Las plantas para la producción de plomo generalmente se denominan fundiciones de plomo . La producción primaria de plomo [ aclaración necesaria ] comienza con la sinterización . El mineral de plomo concentrado se alimenta a una máquina de sinterización con hierro, sílice, fundentes de piedra caliza , coque , carbonato de sodio , pirita , zinc , cáusticos o partículas de 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 privado de aire) extrae los átomos de oxígeno finales del metal en bruto.
El plomo se funde generalmente en un alto horno , utilizando el sinter de plomo producido en el proceso de sinterización y 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 ligeros conocidos como speiss , que incluyen arsénico y antimonio flotando en la parte superior del material fundido. Las capas de lingotes crudos y escoria de plomo fluyen desde el "frente del horno" hacia el "antecrisol", 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) se puede descartar o procesar más para recuperar el zinc contenido.
El lingote de plomo crudo, que contiene cantidades significativas de cobre, se someterá a un proceso de "desescoriación de cobre". En este paso, se añade azufre elemental, normalmente en forma sólida, al lingote de plomo crudo fundido para que reaccione con el cobre que contiene. 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 se suelen vender a fundiciones de cobre, donde se refinan para su procesamiento.
El plomo del alto horno, llamado lingote de plomo, se somete luego al proceso de desescoriación. 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 que no son plomo, que se venden a otros fabricantes de metales. El proceso Parkes se utiliza para separar la plata o el oro del plomo.
Por último, el plomo fundido se refina. Para eliminar los componentes restantes de la mezcla que no son plomo, se suelen utilizar métodos pirometalúrgicos, por ejemplo, el proceso Betterton-Kroll y el proceso electrolítico Betts . Los metales que no son plomo suelen venderse a otras plantas de procesamiento de metales. El plomo refinado puede transformarse en aleaciones o fundirse directamente. [1]
Las personas que operan o trabajan en dichas plantas también se denominan fundidores .
La galena , el mineral más común del plomo , 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. La anglesita , la cerusita , la piromorfita , la mimetita y la wulfenita son otros minerales de plomo.
Otros elementos frecuentemente presentes en los minerales de plomo incluyen el zinc y la plata . [2]
La mayor parte del plomo producido proviene de fuentes secundarias. Los desechos de plomo incluyen baterías de plomo-ácido, revestimientos de cables, tuberías, láminas y metales revestidos con plomo o que contienen plomo . 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 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 el plomo duro o en hornos de reverbero rotatorios para partículas finas. El alto horno tiene una estructura similar a la de un horno de cubilote utilizado en las fundiciones de hierro . El horno se carga con escoria, chatarra, piedra caliza, coque, óxidos, escoria y escoria de reverbero. El coque se utiliza para fundir y reducir el plomo. La piedra caliza reacciona con las impurezas y flota en la superficie. Este proceso también evita que el plomo se oxide. El plomo fundido fluye desde el alto horno hacia los recipientes de retención. El plomo se puede mezclar con aleaciones, como antimonio, estaño, arsénico, cobre y níquel. Luego se vierte en lingotes . [3] [4]
Los seres humanos llevan miles de años fundiendo plomo, envenenándose en el proceso. Aunque el envenenamiento por plomo es uno de los peligros laborales y ambientales más antiguos que se conocen, 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 ningún umbral seguro para la exposición al plomo, es decir, no se conoce ninguna cantidad de plomo que sea demasiado pequeña para causar daño al cuerpo.
Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de Estados Unidos y la Organización Mundial de la Salud afirman que un nivel de plomo en sangre de 10 μg/dL o superior es motivo de preocupación; sin embargo, el plomo puede perjudicar el desarrollo y tener efectos nocivos para la salud incluso en niveles más bajos, y no se conoce ningún nivel de exposición seguro. [5] Autoridades como la Academia Estadounidense de Pediatría definen el envenenamiento por plomo como niveles de plomo en sangre superiores a 10 μg/dL.
Las fundiciones de plomo con poco control de la contaminación contribuyen a varios problemas ambientales, especialmente a los altos niveles de plomo en la sangre en la población circundante. El problema es particularmente significativo en muchos niños que han crecido cerca de una fundición de plomo. [6]
Las primeras cuentas de plomo fundido conocidas se encontraron en el yacimiento de Çatalhöyük , en Anatolia ( Turquía ), y datan de alrededor del 6500 a. C. Más tarde se identificó que, de hecho, estaban hechas de cerusita y galena , minerales ricos en plomo, pero distintos de él. [7] La fundición antigua se realizaba utilizando grandes cantidades de mineral de plomo y carbón en hogares y hornos al aire libre.
Aunque el plomo es un metal común, su descubrimiento tuvo relativamente poco impacto en el mundo antiguo. Es demasiado blando para ser utilizado en armas (excepto posiblemente como proyectiles de honda ) o en elementos estructurales. Sin embargo, al ser fácil de fundir 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 utilizó como mortero en edificios de piedra y como material de escritura . Los molinos de fundición eran molinos accionados por agua que se utilizaban para fundir plomo u otros metales. La fundición de plomo romana ha dado lugar a pruebas de contaminación global. Los núcleos de hielo de Groenlandia de 500 a. C. a 300 d. C. muestran un contenido de plomo mensurablemente elevado en la atmósfera. [8] 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 atmosférica por plomo en Europa están asociados a cambios en el sistema monetario del oro a la plata a partir del año 640 d. C., siendo la principal fuente probable las minas de Melle en Francia . La contaminación atmosférica posterior, entre los años 1170 y 1216 d. C., 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 . [9] [10] [11]
Georgius Agricola (1494-1555) presentó detalles de los métodos y las instalaciones de fundición de plomo que se utilizaban 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 los primitivos sistemas de hogar abierto (esencialmente hogueras en las que se apilaba el mineral de plomo) hasta los altos hornos capaces de funcionar de forma continua. [12]
En los EE.UU. hay 400 empresas de fundición de plomo olvidadas que operaron entre los años 1930 y 1960 y que pueden haber depositado niveles peligrosos de contaminación con plomo en el suelo cercano. [13]
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