fundición

La fundición es el procesamiento térmico del mineral en un horno de alta temperatura para separar y recuperar el metal que contiene. El proceso funciona calentando el mineral por encima de su punto de fusión junto con un combustible (tradicionalmente carbón vegetal, ahora a menudo coque) y un fundente como la piedra caliza. El fundente se combina químicamente con los minerales no deseados, formando escoria que flota sobre el metal fundido y puede eliminarse. El metal denso se hunde hasta el fondo del horno, donde se acumula en un charco y se extrae periódicamente en moldes o se transfiere para su posterior procesamiento.

La química depende del mineral. Los minerales de hierro se reducen en un alto horno donde el monóxido de carbono, generado por la combustión del coque, elimina el oxígeno del óxido de hierro a temperaturas de alrededor de 1600 grados Celsius. Los minerales de cobre requieren un tratamiento diferente: los minerales de sulfuro se tuestan primero para eliminar el azufre, luego se funden a aproximadamente 1200 grados Celsius. Los minerales de plomo y zinc se funden en hornos de reverbero o eléctricos. El combustible, el fundente y el régimen de temperatura exactos se calibran según la composición del mineral y la pureza del metal deseada.

Tipos de hornos y elección de combustibles

Los altos hornos dominan la fundición de hierro debido a su eficiencia y escala; un alto horno moderno tiene entre 30 y 40 metros de altura y puede procesar 10.000 toneladas de mineral por día. Los hornos de reverbero, en los que la llama rebota en un techo para calentar la carga, son comunes para los metales no ferrosos. Los hornos de arco eléctrico y los hornos de inducción ofrecen un control preciso de la temperatura y se prefieren cuando el reciclaje de chatarra es la materia prima. El carbón vegetal sigue utilizándose para trabajos especializados y artesanales, pero la fundición industrial ha pasado en gran medida al coque (un derivado del carbón) y al gas natural, impulsada por el costo y la disponibilidad.

La eliminación de escoria es fundamental para el mantenimiento del horno y la calidad del producto. La escoria que se deja en el horno aísla el revestimiento de trabajo y reduce la transferencia de calor, disminuyendo la productividad. También se mezcla con el metal si no se separa rápidamente, creando inclusiones quebradizas. Se eligen fundentes como piedra caliza, dolomita o sílice para producir escoria con un bajo punto de fusión y buena fluidez para que fluya libremente por el orificio de sangrado.

El término 'fundición' tiene sus orígenes en raíces germánicas antiguas y se ha aplicado al trabajo de minerales desde al menos el siglo XVI en inglés. Se encuentra en la base de la práctica metalúrgica, abarcando desde la extracción de cobre en minas antiguas hasta la industria del hierro de millones de toneladas. Las fundiciones modernas se enfrentan a la presión de reducir el consumo de combustible, disminuir las emisiones de dióxido de azufre y recuperar subproductos valiosos de la escoria y el polvo de combustión. El proceso sigue siendo intensivo en mano de obra y energía, pero ninguna tecnología competidora ofrece aún economías de escala comparables para la producción de metal primario.