El alto horno

Introducción
El mineral de fierro se extrae de las minas. Normalmente no se encuentra en estado puro, sino combinado con otros elementos químicos. A pesar de la abundancia de mineral de fierro en la naturaleza, sólo se aprovechan dos tipos en la industria: los óxidos y el carbonato.
El primer tratamiento al que se debe someter el mineral de fierro, una vez extraído, consiste en una trituracióny molienda, seguida de una separación del parte útil (mena) de la despreciable como tierras, rocas, cal, sílice, etc., constituyendo lo que se denomina ganga, mediante magnetismo, flotación, etc. Este procedimiento se denomina tratamiento preliminar.
A pesar de que el mineral de fierro ya ha sufrido un tratamiento preliminar en que se ha reducido la ganga existente, siempre quedan impurezasunidas al mineral que es preciso eliminar. Para eliminar estas impurezas se emplean métodos de reducción de los cuales describiremos el alto horno y la reducción directa.

El Alto Horno
El alto horno es una instalación muy útil para el hombre, ya que proporciona las condiciones necesarias para reducir rápida y eficientemente las menas oxidadas de fierro y es la base para la mayor producción deacero.
Figura 1. Alto Horno
El alto horno (figura 1) es un horno de soplo, formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferiordel horno está dotada de varias 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, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos paralos gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por 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.
El objetivo principal del alto horno es producir arrabio de composición constante a alta velocidad. Latemperatura del hierro y de la escoria constituye la variable crítica de operación, esta debe ser superior a 1500°C para asegurar que los productos se encuentren en estado líquido.

Materias Primas
Las materias primas del proceso de alto horno son:
1. Sólidos. Mena, coque, fundentes.
2. Aire. El cual se sopla a través de las toberas situadas en la parte inferior.
Tabla 1. Carga típica de unalto hornos
La mena principal que se utiliza para la reducción es la hematita (Fe2O3), se alimentan al horno en forma de pellets de 1 a 2cm de diámetro, también en forma de material sinterizado de 1 a 3cm, ambos obtenidos a partir de menas molidas.
El coque empleado es coque metalúrgico con una composición aproximada de 90%C, 10% de cenizas, 0.5 – 1%S) este material es el encargado de suministrarla mayor parte del gas y del calor requeridos para llevar a cabo la reducción y fusión de la mena. Este se produce mediante el calentamiento de carbón pulverizado en ausencia de aire, para eliminar las sustancias volátiles.
CaO y MgO se utilizan como fundentes de las impurezas, sílice y alúmina, produciendo una escoria fluida de bajo punto de fusión (1200°C aproximadamente). La caliza de lacarga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería fierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman...