¿Qué implica la fundición de minerales?

La fundición de minerales es un proceso en el que la roca que contiene metales en forma mineral se calienta, a menudo con la adición de otros productos químicos o gases, para separar el metal nativo para su posterior uso y procesamiento. Se cree que el cobre y la plata fueron los primeros metales fundidos por la humanidad, y los orígenes del proceso se remontan a muchos miles de años hasta los albores de la civilización. La fundición temprana de minerales a base de óxido como el hierro implicó la introducción de carbono en el horno de fundición en forma de carbón, donde el carbono se uniría con el oxígeno en el mineral a altas temperaturas y liberaría el metal base. Muchas edades tempranas en el avance de la civilización llevan el nombre de la tecnología de fundición común de la época, o la falta de ella, como la Edad de Piedra, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro.

Un horno de fundición contemporáneo es típicamente una gran cámara de reactor de acero con tratamiento térmico revestida de carbono y a menudo conocida como celda de reducción. La cámara se calienta hasta el punto de fusión del metal y se hace reaccionar con productos químicos que se unen a sus agentes oxidantes. El metal se drena y el material de desecho sólido, conocido como escoria, se almacena para su eliminación segura. Se sabe que las técnicas de fundición son contaminantes ambientales pesados, ya que pueden crear aguas residuales y contaminantes de metales pesados ​​como el arsénico, el cadmio y el mercurio, que contaminan las vías fluviales locales.

Una queja común de la fundición de minerales ha sido que el equipo también crea una peligrosa contaminación del aire que conduce a la lluvia ácida. Potencialmente causando daños a la atmósfera en forma de neblina de ácido sulfúrico, el resultado de fundir sulfuros metálicos es la emisión de dióxido de azufre gaseoso que reacciona con la atmósfera. Un ejemplo de esto es el sulfuro de cobre, CuFeS ₂ , que se funde de la misma manera que hace siglos. La lluvia ácida no solo es dañina para las poblaciones humanas y animales, sino que también puede aumentar el nivel de acidez en el suelo, ya que la mayoría de las plantas no pueden prosperar en entornos altamente ácidos. Las herramientas modernas de fundición ahora implican el uso de precipitadores electrostáticos que sirven como depuradores de aire para reducir las emisiones y el reciclaje de las aguas residuales fundidas nuevamente en el proceso en lugar de liberarlas al medio ambiente.

Un método más nuevo de fundición de minerales involucra lo que se conoce como un horno instantáneo, que se utiliza para fundir cualquier cosa, desde cobre hasta estaño o aluminio. Es más un sistema ambiental cerrado que las fundiciones tradicionales y en gran medida exotérmicas, donde la fundición genera calor a través de reacciones químicas en lugar de fuentes externas principalmente. El mineral de fundición de alúmina se procesa de esta manera en aluminio en una celda de reacción que opera a temperaturas de 1,778 ° a 2,102 ° Fahrenheit (970 ° a 1,150 ° Celsius). La celda de reacción también está cargada eléctricamente, lo que ayuda a eliminar las impurezas y hace reaccionar la alúmina con carbono para formar aluminio y dióxido de carbono.

El horno instantáneo recibe su nombre del proceso de fundición de minerales donde los óxidos de azufre en el mineral se convierten instantáneamente en gas de dióxido de azufre. Este gas es desviado por nuevos tipos de herramientas de fundición en el horno, almacenado y vendido para otros usos industriales. Si bien esto aumenta la seguridad de la fundición, la conversión a hornos instantáneos de los diseños de alto horno de sinterización y alto horno para fundición de minerales solo comenzó a tener lugar a mediados de la década de 1990. La contaminación sigue siendo un problema importante en la industria de la fundición, y la tierra alrededor de las fundiciones ha sido tradicionalmente un páramo, donde nada natural prosperaría.