La metalurgia es el
arte de extraer metales de sus menas, refinarlos y prepararlos para su uso. El
proceso consiste en modificar la naturaleza química de los minerales para
separar el metal de sus compuestos sulfúricos, óxidos, silicatos o carbonatos.
Estos métodos dependen mucho del tipo de mena y de su composición química; en
algunos casos este es un proceso mecánico, por ejemplo, cuando el oro se
recupera de su núcleo pulverizándolo y después pasándolo por lavado en agua.
Los metales
obtenidos por los diferentes métodos de metalurgia extractiva por lo general
contienen impurezas tales como otros metales, elementos no metálicos, pequeños
restos de escoria y gases disueltos. La remoción de tales impurezas es el
refinamiento o beneficio de los metales y es necesario para permitir que el
metal sea trabajado posteriormente. Muchas de las propiedades de los metales
importantes para el orfebre (maleabilidad, ductilidad, brillo, color, dureza,
etc.) se ven afectadas o favorecidas por las impurezas. El oro recuperado en
los procesos extractivos generalmente contiene cantidades significativas de
cobre, plata y trazas de metales del grupo del platino; para la refinación de
cierto punto en adelante, se necesitan procesos más complicados como la
electrólisis.
El separar y extraer
los metales de las concentraciones de minerales es un trabajo delicado y que
requiere mucha destreza. Se hace en la actualidad en casas de fundición o
refinerías y los métodos empleados incluyen la pirometalurgia,
electrometalurgia e hidrometalurgia. En épocas prehispánicas se utilizaron
métodos que incluían la acción del fuego o pirometalurgia. Lograr obtener cobre
fue un gran paso en el origen de la metalurgia, debido al proceso dispendioso
que significa la reducción del cobre a partir de los minerales. Para el oro el
proceso es más fácil.
Los carbonatos
suelen estar en la parte superior de los afloramientos minerales y su reducción
es relativamente sencilla, por lo que se piensa que éstos debieron ser los
primeros minerales que el hombre aprendió a reducir. El proceso consiste en
moler los carbonatos, mezclarlos con carbón de leña y dispuestos en el interior
de un crisol o de una vasija de cerámica refractaria introducirlos en un horno
u hoguera para fundirlos; el carbón junto con el calor producen la
descomposición de gases de carbono (monóxido y dióxido de carbono) y el cobre
queda libre (como metal líquido puro) y se deposita en el fondo del crisol
formando un botón. Este es el proceso conocido como reducción. Los desechos
líquidos adicionales se conocen como escoria.
Las menas más
profundas formadas por sulfuros requieren procesos más dispendiosos. Los
sulfuros deben ser sometidos a tostación o calentamiento al aire. Por acción
del calor el azufre de los sulfuros se desprende y pasa a formar óxidos de
azufre (anhídrico, sulfuroso y sulfúrico), mientras que el cobre se oxida y
forma óxidos de cobre como la cuprita y tenorita. La tostación debe seguir
hasta que se desprendan todos los gases y entonces los óxidos resultantes se
pueden reducir al mezclarlos con carbón y someterlos a calor, en un proceso
igual al de la reducción de carbonatos.
Las temperaturas
necesarias para realizar a cabalidad estos procesos de reducción o fundición
dependen de los puntos de fusión de cada metal. El oro funde a 1.063°C; el
cobre, a 1.083°C, la plata a 963°C y el platino a 1.773°C.
Para fundir y
separar los metales de la ganga o materiales adicionales considerados como
inservibles, es necesario lograr las temperaturas suficientes para derretir los
metales deseados. En la actualidad, las menas se calientan (calcinan) en hornos
en presencia de carbón (coque) y es usual el uso de fundentes como la piedra
caliza para facilitar la fundición.
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