Clasificación de los metales no ferrosos.

Los metales no ferrosos son aquellos en cuya composición no se encuentra el hierro. Los más importantes son siete: estaño, cobre, cinc, plomo, aluminio, níquel y magnesio. Los metales no ferrosos se pueden clasificar, según su peso especifico, pero nosotros vamos a clasificarlos según su densidad en:

-Pesados: aquellos cuya densidad es igual o mayor de 5 kg/dm³.

-Ligeros: su densidad está comprendida entre 2 y 5 kg/dm³

-Ultraligeros: su densidad es menor de 2 kg/dm³.

Para ver que materiales están en cada categoría aquí va una tabla con los más importantes:

Metales no ferrosos pesados: El estaño.

INTRODUCCION

Densidad: 7,28 kg/dm3.
Punto de fusión: 231ºC.
Resistividad: 0,115Ώ·mm2/m.
Resistencia a la tracción: 5 kg/mm2.
Alargamiento: 40%

CARACTERÍSTICAS

Es un metal plateado, maleable, blando, que no se oxida fácilmente, el estaño es superconductor por debajo de 3,72 K y es resistente a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas es que bajo determinadas condiciones (bajas temperaturas T<18ºC) sufre la peste del estaño, que no es nada más que un fenómeno (muy particular, eso sí) que hace que el estaño a bajas temperaturas cambie de su color blanco plata a color gris, aumente de volumen y comience a desmenuzarse, para finalmente convertirse en polvo.

Aparte al doblar una barra de este metal se produce un sonido característico llamado grito del estaño, producido por la fricción de los cristales que la componen.

El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: el estaño gris, polvo no metálico, semiconductor, y estable a temperaturas inferiores a 13,2 °C y es muy frágil. El estaño blanco, el normal, metálico, conductor eléctrico, y estable a temperaturas por encima de 13,2 °C.

EXTRACCIÓN

La casiterita es el nombre del mineral de principalmente se extrae el estaño(pues también se puede extraer del etano) en donde se presenta como óxido (óxido de estaño (IV) o dióxido de estaño). La casiterita es de color pardo oscuro, casi negro, y sus yacimientos más abundantes se asocian a lugares donde existen rocas graníticas. El estaño también puede ser fácil de encontrar en las arenas y gravas que arrastran los ríos que discurren por lugares donde la casiterita es abundante. Aunque hablamos de un elemento raro en nuestro planeta, existen yacimientos en muchos lugares. Actualmente los principales países mundiales productores de estaño son China, Malasia, Perú, Bolivia y Brasil.

El proceso de obtención del estaño a partid de la casiterita es el siguiente:

La casiterita se tritura y muele en los molinos adecuados. Luego se introduce en una cuba con agua, en la que se agita. Por decantación, el estaño, que es más pesado, va al fondo y de esta manera se separa de la ganga.

Posteriormente se introduce en un horno donde se oxidan los posibles sulfuros qu e pueda haber y se transforman en óxidos.

Después la mena de estaño, en forma de oxido, se introduce en un horno de reverbero donde se reducen los óxidos de estaño y se obtiene estaño.

Finalmente para obtener un estaño con un porcentaje del 99% es necesario someterlo a un proceso electrolítico.

USOS

Uno de los principales usos del estaño es formar aleaciones con otros metales, recubriéndolos para protegerlos de la corrosión, aparte también se usa para fabricar hojalata (recubrir una chapa de acero con dos capar muy finas de estaño, aquí el estaño protege al acero contra la oxidacíon), también se usa para muchas otras cosas pero, se suele usar casi siempre “mezclado” con otros materiales, por ejemplo se usa para soldaduras blandas aleado con plomo, así como material de soporte de soldaduras blandas aleado con cautin, se usa para fungicidas, tintes etc.

ALEACIONES PRINCIPALES

Bronce: cobre y estaño

Soldaduras blandas: Aleaciones de plomo y estaño

ALEACIONES DE BAJO PUNTO DE FUSIÓN

-Darcet (25% Sn + 25% Pb + 50% Bi), que funde a los 97ºC.

