaccionanconel siliciooxidadoyformansilicatos.
La presenciade unaescoriabásicatambiénesimportanteyaque permite laeliminacióndelfosforo.
Casi todo el oxigeno insuflado en el convertidor se consume en las reacciones de la oxidación.
Vigilandolaconcentraciónde oxigenoenel gasque enel convertidoresposiblesabercuándose ha
completado prácticamente la oxidación. Normalmente toma alrededor de 20 minutos oxidar las
impurezas presentes en el hierro. Una vez alcanzada la composición deseada, el contenido del
convertidor se vierte en un gran cazo de colada.
Para produciraceroscon diversaspropiedades,se agreganloselementosnecesariasparaformarla
aleación al cazo de colada que se esta llenando. La mezcla todavía fundida se vierte en moldes,
donde es solidificada.
Anexos
Mineral de hierro
Mina de hiero
Altohorno utilizadoparala reducciónde la mena de hierro.(Mientraslastemperaturascrecenlos
materiales descienden por el horno).