extracción del hierro a partir de minerales


Extracción del hierro a partir de minerales


Productos naturales
Magnetita: Fe3O4 (magnetita natural). Es el mineral más puro y rico, llegando a contener alrededor de 72% de hierro.
Hematites roja: Fe2O3 (hierro oligisto). Es mineral apreciado porque contiene poco fósforo, que hace frágil al producto obtenido. Su contenido en hierro puede alcanzar 68%.
Limonita: 2Fe2O3 + 3H2O (hematitesparda). Es el mineral más difundido, contenido alrededor de 58% de hierro.
Siderita: FeCO3 (carbonato de hierro). Su contenido en hierro no supera 48%.
Productos de recuperación:
A veces se emplean también las cenizas de pirita resultantes de la tostación de piritas FeS2 para la obtención del ácido sulfúrico por el método de las cámaras de plomo.
Las cenizas de pirita, que contienen alrededorde 60% de hierro, se someten a un proceso de desulfuración y luego se aglomeran con polvo de carbón formando a manera de ladrillos, para hacerlas adecuadas a la carga de los altos hornos.
Ganga:
Son sustancias extrañas que vienen acompañando a los minerales tal como salen de la mina, de naturaleza arcillosa, silícea y calcárea. Puede alcanzar hasta el 40% del total.
Tabla 1. Composición delmineral extraído.

Mineral extraído
%
Temperatura de fusión (⁰C)
Mineral de hierro
60



Ganga
Al2O3
6
1245

CaO
4
2570

MgO
5
2800

MnO
1
2050

SiO2
24
1470
Tienen muy altas temperaturas de fusión y es necesario separar el hierro de la ganga no solo para que sea más puro, sino para evitar también llevarlo a temperaturas industrialmente prohibidas.
Para eliminarestas gangas es necesario hacer escorificación de la ganga es el de transformar las sustancias que hay que eliminar en silicatos fusibles, que flotando sobre el metal fundido puedan separarse fácilmente de él.

Preparación del mineral:
Los minerales procedentes de la mina no pueden cargarse directamente en el alto horno, ya sea porque vienen mezclados con tierras, ya sea porque no vienentroceados uniformemente; por lo tanto, deben someterse a las siguientes operaciones previas:
Exposición a los agentes atmosféricos, para una previa fracturación y lavado;
Trituración , para reducirlo al tamaño más conveniente;
Lavado con chorro de agua, para arrastrar las sustancias terrosas.
Los minerales de hierro formados por carbonatos CO3Fe, como la siderita, deben someterse a in recalentamientoprolongado, o calcinación, en atmósfera pobre de oxígeno, para transformarlos en óxidos:
CO3Fe FeO + CO2
La magnetita se tuesta, es decir, se calienta fuertemente en breve tiempo para que de Fe3O, más fácilmente reducible en el alto horno.


Fig 1. Estructura del horno.
Encendido inicial:
Se cargan virutas, haces de leña y tacos de madera fuerte hasta el inicio del etalaje; encima de laleña se dispone cierta cantidad de coque, y se enciende por la piquera. Se deja que vaya ardiendo el coque hasta calentar el horno al rojo, momento a partir del cual se inyecta moderadamente aire por las toberas; se añade coque hasta llenar el etalaje, y cuando todo este coque está bien encendido se inicia la carga normal alterando capas de mineral, fundente y coque.
Alimentación:
La alimentacióndel horno se efectúa por el tragante, introduciendo cargas formadas de capas alternas de mineral de hierro, de coque y de fundente.
El calor necesario para la marcha del horno proviene de la combustión completa del carbón, atravesado por una corriente de aire caliente a 900⁰C inyectada a través de las toberas.



Esquema, reacciones principales y temperaturas medias


Fig 2. Estructura,reacciones principales y temperaturas medias.
Funcionamiento:
Con el fin de asegurar una combustión completa:
C+ O2  CO2 + 8000 kcal / Kg,
Es necesario que haya un exceso de oxígeno, pues de lo contrario la combustión es incompleta:
C+O  CO +2400 Kcal / Kg
Con pérdida de 5600 kilocalorías.
Durante su recorrido ascendente, el CO2 formado en la zona de las toberas encuentra nuevas capas...