Extracción de metales – reducción con carbono, alto horno, electrólisis de la alúmina y bioextracción
QuímicaQuímica inorgánicaEdades 17–18
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Inicia sesión para usarCuatro pantallas: calienta CuO, PbO, ZnO, Fe₂O₃ y Al₂O₃ con carbono para ver qué óxidos se reducen según la posición del metal respecto al carbono en la serie de reactividad; un alto horno con las reacciones zona por zona y una tabla de cantidades de hierro, caliza, escoria y CO₂; una cuba Hall–Héroult que extrae aluminio de alúmina disuelta en criolita, con la masa m = MIt/(nF) y la energía consumida; y la fitominería comparada con la biolixiviación de mineral de cobre de baja ley a lo largo del tiempo.
Lección: Extracción de metales: reducción con carbono, alto horno, electrólisis del óxido de aluminio, fitominería y biolixiviación
Qué muestra
La forma de extraer un metal depende de su reactividad. Los metales situados por debajo del carbono en la serie de reactividad, como el cobre, el plomo, el hierro y el cinc, se obtienen calentando sus óxidos con carbono: el óxido pierde oxígeno y se reduce, y el carbono gana oxígeno y se oxida. En el alto horno, el monóxido de carbono reduce el óxido de hierro(III) y la caliza elimina la arena como escoria. Los metales por encima del carbono, como el aluminio, requieren la electrólisis de un compuesto fundido, que gasta mucha energía. El cobre de minerales pobres puede extraerse lentamente con plantas (fitominería) o bacterias (biolixiviación).
Cómo usarla
En Reducción con carbono, elige un Óxido, ajusta Temperatura de calentamiento y pulsa Calentar; observa el sólido y el agua de cal y lee las masas. En Alto horno, elige una zona y cambia Mineral cargado y Contenido de Fe₂O₃. En Electrólisis de la alúmina, ajusta Intensidad I, Voltaje U y Rendimiento de corriente η, activa o no la criolita y pulsa Iniciar. En Bioextracción, cambia Ley de cobre y Masa de mineral pobre, pulsa Iniciar y compara las dos curvas.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Reducción con carbono, Alto horno, Electrólisis de la alúmina, Bioextracción
- Óxido metálico Óxido de cobre(II) CuO, Óxido de plomo(II) PbO, Óxido de cinc ZnO, Óxido de hierro(III) Fe₂O₃, Óxido de aluminio Al₂O₃
- Temperatura de calentamiento 200–1600 °C
- Masa de óxido 1–10 g
- Mineral de hierro cargado en el alto horno 50–400 t/h
- Contenido de Fe₂O₃ del mineral 50–95 %
- Intensidad de corriente en la cuba electrolítica 50–500 kA
- Voltaje de cada cuba 3,8–5 V
- Rendimiento de corriente 80–100 %
- Alúmina disuelta en criolita
- Ley de cobre del mineral pobre 0,1–2 %
- Masa de mineral pobre 100–10000 t
- Último paso para obtener cobre de la disolución Desplazamiento con chatarra de hierro, Electrólisis de la disolución
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el carbono reduce el óxido de cobre(II) pero no el óxido de aluminio?
- En el alto horno, ¿qué sustancia se oxida y cuál se reduce cuando reacciona el óxido de hierro(III)?
- ¿Por qué la extracción del aluminio usa criolita y por qué gasta tanta energía?