-Cerrolow: aleación que contiene plomo, bismuto, cadmio, indio y estaño (aunque este está en menor proporción en comparación con los otros (8,3%)), esta aleación funde a los 47ºC

Metales no ferrosos pesados: El cobre

INTRODUCCIÓN

Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad

- Su densidad es de 8,9 kg/dm3

- Punto de fusión: 1083 ºC

- Resistividad: 0,017 Ώ x mm2/m

- Resistencia a la tracción: 18 kg/mm2

- Alargamiento: 20%

CARACTERÍSTICAS DEL COBRE

• Es muy dúctil

• Es maleable

• Posee una alta conductividad eléctrica y térmica

• El cobre tiene propiedades bactericidas: Tiene una gran resistencia antimicrobiana.

• El cobre puede alearse con otros metales para adecuar sus características al uso requerido.

• Resistencia ante la corrosión del cobre

PROCESOS DE OBTENCIÓN DEL COBRE

• Vía seca:
1. Se tritura el material, se criba, y se muele hasta reducirlo a polvo.

2. Se introduce en un recipiente con agua abundante, donde se agita para eliminar la ganga que flota.

3. El mineral que quede se lleva a un horno de pisos donde se oxida para eliminar el hierro presente. Aquí, entonces, se separa el cobre del hierro.

4. A continuación se introduce el mineral en un horno dónde se funde. Luego se añade silice y cal que reacciona con el azufre y elimina el hierro, formando la escoria que flota y se elimina. El cobre líquido que se encuentra debajo se denomina cobre bruto con una pureza del 40%



5. Por último, para obtener un cobre de alta pureza se somete a un proceso electrolítico y tendrá una pureza del 99.9%

https://www.youtube.com/watch?v=ykFvYxIhKm0

• Vía húmeda:

Se emplea cuando el contenido en cobre del minerales inferior al 10%.El procedimiento consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico. Luego, mediante un proceso de electrólisis, se obtiene el cobre. El cobre bruto así obtenido es muy impuro; el cobre puro se obtiene del bruto mediante el refino o también por vía electrolítica.

PROPIEDADES

Físicas:

Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es abundante en la naturaleza; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación.

Mecánicas:

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. Posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Tiene un índice de dureza 3 en la escala de Mohs y tiene una gran resistencia a la tracción. Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura.

Químicas:

Estados de oxidación bajos

Expuesto al aire, se torna rojo violeta para ennegrecerse posteriormente. Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso.

Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor solo le ataca a temperaturas superiores a 500 °C.

Los ácidos oxácidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan estos ácidos como decapantes (ácido sulfúrico) y abrillantadores (ácido nítrico).


ALEACIONES MÁS IMPORTANTES

- Bronce (aleación de cobre y estaño)

- Latón (aleación de cobre y cinc)

- Cuproaluminio (aleación de cobre y aluminio)

- Alpaca (aleación de cobre, níquel y cinc)

- Cuproniquel (aleación de cobre y níquel)


APLICACIONES Y USOS MÁS IMPORTANTES

PROCESOS INDUSTRIALES MÁS IMPORTANTES DEL COBRE

- Minería del cobre: Dentro de la mina: en la capa superior se encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita). A continuación, por debajo del nivel freático, se encuentran las piritas (sulfuros); primarias calcosina (Cu2S) y covellina (CuS). Y finalmente las secundarias calcopirita (FeCuS2) cuya explotación es más rentable que la de las anteriores.

- Metalurgia del cobre: Esta depende de si el material se presenta en forma de óxido o sulfuro.

Para los sulfuros se utiliza la llamada pirometalurgia, de lo que se obtiene cátodos al 99,9% de cobre, hierro, azufre, plata y oro.

Cuando se trata de aprovechar los residuos minerales, la pequeña concentración de cobre que hay en ellos se encuentra en forma de óxidos y sulfuros, y para recuperar ese cobre se emplea la tecnología llamada hidrometalurgia.

