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 (Fe203), otras menas incluyen la magnetita
(Fe304), la siderita (Fe C 03?) y la limonita (Fe 2 O 3 - XH2O) donde x vale
alrededor de 1.5).
Las menas de hierro (vea tabla
No. 1) 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
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 el proceso de reducción:
1) Es un combustible que
proporciona calor para la reacción química
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 (Ca CO 3). 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.
La producción 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 un recipiente 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 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, contiene respiraderos para los
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. 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 del hierro
efectuándose la combustión completa del coque que adquiere
temperaturas máximas entre 1700 a
1800 °C. Los gases calientes (CO, H2, CO2, H2O, N2, O2 y los combustibles)
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 forman adicionalmente por la combustión del coque. El gas CO tiene
un efecto reductor sobre las menas 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)
En este vídeo se muestra lo visto hasta el momento
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