martes, 14 de abril de 2009

El hierro y la metalurgia del hierro (siderurgia).Leire Chocarro Bach 1ºA

El hierro

El hierro es un elemento químico, de símbolo Fe y cuya densidad a 20°C es de 7,87 kg/dm3. El hierro puro tiene una alta temperatura de fusion, 1539°C. Los minerales más importantes de los que se extrae el hierro son:
-Oligisto (Fe203), con un 60-70% de hierro.
-Limonita (Fe2o3), con un 55% de hierro.
-Magnetita (Feo), con un 70% de hierro.
-Siderita (Co3Fe), con un 60% de hierro.
-Residuos de tostación de piritas.

Para que la extracción de estos minerales sea rentable tienen que tener como mínimo un 25% o 30% de hierro y que la ganga, que es la parte desechable del mineral, tenga algo de contenido en azufre.

Los principales países que producen mineral de hierro son la antigua URSS, Brasil, Canadá, Australia e India. En España se pueden encontrar minas en Vizcaya, Badajoz, Teruel, Almería y Granada, y en Huelva hay plantas de procesado de piritas.

El hierro puro no tiene grandes aplicaciones en la industria, únicamente se aprovecha por sus buenas propiedades de permeabilidad magnética. Se utilizan los aceros, aleaciones de hierro y carbono entre el 0,1 y 2,1% de carbono, o las fundiciones, entre 2,1 y 6% de carbono.



El acero tiene propiedades especiales, lo que le hace ser uno de los productos de mayor producción mundial. El acero se obtiene a partir del arrabio (fundición de hierro que se obtiene en el alto horno), e incluso de chatarra, ferroaleaciones, etc., normalmente con un alto contenido en carbono, y el metal fundido es introducido desde la cuchara a un horno llamado convertidor. Este proceso se hace para eliminar el carbono en exceso. Los aceros se pueden clasificar por el contenido en carbono ( hipoeutectoides, eutectoides e hipereutectoides), por sus características mecánicas (extrasuaves, suaves, semisuaves, semiduros, duros y extraduros) o por su contenido en elementos de aleación, los más utilizados son el níquel, el manganeso, el molibdeno, el tungsteno y el vanadio.



Las fundiciones son los productos de la metalurgia del hierro de mayor consumo, por su amplia aplicación en la industria y por su buena relación entre las propiedades y su precio. El carbono se encuentra en forma de grafito y cementita (un compuesto de hierro). El grafito se presenta en forma de láminas delgadas de finas aristas y que proporciona fragilidad y buena maquinabilidad (hacen polvo en vez de viruta) Aparte de hierro y carbono, pueden tener otros elementos de aleación como el silicio, el manganeso, el fósforo y el azufre. Dependiendo de la forma en la que se presenta el grafito, las fundiciones pueden clasificarse en fundición blanca, fundición maleable, fundición gris, fundición aleada y fundición dúctil.


Siderurgia

La metalurgia del hierro de los minerales se obtiene por medio de la fusión de los minerales en hornos especiales llamados altos hornos. Antes de introducir el mineral dentro del horno, las menas han de sufrir una serie de procesos:
-Concentración: para eliminar la mayor parte de la ganga (parte que acompaña al mineral pero no es útil) se muele el mineral e incluso a veces se le somete a una selección magnética.
-Calcinación: las menas (parte útil) se calientan es hornos sin aire para eliminar la humedad del proceso anterior.
-Tostación: las menas se calientan, con lo que las impurezas de azufre se oxidan al circular aire a presión, y se pueden eliminar.
-Sinterización: este proceso sirve para aprovechar las menas en forma de polvo. Consiste en aglomerar las partículas en polvo del metal en unos hornos rotativos.


El alto horno es un tipo de cuba que se divide en 2 partes, la parte superior llamada cuba y la parte inferior denominada etalajes. El interior del horno es de un material refractario, muy a menudo se usa la cerámica debido a su alto punto de fusión, y el exterior es de una chapa de acero. Esos materiales están separados por un circuito de refrigeración para que no se transmita todo el calor al acero.

Cuando están preparadas las menas se les añade unos componentes llamados fundentes. Estos fundentes, que pueden ser sílice o carbonatos, se echan por el tragante, que es la parte superior del alto horno, junto con el mineral de hierro y el carbón de coque, que es el combustible que normalmente se usa en este tipo de hornos. En el exterior del horno hay unas toberas, que son unas aberturas por donde entra el aire caliente a presión, a veces con oxígeno, y se consiguen temperaturas de 2000°C.

Con esta primera fusión del hierro se consigue el arrabio, que al ser más denso que el resto de los componentes, se deposita en la parte inferior de los etalajes, en el crisol. Cuando el proceso de fundición termina, el arrabio sale por una cavidad que se encuentra en el crisol, llamada piquera. Como las escorias son menos densas que el hierro fundido, se encuentran encima del arrabio y por lo tanto salen por un orificio que se encuentra algo más arriba, pero en los etalajes también, llamado bigotera. Los gases que se desprenden en este proceso salen por la parte superior del horno a unos 200°C o 300°C y después de ser depurados del polvo, se emplean como combustible, y las escorias se pueden utilizar para la fabricación de cementos o para la fabricación de aislantes térmicos y eléctricos.

En la actualidad se están utilizando más los hornos eléctricos para la obtención de arrabio a partir de chatarra.

2 comentarios:

Javier-CMC dijo...

Hola Leire, el hierro nos acompaña a los humanos desde el 4000 a.C.

En la actualidad sigue siendo un material muy importante, aunque ha perdido campo de aplicación debido a la irrupción de otros materiales con mejores propiedades que él.

Un saludo

weimar_sag17 dijo...

esta muy bueno....... en la actualidad y siempre sera util esta sustancia quimica (Fe) solo que ahora se estan mejorando las proporciones para mejorar la calidad del material respecto a los requisitos para ser usados...