Ejercicios: Metalurgia, petróleo, carbón y gas natural

En una mina de la sierra central se extrae un mineral que contiene sulfuro de zinc, $ZnS$. Explica en qué consiste la etapa de flotación y para qué se aplica al mineral después de molerlo, antes de los procesos que producen el metal.

Define qué es la tostación de un mineral sulfurado. Escribe la ecuación química balanceada de la tostación del sulfuro de zinc, $ZnS$, con oxígeno del aire para formar óxido de zinc, $ZnO$, y dióxido de azufre, $SO_2$.

Clasifica cada producto como derivado del petróleo, del carbón o del gas natural: gasolina, coque, kerosene, metano, alquitrán de hulla, GLP (gas licuado de petróleo) y asfalto. Escribe una frase breve que justifique cada clasificación.

Un laboratorio de una planta de cobre compara dos métodos para obtener el metal. En el primero, el mineral sulfurado se concentra por flotación, se tuesta y se funde. En el segundo, un mineral oxidado se trata con ácido sulfúrico diluido y la solución obtenida pasa a una celda de electrólisis. Identifica cuál es pirometalúrgico y cuál hidrometalúrgico, y explica en qué se diferencian.

Una gasolina comercial tiene índice de octano 90 y otra tiene 95. Explica qué mide el índice de octano, con qué hidrocarburos de referencia se define la escala y por qué una gasolina de mayor octanaje es menos propensa a la detonación (el «cascabeleo») en el motor. Indica además qué gasolina conviene a un motor de alta compresión.

Una refinería separa el petróleo crudo por destilación fraccionada. Ordena de menor a mayor temperatura de ebullición las siguientes fracciones: gasolina, GLP, kerosene y residuo asfáltico. Explica con la longitud de la cadena de carbono y las fuerzas intermoleculares por qué ocurre ese orden.

Una planta procesa un concentrado de galena, $PbS$, para obtener plomo metálico. Describe la secuencia de etapas desde el concentrado hasta el plomo refinado: tostación, reducción con carbón (coque) y refinación electrolítica. Escribe las ecuaciones balanceadas de la tostación del $PbS$ (que forma $PbO$ y $SO_2$) y de la reducción del $PbO$ con carbono (que forma $Pb$ y $CO$). Luego explica qué problema ambiental trae el $SO_2$ producido y cómo podría aprovecharse.

Una empresa minera evalúa dos procesos para recuperar metales preciosos. Con el mineral de oro y plata triturado se forma una pila y se riega con una solución diluida de cianuro de sodio en presencia de oxígeno (lixiviación); luego el metal se recupera de la solución. Explica por qué el oro, que no se oxida con facilidad, se disuelve en esas condiciones, y qué papel cumple el oxígeno. Después compara la lixiviación con la amalgamación con mercurio usada en la minería artesanal: indica una ventaja técnica y los riesgos ambientales y de salud de cada método.