- Tratamientos térmicos del cobre: Hay 3 más usuales: recocido, refinado y temple.

El cobre duro recocido se presenta muy bien para operaciones en frío como son: doblado, estampado y embutido.

El refinado es un proceso que tiene como objetivo eliminar las impurezas
contenidas en el cobre, volatilizándolas o reduciéndolas a escorias.

El temple consigue disminuir la dureza del material.

Metales no ferrrosos pesados: El cinc

INTRODUCCIÓN

Densidad: 7,14 kg/dm3.
Punto de fusión: 419⁰C.
Resistividad: 0,057Ω·mm2/m.
Resistencia a la tracción:

-Piezas moldeadas: 3kg/mm2.

-Piezas forjadas: 20kg/mm2.

Alargamiento: 20%.

CARACTERÍSTICAS

El aire seco no le ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial de óxido ocarbonato básico que aísla al metal y lo protege de la corrosión, así pues podemos deducir que resistente a la corrosión en el aire y en el agua. Sin embargo aquí hay que decir que es poco resistente al ataque de ácidos y bases

El metal presenta una gran resistencia a la deformación plástica (básicamente que es muy resistente a deformarse) en frío que disminuye en caliente, lo que obliga a laminarlo por encima de los 100 °C. No se puede endurecer por acritud y presenta el fenómeno de fluencia (La fluencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual sólo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible, aquí se produce un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada.) a temperatura ambiente.

El cinc a temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100-150ºC es muy maleable.

El cinc es un buen conductor del calor y la electricidad.

También hay que decir que posee el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos los metales.


EXTRACCIÓN

El cinc se puede extraer de dos minerales diferentes: la blenda (40-50%Zn) y la calamina (Zn<40%).

Al igual que ocurre con el cobre aquí también hay dos métodos de extracción, estos métodos son: vía seca (donde concentración Zn>10%) y vía húmeda (concentración de Zn<10%).

Vía seca:

Vía húmeda:

USOS

La principal aplicación del cinc es el galvanizado del acero para protegerlo de la corrosión.

Los principales métodos de protección con revestimientos de cinc son:

Zincado en caliente por inmersión (Galvanizado)

Una pieza de acero, previamente limpiada superficialmente, es sumergida en cinc fundido.

Metalizado de cinc (deposición por aspersión)

En este procedimiento las placas de acero son limpiadas mediante un chorro de arena (sandblasting) y posteriormente rociadas con pequeñas partículas de cinc fundido mediante una pistola especial. El espesor de la película protectora se puede controlar con facilidad y no hay restricciones con respecto al tamaño de la pieza

Cincado electrolítico (galvanoplastia)

A través de una solución electrolítica de sales de cinc, la superficie del acero es revestida, luego de una limpieza previa. Este tipo de recubrimiento es usado en piezas de dimensiones pequeñas y que recubrimientos muy finos.

Sherardizado
En este procedimiento piezas de tamaño pequeño son agitadas en un recipiente, con cinc en polvo a una temperatura inferior a la de su punto de fusión.

Pinturas con pigmentos ricos en cinc

Las superficies de acero limpias son recubiertas con una pintura que contiene una cantidad suficiente de cinc para volver conductor eléctrico el recubrimiento.

Aleaciones de cinc para fundición a presión

Las aleaciones de cinc industrialmente usadas para coladas bajo presión son llamadas “zamac”. Son aleaciones de cinc con aluminio, cobre y magnesio. De todas las aleaciones no ferrosas para colar a presión, las aleaciones de cinc son las que poseen mejor área de aplicación, debido a sus particulares propiedades físicas, mecánicas y de fundido, además tienen una gran capacidad para ser revestidas mediante electrodeposición o con pinturas.

Sus bajos puntos de fusión (aproximadamente 385ºC) confieren al molde larga vida.

