Metalurgia del hierro

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Introducción

A pesar de todos los inconvenientes que tienen los productos ferrosos (hierro, acero y fundiciones) por ser muy pesados, oxidarse con facilidad y ser difíciles de trabajar, entre otros, son de los más usados en la actualidad. Basta observar nuestro entorno para encontrar multitud de productos construidos con este tipo de material.

Las aplicaciones más significativas a las quese destinan los materiales ferrosos son la construcción de puentes, estructuras de edificios, barcos, trenes, coches y utensilios domésticos (ollas, grifos, cucharas, etcétera).Ej.:

Materiales ferrosos o férricos
Definición: Se denominan metales ferrosos o férricos a aquellos que contienen hierro como elemento base; pueden llevar además pequeñas proporciones de otros.

Principalesyacimientos de mineral de hierro:

En la siguiente imagen se pueden observar los principales yacimientos de hierro de españa, aunque ya no se explota practicamente ninguno de ellos.

En el siguiente gráfico se muestran los principales países productores de mineral de hierro:

La tendencia actual de explotacion de yacimientos es la extraccion a cielo abierto, debido al bajo precio del material y alencarecimiento de extración por galerias, los yacimientos más importantes son: Río Doce (Brasil), Cerro Bolívar (Venezuela) y Miferma (Mauritania).

Tipos de minerales de hierro:

Actualmente solamente se suelen aprovechar los siguientes:

Imagen de una magnetita: 75% de pureza.

Imagen de hematites, pureza: 70%.

Imagen de limonita, pureza: 60%

Imagen de siderita, pureza: 50%Procesos de obtención del acero y otros productos ferrosos
En la actualidad, los productos ferrosos se obtienen, casi en su totalidad, de dos maneras, dependiendo de la materia prima empleada. Estos procedimientos son a través del horno alto (usando mineral de hierro) y a través del horno eléctrico (empleando chatarra).

A continuacion, se explica el funcionamiento de estos procedimientos (losnumeros entre paréntesis hacen referencia a la numeracion de la figura).

A-Materia prima del horno alto:
La materia prima, formada por mineral de hierro (60%), carbón de coque (30%) y fundente (10%), se introduce en el horno alto por la parte superior.

• Mineral de hierro (1). Antes de ser introducido en el horno alto se debe someter a una serie de tratamientos preliminares. Estostratamientos consisten en triturar y moler el mineral, para posteriormente separar la parte útil (mena) de la no aprovechable (rocas, cal, sílice, tierra, etc.), que constituye la ganga.

• Carbón de coque (2). Se ha creado artificialmente a partir de la hulla. Su misión, dentro del horno alto, es la siguiente:

– Producir, por combustión, el calor necesario para fundir la mena y generar lasreacciones químicas necesarias para que el óxido de hierro (mineral de hierro) se convierta en arrabio.

– Soportar el peso de la materia prima introducida, permitiendo que no se aplaste, para que pueda arder en la parte inferior y salgan los gases hacia la parte superior del horno.

• Fundente (3). Compuesto por piedra caliza o, lo que es lo mismo, cal (siempre que el mineral tenga composiciónácida), cuya misión es:

– Reaccionar químicamente con la ganga que haya podido quedar en el mineral, arrastrándola
hacia la parte superior de la masa líquida, y formando lo que se denomina escoria.

– Bajar el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea líquida.

B- Funcionamiento del horno alto:

El horno alto (4), una vez encendido, está funcionando ininterrumpidamente hastaque es necesario hacerle una reparación.

A medida que se introduce la carga por la parte superior, ésta va bajando y su temperatura aumentando hasta llegar al etalaje (imagen inferior). Aquí la temperatura ronda los 1 650 °C, suficientes para que el mineral de hierro (mena) se transforme en gotitas de hierro que se depositan en el crisol (imagen inferior).

La cal (fundente) reacciona...
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