Fundición de plomo

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Las plantas para la producción de plomo se conocen generalmente como fundiciones de plomo. La producción primaria de plomo comienza con la sinterización. El mineral de plomo concentrado se introduce en una máquina de sinterización con hierro, sílice, fundentes de piedra caliza, coque, carbonato de sodio, pirita, zinc, cáusticos o partículas para el control de la contaminación. La fundición utiliza sustancias reductoras adecuadas que se combinarán con esos elementos oxidantes para liberar el metal. La reducción es el paso final de alta temperatura en la fundición. Es aquí donde el óxido se convierte en el metal elemental. Un entorno reductor (a menudo proporcionado por monóxido de carbono en un horno sin aire) extrae los átomos de oxígeno finales del metal en bruto.

El plomo generalmente se funde en un alto horno, utilizando el sinterizado de plomo producido en el proceso de sinterización y el coque para proporcionar la fuente de calor. A medida que se produce la fusión, se forman varias capas en el horno. Una combinación de plomo fundido y escoria se hunde en el fondo del horno, con una capa de los elementos más livianos conocida como speiss, que incluye arsénico y antimonio flotando en la parte superior del material fundido. El lingote de crudo y las capas de escoria de plomo fluyen desde el 'frente del horno' hacia el 'anterior del hogar', donde se separan las dos corrientes. La corriente de escoria de plomo, que contiene la mayoría de los elementos 'fundentes' agregados a la máquina de sinterización (predominantemente sílice, piedra caliza, hierro y zinc) puede desecharse o procesarse más para recuperar el zinc contenido.

El lingote de plomo crudo, que contiene cantidades significativas de cobre, se someterá a una 'escoria de cobre'. En este paso, se agrega azufre elemental, generalmente en forma sólida, al lingote de plomo crudo fundido para que reaccione con el cobre contenido. En este paso se forma una capa de "mata", que contiene la mayor parte del cobre procedente del lingote de plomo crudo y algunas otras impurezas como sulfuros metálicos. El speiss y la mata generalmente se venden a fundiciones de cobre donde se refinan para el procesamiento del cobre.

El plomo del alto horno, llamado lingote de plomo, luego se somete al proceso de escoria. El lingote se agita en calderas y luego se enfría a 700-800 grados. Este proceso da como resultado plomo fundido y escoria. La escoria se refiere a los óxidos de plomo, cobre, antimonio y otros elementos que flotan en la parte superior del plomo. La escoria generalmente se retira y se envía a un horno de escoria para recuperar los componentes sin plomo que se venden a otros fabricantes de metales. El proceso de Parkes se utiliza para separar la plata o el oro del plomo.

Finalmente, el plomo fundido se refina. Los métodos pirometalúrgicos generalmente se usan para eliminar los componentes restantes que no son plomo de la mezcla, por ejemplo, el proceso Betterton-Kroll y el proceso electrolítico Betts. Los metales distintos del plomo generalmente se venden a otras plantas de procesamiento de metales. El plomo refinado se puede convertir en aleaciones o colarse directamente.

Las personas que operan o trabajan en dichas plantas también se conocen como fundidores.

Minerales de plomo

La galena, el mineral de plomo más común, es principalmente sulfuro de plomo (PbS). El sulfuro se oxida a un sulfito (PbSO 3) que se descompone térmicamente en óxido de plomo y gas de dióxido de azufre. (PbO y SO 2) El dióxido de azufre (como el dióxido de carbono en el ejemplo anterior) se expulsa y el óxido de plomo se reduce. Anglesita, cerusita, piromorfita, mimetita y wulfenita son otros minerales de plomo.

Otros elementos frecuentemente presentes con minerales de plomo incluyen zinc y plata.

Procesamiento secundario de clientes potenciales

La mayor parte del plomo producido proviene de fuentes secundarias. La chatarra de plomo incluye baterías de plomo-ácido, revestimientos de cables, tuberías, láminas y metales revestidos de plomo o que contienen terne. La soldadura, los desechos de productos y la escoria también se pueden recuperar por su pequeño contenido de plomo. La mayor parte del plomo secundario se utiliza en las baterías.