En las aleaciones tipo zamac, el metal base es el zinc, con porcentajes de aluminio que van desde 3.5% hasta 6 %, cobre (0.75% - 1.6%), magnesio ( 0.0% - 0.065), con trazas de elementos máximas permitidas de hierro 0.1%, plomo 0.005%, estaño 0.003, cadmio 0.004%.

El factor determinante en la gran estabilidad en las propiedades mecánicas y dimensionales de las piezas coladas a presión de aleaciones de cinc, es la pureza de los componentes de la aleación.

Dependiendo de cuanto % de un componente se encuentre en la aleación esta tendrá unas u otras características, por ejemplo: si se añade cobre aumenta la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión y la dureza de la aleación, mientras que si se añade aluminio “tendrá otras propiedades”.

Aleaciones dúctiles de cobre
Las aleaciones convencionales de cinc poseen baja resistencia a fluencia

Las principales aplicaciones de las aleaciones dúctiles de cinc son baterías secas, placas fotográficas, placas litográficas, y elementos de construcciones civiles (canaletas, tajados, etc.)

Latones
Los latones son aleaciones de cobre y zinc (por ser más barato el cinc que el estaño, en muchas aplicaciones el latón está sustituyendo al bronce) con un porcentaje de zinc que varía entre el 5% y el 50 %, en ocasiones con adición de otros metales.

Otros usos
Bronceadores, desodorantes, colorantes, pegamentos, conservantes, etc.

Metales no ferrosos pesados: El plomo

INTRODUCCIÓN

El plomo es un metal pesado de densidad relativa y color plateado con tono azulado, que se empaña para adquirir un color gris mate.

- Densidad: 11,34 kg/dm3

- Punto de fusión: 327ºC

- Resistividad: 0,22 Ώ x mm2/m

- Resistencia a la tracción: 2 kg/mm2

- Alargamiento: 50%

- Gravedad específica: De 11,4 a 16ºC

CARACTERÍSTICAS GENERALES

• Es muy maleable y blando

• De color grisáceo blanco, muy brillante cuando está recién cortado

• Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato básico que lo autoprotege

• Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre

• Es flexible, inelástico y se funde con facilidad.

• El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico. Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.

APLICACIONES

- Óxido de plomo usado para fabricar pinturas al minio

- Tuberías prácticamente en desuso

- Recubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares etc.

- Soldadura blanda, a base de plomo y estaño, empleado como material de aportación

- Utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de Internet o de electricidad

- El uso del plomo en pigmentos: blanco de plomo, sulfato básico de plomo, tetróxido de plomo, cromatos de plomo y silicatoeno de plomo

- Fabricación de frituras (esmaltes) de vidrio y de cerámica

- Explosivos plásticos

- Insecticidas

- Etc.

PROCESO DE OBTENCIÓN

EFECTOS

En el organismo:

· Perturbación de la biosíntesis de hemoglobina y anemia

· Incremento de la presión sanguínea

· Daño a los riñones

· Aborto espontáneo

· Perturbación del sistema nervioso

· Daño al cerebro

· Disminución de la fertilidad del hombre a través del daño en el esperma

· Disminución de las habilidades de aprendizaje de los niños

· Etc.

En el medio ambiente:

Las sales de plomo entran en el medio ambiente a través de los tubos de escape (principalmente los defectuosos) de los coches, camiones, motos, aviones, barcos y aerodeslizadores y casi todos los tipos de vehículos motorizados que utilicen derivados del petróleo como combustible, siendo las partículas de mayor tamaño las que quedarán retenidas en el suelo y en las aguas superficiales, provocando su acumulación en organismos acuáticos y terrestres, y con la posibilidad de llegar hasta el hombre a través de la cadena alimenticia. Las pequeñas partículas quedan suspendidas en la atmósfera, pudiendo llegar al suelo y al agua a través de la lluvia ácida.

