Procesos de fabricacion

Funcionamiento Productos Obtenidos Hierro Acero

La producción del hierro y del acero empieza con las menas de hierro y otros materiales requeridos (mena = mineral metalífero, principalmente el de hierro, tal como se extrae del yacimiento y antes de limpiarlo).
La mena principal usada en la producción de hierro y acero es la hematita, otras menas incluyen la magnetita, la siderita y lalimonita.
Las menas de hierro contienen de un 50 a un 70% de hierro, dependiendo de su concentración; la hematita contiene casi 70% de hierro. Además, hoy se usa ampliamente la chatarra como materia prima para la fabricación de hierro y acero.
Las otras materias primas que se necesitan para reducir el hierro de sus menas, son el coque y la piedra caliza. El coque es un combustible de alto carbono,producido por el calentamiento de carbón bituminoso en una atmósfera con bajo contenido de oxígeno durante varias horas, seguido de una aspersión de agua en torres especiales de enfriamiento. La coquificación del carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto poder calorífico, que es utilizado como combustible en los diversos procesos subsiguientes.
El coque desempeña dos funciones en elproceso de reducción:
1) Es un combustible que proporciona calor para la reacción química y
2) produce monóxido de carbono (CO) para reducir las menas de hierro.
La piedra caliza es una roca que contiene altas proporciones de carbonato de calcio.Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciona con las impurezas presentes y las remueve del hierro fundido como escoria.
Laproducción del hierro.
Para producir hierro, se alimenta por la parte superior de un alto horno una carga con capas alternadas de coque, piedra caliza y mineral de menas de hierro. Un alto horno es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Está formado por unrecipiente cilíndrico de acero forrado con un material no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El diámetro del recipiente cilíndrico de 9 a 15 m (30 a 50 pies) disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total de 40 m (125 pies.
La parte inferior del horno está dotada devarias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradaspor válvulas en forma de campana,por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno. Desde la parte baja de la cámara se inyecta por toberas una corriente de gases y aire precalentados a 900 °C a gran velocidad para realizar la combustión y la reducción delhierro efectuándose la combustión completa del coque que adquiere temperaturas máximas entre 1700 a 1800 °C.
Los gases calientes realizan la combustión del coque conforme pasan hacia arriba, a través de la carga de materiales. El monóxido de carbono se suministra como un gas caliente, pero también se forma adicionalmente por la combustión del coque. El gas CO tiene un efecto reductor sobre lasmenas de hierro; la reacción simplificada se describe a continuación (usando la hematita como la mena original):
Fe 2 O 3 + CO 2FeO + CO2 …. (1)
El bióxido de carbono CO2 reacciona con el coque para formar más monóxido de carbono:
CO2 + C (coque) 2CO………. (2)
el cual realiza la reducción final de FeO a hierro:
FeO +CO Fe+CO2 …. (3)
El hierro fundido escurre hacia abajo, acumulándose en...