CLASES MINERALES

 

7 Clase VII. Sulfatos, Cromatos, Molibdatos y Wolframatos

7.2.2 Aspectos Industriales de los Sulfatos


Las aplicaciones de estos minerales son muy numerosas. El ácido sulfúrico es uno de los productos industriales más importantes. Los vapores sulfúricos eran conocidos desde la Antigüedad, pero el ácido sulfúrico no se pudo obtener artificialmente hasta la Edad media, cuando los alquimistas le preparaban por calentamiento de sus sales (alumbres y vitriolos) y disolviendo el SO3 formado en agua. En el siglo XV el benedictino alemán Basilio Valentín preparó este ácido por destilación de melanterita (vitriolo de hierro) en arena. Decidió llamarle aceite de vitriolo, por el aspecto oleaginoso que presenta. Las características más destacables de esta sustancia son:

Índice de refracción

               1.429   

Densidad a 15°C y al 96%

            1.84 g/cc

Temperatura de fusión (100%)

             10.37°C

Temperatura de ebullición

               317°C

 

Para su obtención se parte de las piritas, de las cuales se obtiene el SO2 por tostación:

4FeS2 + 11O2 -> 2Fe2O3 + 8SO2 

 

El SO2 se debe de purificar y limpiar de polvo, bien mediante "cajas de polvo" o bien con Electrodos Cotrell, posteriormente se somete a tratamiento para convertirlo en SO3, mediante dos procedimientos alternativos:

  1. MÉTODO DE LAS CÁMARAS DE PLOMO: Desarrollado en Inglaterra hacia 1740, pero en la actualidad se obtiene de esta forma menos del 20% de ácido que se produce.
  2. MÉTODO DE CONTACTO: Se conoce desde mediados del siglo XIX, pero no se consiguió un funcionamiento adecuado hasta 1901 y ahora es el más rentable y empleado, aunque con diversas variantes en cuanto los procesos de catálisis. La oxidación de SO2 a SO3 es exotérmica y la temperatura del proceso debe de estar muy controlada. Sin embargo, por motivos cinéticos, se precisa un calentamiento inicial para que comience el proceso, el cual debe de realizarse entre 400 y 650ºC. Esta oxidación se realiza en presencia de catalizadores y dependiendo del tipo hay una temperatura de trabajo:

CATALIZADOR

 Platino

 Vanadatos

Óxidos de Fe

TEMPERATURA OPTIMA

  400ºC

  450ºC

630°C

 

Actualmente son muy utilizados los vanadatos alcalinos que llevan a cabo una catálisis heterogénea. El SO2 reduce el Vanadio (V) a Vanadio (IV) y se oxida a SO3. Posteriormente el oxígeno oxida el Vanadio (IV) a Vanadio (V). Estos procesos son muy complejos pues se producen numerosas etapas intermedias. Es importante mantener un flujo abundante de aire para que el proceso no se inviertan ni se pare. Una vez obtenido el SO3 se disuelve en SO4H2 al 98%, pues es insoluble en agua. De esa forma se obtiene el "oleum" o ácido sulfúrico fumante, el cual se destila y luego se diluye con agua para obtener el ácido sulfúrico comercial que presenta varias calidades.

También se puede obtener anhídrido sulfuroso por tratamiento de anhidrita (yeso deshidratado) con carbón:

CaSO4 + C -> CaO + CO + SO2

 

Este proceso se realiza en hornos rotatorios a elevada temperatura. La cal se elimina por adición de arcilla, arena y óxido de hierro, con lo cual se obtiene cemento.

Las aplicaciones del ácido sulfúrico son muy variadas y se basan en sus propiedades químicas. Puede emplearse concentrado o diluido. Cuando está concentrado es oxidante y disuelve a muchos metales nobles, pero diluido sólo disuelve a los metales no nobles y no es oxidante. Algunos usos se resumen en los puntos siguientes:

 

A continuación se comentarán los usos principales de algunos sulfatos:

 


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