076-099_TECNO_U04_CAT.qxd:Maquetación 1 15/09/11 15:46 Página 84
4. Obtenció i transformació de matèries primeres
3. Metalls Obtenció i transformació L’obtenció dels metalls segueix diferents processos segons l’origen. • Reciclats. Provenen de metalls que han entrat a la cadena dels residus. A partir del residu metàl·lic es fonen en els anomenats forns mitjans i a través de diferents processos d’emmotllament es formen objectes nous. Actualment és la principal font de metalls per a la indústria. • Minerals. Els metalls no es troben en estat pur a la natura. Cal extreure’ls d’una sèrie de minerals. El procés general consisteix en els passos següents: 1. Extracció del mineral. S’obté en mines a cel obert si la capa de mineral es troba a poca profunditat, o bé en mines subterrànies, si el jaciment és profund i l’excavació es fa sota terra. 2. Separació de la mena (part útil del mineral) i la ganga (part descartada). 3. Procés físic i/o químic d’obtenció del metall. 4. Afinament del metall. Cada metall té un procés d’obtenció que el caracteritza. En alguns casos determinats, encara que provinguin d’un mateix mineral, s’obté un tipus de material o un altre segons la transformació a què se sotmeten.
L’activitat industrial que s’encarrega d’executar el procés d’obtenció i transformació del metall s’anomena metal·lúrgia. Es distingeix la siderúrgia com la branca de la metal·lúrgia que s’encarrega de l’extracció i la transformació de materials fèrrics, ja que el 90% de la producció de metalls són materials fèrrics. Tot seguit explicarem el procés d’obtenció de ferro colat i d’acer perquè són els dos principals tipus de materials metàl·lics que es produeixen. En tots dos casos, el procés fisicoquímic és comú, s'anomena fosa de primera fusió i es produeix en un alt forn, tal com es mostra en la imatge següent. 4. La càrrega al forn es fa per la part superior, en capes alternades de mineral de ferro, carbó i calç.
1. Per separar la mena i la ganga, el mineral que conté ferrro es renta i se sotmet a processos de trituració i garbellamanent. 2. El mineral de ferro es fragmenta en trossos de 10-20 cm de diàmetre. 3. El ferro es mescla amb carbó de coc i calç. El carbó aporta el carboni per aliar-se amb el ferro i formar l’acer i alhora permet assolir temperatures molt altes. La calç facilita la fusió i la formació d'escòria.
300 ºC 900 ºC 5. S’insufla aire preescalfat que fa cremar fins a 1800 ºC al centre del forn. En aquest procés es produeix l’aliatge del carboni amb ferro, reacció anomenada de reducció del ferro.
1200 ºC Mineral de ferro 1800 ºC
Carbó Calç
84
Escòria
Fosa de primera fusió
6.El resultat que s'obté del procés és escòria i un ferro anomenat fosa de primera fusió (o lingot d’alt forn) que conté massa carboni i té poques aplicacions perquè costa de treballar i és molt fràgil.