Para recuperar el plomo de una batería, se rompe la batería y se clasifican los componentes. Los componentes que contienen plomo se procesan en altos hornos para plomo duro u hornos de reverbero rotatorio para partículas finas. El alto horno tiene una estructura similar a un horno de cubilote utilizado en las fundiciones de hierro. El horno se carga con escoria, chatarra, caliza, coque, óxidos, escoria y escoria de reverbero. El coque se utiliza para derretir y reducir el plomo. La piedra caliza reacciona con las impurezas y flota hacia la parte superior. Este proceso también evita que el plomo se oxide. El plomo fundido fluye desde el alto horno hacia los recipientes de contención. El plomo se puede mezclar con aleaciones, como antimonio, estaño, arsénico, cobre y níquel. Luego se vierte en lingotes.

Exposición al plomo

Los humanos han estado fundiendo plomo durante miles de años, envenenándose en el proceso. Aunque el envenenamiento por plomo es uno de los peligros ambientales y laborales conocidos más antiguos, la comprensión moderna de la pequeña cantidad de plomo necesaria para causar daño no se produjo hasta la segunda mitad del siglo XX. No se ha descubierto un umbral seguro para la exposición al plomo, es decir, no se conoce una cantidad de plomo que sea demasiado pequeña para causar daño al cuerpo.

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. y la Organización Mundial de la Salud afirman que un nivel de plomo en la sangre de 10 μg/dL o más es motivo de preocupación; sin embargo, el plomo puede afectar el desarrollo y tener efectos nocivos para la salud incluso en niveles más bajos, y no se conoce un nivel seguro de exposición. Autoridades como la Academia Estadounidense de Pediatría definen el envenenamiento por plomo como niveles de plomo en la sangre superiores a 10 μg/dL.

Las fundiciones de plomo con pocos controles de contaminación contribuyen a varios problemas ambientales, especialmente a niveles elevados de plomo en sangre en la población circundante. El problema es particularmente significativo en muchos niños que han crecido cerca de una fundición de plomo.

Historia

Las cuentas de plomo fundido más antiguas que se conocen se encontraron en el sitio de Çatal Höyük en Anatolia (Turquía) y datan de alrededor del 6500 a. C., pero es posible que el metal se conociera antes. La fundición antigua se realizaba utilizando cargas de mineral de plomo y carbón vegetal en hogares y hornos al aire libre.

Aunque el plomo es un metal común, su descubrimiento tuvo un impacto relativamente pequeño en el mundo antiguo. Es demasiado blando para ser usado en armas (excepto posiblemente como proyectiles de honda) o para elementos estructurales. Sin embargo, al ser fácil de moldear y moldear, llegó a ser ampliamente utilizado en el mundo clásico de la Antigua Grecia y la Antigua Roma para tuberías y almacenamiento de agua. También se usó como mortero en edificios de piedra y como material de escritura. Los molinos de fundición eran molinos accionados por agua que se usaban para fundir plomo u otros metales. La fundición de plomo romana ha llevado a la evidencia de la contaminación global. Los núcleos de hielo de Groenlandia del 500 a. C. al 300 d. C. muestran un contenido de plomo significativamente elevado en la atmósfera.Los investigadores que estudian un núcleo de hielo de Colle Gnifetti, en la parte suiza del macizo del Monte Rosa, han descubierto que los niveles históricos más altos de contaminación por plomo en el aire en Europa están asociados con cambios en el sistema monetario de oro a plata desde el año 640 EC, con el principal probable que la fuente sean las minas de Melle en Francia. La contaminación atmosférica posterior, entre los años 1170-1216 EC, se correlaciona aún más fuertemente con los registros contemporáneos de producción de plomo y plata de las minas en el Peak District de Inglaterra, en niveles similares a los observados en la Revolución Industrial.

Georgius Agricola (1494-1555) presentó detalles de los métodos e instalaciones de fundición de plomo vigentes en Europa en la primera mitad del siglo XVI en el Libro IX de su tratado sobre minería y metalurgia, De Re Metallica. Los métodos iban desde arreglos primitivos de hogar abierto (esencialmente hogueras en las que se apilaba el mineral de plomo) hasta altos hornos capaces de operar continuamente.

En los EE. UU. hay 400 empresas de fundición de plomo olvidadas que operaron en las décadas de 1930 a 1960 y pueden haber depositado niveles peligrosos de contaminación por plomo en el suelo cercano.

Sitios históricos de minería y fundición

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