La acumulación de plomo en los animales puede causar graves efectos en su salud por envenenamiento, e incluso la muerte por paro cardio-respiratorio. Algunos organismos, como los crustáceos u otros invertebrados, son muy sensibles al plomo (dado que el plomo cuando se encuentra en exceso se deposita en los huesos y al no poseerlos queda retenido en su organismo), y en muy pequeñas concentraciones les causan graves mutaciones.

Otro efecto significativo del plomo en las aguas superficiales, es que provoca perturbaciones en el fitoplancton, que es una fuente importante de producción de oxígeno en los océanos y de alimento para algunos organismos acuáticos de variado tamaño (desde ballenas hasta pequeños pececillos).

Otros metales no ferrosos pesados

CROMO

Densidad: 6,8 kg/dm3.

Punto de fusión: 1900⁰C

Resistividad: 1,1 Ω·mm2/m.

Características

El cromo es un metal de transición duro, frágil, gris acerado y brillante. Es muy resistente frente a la corrosión y posee una gran acritud.

Usos

Es un metal que se emplea especialmente en metalurgia.

Es común el uso del cromo y de alguno de sus óxidos como catalizadores.

El mineral cromita se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos (en general, para fabricar materiales refractarios).


NÍQUEL

Densidad: 8908 kg/m3.

Punto de fusión: 1455⁰C.

Características

Es magnético, y además es muy resistente a la oxidación y a la corrosión.

Usos

Se utiliza principalmente en la fabricación de acero inoxidable.

También se usa en aleaciones, en la fabricación de monedas, en recubrimientos de metales (electrolisis), etc.


WOLFRAMIO O TUNGSTENO

Densidad: 19250 kg/m3

Punto de fusión: 3422⁰C.

Características

Tungsteno y wolframio es lo mismo, quiero decir, es el mismo material.

Es de color gris acerado, muy duro y denso, tiene el punto de fusión más elevado de todos los metales y el punto de ebullición más alto de todos los elementos conocidos.

Usos

En estado puro se utiliza entre otros usos en la fabricación de filamentos para lámparas eléctricas.

Tiene usos importantes en aleaciones para herramientas de corte a elevada velocidad, en la fabricación de bujías y en la preparación de barnices y mordientes en tintorería, en las puntas de los bolígrafos y en la producción de aleaciones de acero duras y resistentes.

El wolframio y su aleación más popular, el carburo de wolframio son en ambos casos, excelentes reflectores de neutrones.


COBALTO

Densidad: 8900 kg/m3.

Punto de fusión: 1495⁰C.

Características

Propiedades muy similares a las del níquel pero no es magnético.

Usos

El Co-60, un radioisótopo de cobalto, es un importante trazador y agente en el tratamiento del cáncer.

Se emplea sobre todo en superaleaciones de alto rendimiento, siendo éstas normalmente más caras que las de níquel.

Como elementos para la fabricación de metales duros (sinterización) empleadosen herramientas de corte.

Endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos)

Metales no ferrosos ligeros: El Aluminio

INTRODUCCIÓN

Es un metal no ferromagnético y el tercer elemento más común en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra. En estado natural se encuentra en muchos silicatos y como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita (rojiza), por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.

- Densidad: 2’7 kg/dm3

- Punto de fusión: 660ºC

- Resistividad: 0’027 Ω x mm2/m

- Resistencia a la tracción: 10 kg/mm2. Si está laminado o forjado, su resistencia se incrementa hasta 20 kg/mm2

- Alargamiento: 50%


CARACTERÍSTICAS 

APLICACIONES Y USOS

La utilización industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los más importantes, hoy en día, tan solo superado por el hierro/acero. El aluminio se usa en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metálicos. En estado puro se aprovechan sus propiedades ópticas para fabricar espejos domésticos e industriales, como pueden ser los de los telescopios reflectores. Su uso más popular, es como papel aluminio. También se usa en la fabricación de latas y tetrabriks.

En la aeronáutica y en los tendidos eléctricos donde el menor peso implica en un caso menos gasto de combustible y mayor autonomía, y en el otro la posibilidad de separar las torres de alta tensión.

