OBTENCIÓN DE HIERRO POR ALUMINOTERMIA

OBTENCIÓN DE HIERRO POR ALUMINOTERMIA


Objetivo

Obtención de hierro a través de sus óxidos, los cuales deberemos hacer reaccionar con un agente químico reductor, en este caso el aluminio.
Determinar el tipo de reacción (exotérmica o endotérmica) en la oxidación del aluminio con presencia del óxido de hierro.
Predecir si es posible reducir otro oxido, conociendo su espontaneidad.

AntecedentesLa reducción con aluminio (aluminotermia) de un óxido metálico (mineral) es uno de los procesos más utilizados para la obtención de metales. El mineral usado para la obtención del metal correspondiente (mena) se encuentra en la naturaleza mezclado con constituyentes de rocas (ganga), por lo tanto en esta reacción es necesario añadir un fundente que facilite la formación de escorias para separarla ganga del metal puro


El proceso de Aluminotermia es aplicable en la obtención de numeroso metales de sus correspondiente óxidos, a partir de vencer la barrera energética de activación, en donde los óxidos deben tener un calor de formación menor que el óxido de Aluminio; referidos a la misma cantidad de oxigeno, dicho proceso está basado en la acción reductora del Aluminio sobre losóxidos de otros metales
Esta gran cantidad de calor desprendida produce una elevación de la temperatura cerca de 3000º C, ya que ninguno de los productos de la reacción es gaseoso. A temperatura tan elevada no solo se funde el metal que se forma y que por su mayor densidad se reúne en el fondo, sino que también es capaz de fundir el óxido de aluminio formado y que se reúne en la superficie del metal,por su menor densidad, constituyendo una capa protectora. A la mezcla del óxido metálico con el aluminio se le da el nombre de termita. Estas termitas solo reaccionan cuando un punto de la mezcla se calienta a una temperatura elevada mediante un cebo o fulminante. Una vez iniciada la reacción en un punto, el calor desprendido es suficiente para propagar la reacción a toda la masa de la termita.Dicha reacción recibe el nombre de reacciones de cebo. Como cebo se puede utilizar la llama de la cinta de magnesio.
La ventaja de este procedimiento, a pesar de ser caro por el empleo del Aluminio, recae en que los metales resultantes quedan totalmente exentos de carbón, y es sabido que pequeñas cantidades de carbón en los metales o sus aleaciones les hacen perder sus mejores cualidades.Material


Óxido de hierro (magnetita)
Crisol refractario
Cinta de Magnesio
Aluminio en polvo
2 Sopletes.
Encendedor.
Carga para soldadura






Procedimiento experimental

1. Se precalentó el crisol.
2. Se preparó la mezcla de aluminio en polvo con el mineral a reducir.
3. Se colocó la mezcla en el crisol.
4. Se Iniciaron los sopletes, con cuidado, abriendo la llave y acercado un cerillo encendido paradespués ajustar la flama.
5. Se calentó el crisol con lo sopletes, procurando calentar homogéneamente alrededor del crisol, alrededor de 10 minutos
6. Se Colocó un pedazo de cinta de magnesio en la mezcla
7. Se acercó uno de los sopletes a la carga, por la parte abierta del crisol.
8. Se llevó a cabo una la reacción de la Aluminotermia
9. La pieza resultante de la aluminotermia, una vez enfriada,se montó en resina.
10. Una vez montada la pieza en resina, se le realizó su correspondiente metalografía, para un análisis microestructural del hierro resultante.
Resultados

El acercamiento de la flama del soplete a la parte superior del crisol ocasionó que un punto de la mezcla se calentara a una temperatura elevada mediante el cebo o fulminante (cinta de magnesio) y así la termitareaccionara, lo que sucedió fue una reacción química demasiado exotérmica. Hubo liberación de energía térmica y radiante en forma de chispas, hacia afuera del crisol.
La reacción que se llevó a cabo fue:

2 Al + 3 O2 2 Al2O3
Fe2O3 2 Fe +3 O2
Fe2O3 + 2Al 2 Fe + Al2O3

∆H (-) liberación de energía o exotérmica...