Metalurgia del zinc

El zinc es difícil de obtener porque se convierte en vapor con el calor necesario para liberarlo de su mineral, y luego vuelve a arder como óxido en el aire. El zinc metálico se obtuvo primero por destilación en vasijas de arcilla cerradas. Zawar, en Rajastán, destilaba zinc a escala industrial desde la alta Edad Media, China lo siguió con los Ming y Europa en el siglo XVIII.

Qué es

El zinc es un metal gris azulado que casi siempre se encuentra combinado con otros elementos en sus minerales; el zinc nativo, el metal libre, es un mineral muy raro. En Europa sus minerales llevaron durante mucho tiempo un solo nombre, calamina, que reunía dos minerales de zinc, la smithsonita y la hemimorfita, presentes en la parte alta y alterada de los yacimientos. Más abajo el mineral habitual es la blenda o esfalerita, un sulfuro de zinc a menudo mezclado con minerales de plomo. Obtener el zinc supone separarlo del oxígeno o del azufre a los que está unido, como con el cobre o el plomo, pero el zinc se comporta de otra manera en el fuego.

Un cubo galvanizado: el dibujo cristalino de su superficie es la capa de zinc que impide que el acero se oxide.

Hoy el zinc se usa sobre todo para galvanizar, una capa delgada que protege el acero de la herrumbre. También entra en piezas fundidas a presión, en el latón, su aleación con el cobre, y en productos químicos. El latón se fabricó durante siglos antes de que nadie supiera producir zinc metálico, porque el zinc del mineral podía pasar directamente al cobre sin llegar a aparecer solo. El zinc metálico llegó más tarde y exigió otro tipo de horno.

El trabajo es peligroso. Los humos de óxido de zinc que desprende el zinc caliente provocan la fiebre de los fundidores, con escalofríos, fiebre, tos y opresión en el pecho. Los minerales de zinc suelen llevar cadmio y plomo, y la tostación de los minerales sulfurados libera dióxido de azufre. La metalurgia del zinc siempre ha sido una industria, sin versión pequeña que pueda hacerse funcionar sin peligro.

Cómo funciona

El zinc tiene un punto de ebullición bajo. El calor necesario para quitar el oxígeno a su mineral ya lo supera, de modo que el zinc se libera en forma de vapor. En un horno abierto ese vapor sube con los gases calientes, encuentra el aire y vuelve a arder como óxido de zinc, un polvo blanco, y casi no se recoge nada. Por eso el zinc metálico solo puede obtenerse en recipientes cerrados, donde el vapor no encuentra aire y vuelve a ser metal en una parte más fría.

Una retorta y su condensador del tipo de Zawar, tal como se excavaron.

En Zawar, en los montes Aravalli de Rajastán, los hornos contenían filas de retortas de arcilla alargadas colocadas boca abajo, con el cuello atravesando un suelo perforado hacia una cámara más fría situada debajo y un condensador de arcilla bajo cada cuello. Los fundidores chinos usaron más tarde retortas de pie con una zona de condensación más fría en lo alto.

La destilación en vasijas cerradas siguió siendo durante siglos la manera de producir zinc, en la India, en China y después en Europa. En el siglo XX la mayoría de las fundiciones pasaron a la electrólisis, en la que una corriente eléctrica deposita zinc metálico a partir de una disolución preparada con el mineral. El zinc ya no tiene que pasar por el estado de vapor, y esta vía produce hoy la mayor parte del zinc del mundo, aunque los gases y residuos del proceso siguen teniendo que captarse y tratarse.

Historia y evolución

El latón es más antiguo que el zinc metálico: la manera de fabricarlo en crisoles cerrados, sin aislar el zinc, se desarrolló en el Próximo Oriente en el I milenio a. C. La producción de zinc metálico a gran escala más antigua que se conoce procede de la India. Kharakwal y Gurjar sostienen que ya se fabricaba zinc puro en la segunda mitad del I milenio a. C. y que la producción comercial empezó a principios de la Edad Media. Craddock y sus colegas sitúan el comienzo de la destilación industrial en Zawar hace unos mil años, y la Historical Metallurgy Society en el siglo XII. Las minas y los hornos de Zawar funcionaron después durante siglos, y las excavaciones han sacado a la luz allí los hornos y sus retortas.

China empezó a producir zinc a mediados de la dinastía Ming, en los siglos XV y XVI, con su propio método de retortas de pie. Talleres excavados a lo largo del curso alto y medio del Yangtsé datan de esa época, y un tratado de oficios de la época Ming, el Tiangong Kaiwu, describe e ilustra la fundición del zinc. El zinc chino iba sobre todo al latón, incluido el de las monedas de aleación de cobre del imperio.

Lingotes chinos de zinc sacados de un pecio: el zinc de Asia llegaba por mar a la India y a Europa.

A partir del siglo XVI llegaron a Europa pequeñas cantidades de zinc asiático. El zinc chino, transportado por las Compañías neerlandesa e inglesa de las Indias Orientales, dominó después el mercado mundial hasta el siglo XIX. En 1738 William Champion, de Bristol, patentó un modo de producir zinc a partir de la calamina a gran escala, por destilación en retortas cerradas. Más tarde se trasladó a Warmley, al este de Bristol, donde construyó una fábrica que fundía cobre y zinc y elaboraba latón y objetos acabados en un mismo lugar.

Durante la Primera Guerra Mundial, la Anaconda Copper Mining Company empezó a refinar zinc por electrólisis en Montana, hacia 1915–1916, con la electricidad de las presas hidroeléctricas de la región, para tratar minerales complejos difíciles de fundir, y pronto trasladó su principal planta de zinc a Great Falls. La electrólisis se extendió a la mayoría de las fundiciones a lo largo del siglo XX, y con ella el uso del zinc para galvanizar el acero, para piezas fundidas a presión y para los electrodos de muchas pilas.