Además de eso, aleado con otros metales, se utiliza para la creación de estructuras portantes en la arquitectura y para fabricar piezas industriales de todo tipo de vehículos y calderería. También está presente en enseres domésticos tales como utensilios de cocina y herramientas. Se utiliza asimismo en la soldadura aluminotérmica y como combustible químico y explosivo por su alta reactividad. Se utiliza para fabricar contenedores criogénicos y en algunas piezas de aviación.


ALEACIONES DEL ALUMINIO

- Aluminio + Cobre: duraluminio o bronce de aluminio

- Aluminio + Magnesio

- Aluminio + Cobre + Silicio

- Aluminio + Níquel + Cobalto (Alnico)

PROCESO DE OBTENCIÓN

https://www.youtube.com/watch?v=uk99yBaGHCQ

Metales no ferrosos ligeros: El titanio

INTRODUCCIÓN

Se trata de un metal de transición de color gris plata. Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. Se encuentra en forma de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas. Tiene propiedades biocompatibles, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis e implantes de este metal. Es un metal con un nivel bajo de toxicidad.

- Densidad: 4,45 kg/dm3

- Punto de fusión: 1800ºC

- Resistividad: 0,8 Ω x mm2/m

- Resistencia a la tracción: 100 kg/mm2

- Alargamiento: 5%

CARACTERÍSTICAS

PROCESO DE OBTENCIÓN DEL TITANIO (MÉTODO KROLL)

https://www.youtube.com/watch?v=oWyrzZh3We0

ALEACIONES

Hay más, pero las más representativas son:

- Ti grado 5 (Ti6Al4V): Es la aleación de titanio más utilizada, sobre todo, en el campo de la aeronáutica, en el de la biomedicina o la estomatología.

- Ti grado 19 (Ti3Al8V6Cr4Zr4Mo): Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la corrosión y a la temperatura ((Aplicaciones marinas y motores de aviones).


TRATAMIENTO MÁS IMPORTANTE DEL TITANIO

Es el termoquímico de nitruración del titanio puro que produce una capa de revestimiento lisa y homogénea. La capa de nitruro de titanio formada tiene un espesor de 2-3 mm, en tres horas de tratamiento, formada por pequeños granos de nitruros. Este tipo de tratamiento tiene gran utilidad en las aplicaciones biomédicas del titanio y en los componentes de motocicletas y automóviles de competición: bielas, válvulas, etc.

Este metal es muy importante dentro de las utilizaciones biomédicas ya que cuando te ponen una prótesis (por ejemplo) no daña al organismo o tienen que hacerlo de alguna manera de la cual no le dañe. Se dice que en un futuro el grafeno sustituirá a este metal ya que está compuesto de carbono y no tiene ninguna posibilidad de dañar al organismo, además de que con este se podría conseguir fabricar un músculo y eso supondría que alguien que no puede andar por algún accidente que haya tenido, consiga hacerlo gracias a esto.

APLICACIONES DEL TITANIO METÁLICO

- Biomédicas: El titanio es un metal compatible con los tejidos del organismo humano que toleran su presencia sin reacciones alérgicas del sistema inmunitario. Esta propiedad de compatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecánicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicaciones médicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas antitrauma e implantes dentales, marcapasos, gafas, material quirúrgico tales como bisturís, tijeras, etc.

- Industria energética: El titanio es muy utilizado en la construcción de sistemas de intercambio térmico en las centrales térmicas eléctricas (y también en las centrales nucleares), bombas, depósitos, reactores químicos y columnas de fraccionamiento en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante.

- Industria automovilística: Las empresas automovilísticas están incorporando componentes de titanio en los vehículos que fabrican, con el fin de aligerar el peso de los mismos, así por ejemplo ya existen muelles y bielas de titanio.

- Industria aeronáutica, espacial y construcción naval: Las aleaciones de titanio se emplean en aviones, cohetes espaciales y en la construcción aeronáutica básicamente para construir forjados estructurales de los aviones. En construcción naval se fabrican hélices y ejes de timón, cascos de cámaras de presión submarina, etc.

Estas son las aplicaciones más importantes, pero hay otras como la industria militar, joyería, instrumentos deportivos, decoración… las cuales de menor importancia.

APLICACIONES DEL TITANIO NO METÁLICO

- Tetracloruro de titanio: Se emplea en la fabricación de titanio metálico o para obtener bióxido de titanio.

- Dióxido de titanio: Es la principal fuente comercial del titanio.

- Producción de pinturas, plásticos: En papel, tintas de impresión, cosméticos, productos textiles, farmacéuticos y alimentarios.

- En artes gráficas.

- Empleado también como agente blanqueador y opacador en esmaltes de porcelana.

Metales ultraligeros. El magnesio

INTRODUCCIÓN

El metal puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las sales de magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento de aleación.

El magnesio elemental es un metal liviano, medianamente fuerte, color blanco plateado. En contacto con el aire se vuelve menos lustroso, aunque a diferencia de otros metales alcalinos no necesita ser almacenado en ambientes libres de oxígeno, ya que está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de sacar.

Magnesio (Mg)

Densidad: 1,74 kg/dm3.
Punto de fusión: 650⁰C.
Resistividad: 0,8Ω·mm2/m.
Resistencia a tracción: 18kg/mm2


CARACTERÍSTICAS

En estado líquido o en polvo es muy inflamable.

El magnesio también reacciona con ácido clorhídrico (HCl) produciendo calor e hidrógeno, que se libera al ambiente en forma de burbujas.

El magnesio es maleable y dúctil cuando se calienta. Exceptuando el berilio, es el metal más ligero que permanece estable en condiciones normales.

Es más resistente que el aluminio. Se emplea en aeronáutica.

EXTRACCIÓN

El magnesio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre, sin embargo no se encuentra libre, aunque entra en la composición de más de 60 minerales, siendo los más importantes industrialmente los depósitos de dolomía, dolomita, magnesita, brucita, carnalita y olivino.

El magnesio metálico puede obtenerse por reducción, tanto térmica como electrolítica.

Dependiendo de en la forma en la que se presente el magnesio (cloruros o carbonatos)

Cloruros (Ej.: carnalita):

Se obtiene por electrólisis. El magnesio sube a la superficie, ya que tiene menos densidad que la mezcla de sales fundidas. La cuba tiene que ser metálica y actúa como cátodo.

Carbonatos (Ej.: dolomita y magnesita)

Se obtiene por reducción. Consiste en introducir el mineral en un horno eléctrico, al que se ha añadido fundente, para provocar la eliminación del oxígeno.

USOS

Como metal

El magnesio es el tercer metal estructural más comúnmente usado, seguido del hierro y del aluminio.

Las principales aplicaciones del magnesio son: componente de aleaciones de aluminio, fundición a presión (aleado con cinc), para eliminar el azufre en la producción de hierro y acero, y, para la producción de titanio en el proceso de Kroll.

Históricamente el magnesio ha sido usado como uno de los principales metales en la construcción de aeronaves.

En electrónica

Debido al bajo peso del magnesio, así como a sus buenas propiedades mecánicas y eléctricas el magnesio es ampliamente usado para fabricas teléfonos móviles, portátiles, cámaras, etc.

En los compuestos

Los compuestos de magnesio, principalmente el óxido de magnesio (MgO), son usados como un material refractario en los revestimientos de horno para la producción de hierro, acero, metales no ferrosos, cristal y cemento.

Impacto medioambiental de los metales no ferrosos

IMPACTOS AMBIENTALES POTENCIALES

Los impactos ambientales principales de la producción de aluminio incluyen la eliminación del lodo rojo (una mezcla de arcillas y soda cáustica, altamente corrosiva), emisiones de la quema de combustibles y del proceso de electrólisis del aluminio como de corrientes de desechos líquidos y lechadas. El lodo rojo puede degradar las aguas superficiales o freáticas que lo reciben. Las emisiones emanadas de la planta de electrólisis contienen hidro fluoruro, un gas extremadamente corrosivo y peligroso, y monóxido de carbono.

Los hornos eléctricos emanan grandes volúmenes de gases tóxicos y si no se presta para otros usos, la escoria deberá ser eliminada. 

Los impactos ambientales de la producción de níquel dependen del proceso. La producción electrometalúrgica directa de ferro níquel producirá muchas partículas y monóxido de carbono, y pequeñas emisiones de gases azufrados. Los procesos piro metalúrgicos producen metal y emiten gases con una alta concentración de partículas y vapores tóxicos.

Los gases pueden contener dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los desechos sólidos son escoria, sólidos de los pozos de enfriamiento, y lodos producidos durante el tratamiento de los desechos. Si se utiliza el proceso de carbonilo, se forma, como producto intermedio, níquel carbonilo, que es un gas muy venenoso.

Los contaminantes atmosféricos que emite el procesamiento de plomo son: partículas, dióxido de azufre, arsénico, antimonio, y cadmio procedentes de la planta de calcinación.

Los efluentes, que pueden contener metales tóxicos, provienen de los lavadores de la planta de calcinación, purgación de la planta de ácido, y otros lavadores que existen en la planta. Otra fuente de efluentes es la granulación de la escoria que contienen plomo, cinc, cobre y cadmio.

Las plantas secundarias de plomo producen efluentes que contienen ácido proveniente de los lavadores de baterías rotos, y los baños del sistema de control de la contaminación atmosférica. El ácido de batería contiene los siguientes contaminantes: plomo, antimonio, cadmio, arsénico y cinc.

Las emisiones del proceso piro metalúrgico de cinc contienen dióxido de azufre, arsénico, plomo y cadmio. Se recupera el dióxido de azufre mediante la producción de ácido sulfúrico. Un componente importante de los gases del horno de reducción es monóxido de carbono. El proceso electrometalúrgico de cinc produce las mismas emisiones atmosféricas, con la adición ocasional de mercurio. Los efluentes de los lavadores, purgación de la planta de ácido, y unidades de lixiviación, pueden contener los mismos elementos que las emisiones atmosféricas.

Los desechos sólidos contienen cantidades importantes de otros metales, y, normalmente, se venden a otros procesadores. El cadmio, sin embargo, es una excepción; se efectúa su recuperación casi siempre en el sitio donde se produce el cine.

CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Es obligatorio controlar la contaminación atmosférica en los proyectos. Las alternativas que deben ser evaluadas son:

Diseño del proceso y selección de los equipos, precipitadores electroestáticos, gas de escape (húmedo o seco)

Precipitadores electrostáticos

Lavadores de gas de escape (húmedo o seco)

Ciclones de alta eficiencia

Filtros de bolsa

Separación de dióxido de azufre y utilización para producir ácido sulfúrico

Separación de monóxido de carbono y utilización para producir calor


CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA

Las alternativas para controlar la contaminación del agua son:

Reutilización de las aguas servidas

Evaporación solar

Precipitación

Etc.

NORMAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN LA PLANTA

Se deben establecer e implementar normas de salud y seguridad para la planta. Hay que tomar en cuenta las siguientes:

Provisiones para prevenir y reaccionar a las fugas casuales de gases y derrames accidentales de ácidos.
Procedimientos para mantener el nivel de exposición a los gases tóxicos y partículas atmosféricas en un nivel más bajo de los límites establecidos por el país o los reglamentos del Banco Mundial.
Un programa de exámenes médicos rutinarios
Capacitación permanente sobre la salud y seguridad en la planta, y buenas prácticas de limpieza ambiental.
Procedimientos de emergencia que requieren ejercicios regulares, a fin de tener un plan de acción en el caso de un derrame, fuga, explosión o incendio mayor.