La Obtención del Hierro

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La Obtención del Hierro:

El Hierro (o Fierro) es el metal que más aplicaciones técnicas diferentes tiene.

Es relativamente abundante en la corteza terrestre (5% en peso). Dentro de los minerales de Hierro más importante tenemos:

• Magnetita (Fe₃O₄ ): con yacimientos importantes en Rusia, Suecia y Estados Unidos.
• Hermatites (Fe₂O₃ ): con yacimientos en Alemania, Reino Unido y Estados Unidos.
• Limonita (Fe₂O₃ · nH₂O): con yacimientos en Francia y España
• Espato de Hierro o Sidenita (FeCO₃ ): con yacimientos en Polonia
• Pirita (FeS₂):

El proceso previo a la obtención del Hierro o Fierro en los casos de la Limonita, la Sidenita y la Pirita es la de la Tostación. 

Proceso de Reducción:

El proceso de reducción se lleva a cabo con carbón de coque en los altos hornos:

• Tragante: tiene una doble esclusa que hace que el horno nunca esté en contacto directo con la atmósfera exterior.
• Gas de tragante: son gases de combustión, cuya composición es 60% nitrógeno, 8%  dióxido de carbono, 30% monóxido de carbono. Su temperatura media es de 100-300ºC. Por el tragante, o depósito de doble esclusa, se carga el horno con Coque, mineral de hierro, caliza como fundente a través de las distintas compuertas.
• Zona de desecación del mineral y precalentamiento
• Zona de reducción del óxido de hierro por acción del CO. Se reduce del 60 al 70% del hierro. La reacción es:

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

• Zona de carburación. Es la zona de máximo ensanchamiento del horno, debido a que por la reducción que da un material esponjoso y hierro en forma sólida. El carbono reacciona con el Hierro y forman una aleación, con lo que se carbura el hierro y desciende su punto de fusión de 1535ºC a 1150ºC-1300ºC. Por tanto, funde la esponja y fluye con más facilidad.
• Zona de fusión. Tiene lugar la reducción directa por carbono. Se reduce el hierro que no lo hizo antes por acción del CO:

2 Fe₂O₃ + C → 4 Fe + 3 CO₂

• El hierro fundido cae al crisol. El carbonato cálcico que se añade es como fundente y se utiliza para eliminar las impurezas de sílice que acompañan al hierro

CaO + SiO₂ → CaSiO₃ Silicato cálcico

• El silicato cálcico fundido sobrenada el hierro, protegiéndolo de la oxidación
• Piquera: es la parte por donde sale el hierro fundido. Se sangra periódicamente.
• Bigotera: es la parte que sangra la escoria que está por encima del hierro (el silicato)
• El plano que separa el etalaje del crisol es el plano de tobera. En él hay entradas de aire caliente y se produce la combustión del carbono:

 C + O₂ → CO₂

• Al ascender el CO₂, se produce el equilibrio de Boudovar:

CO₂ + C → 2 CO

 

Las  dimensiones de los altos hornos oscilan entre 20-35 metris de altura y 7 metros de diámetro máximo. Su capacidad oscila entre 450 y 1100 metros cúbicos. La sangría o vaciado del Hierro y escoria se hace cada 3-4 horas y la producción está entre 900 y 2000 toneladas métricas por día.

 

Por cada tonelada de fundición se consume aproximadamente: 1 tonelada de coque, media tonelada de caliza, 2 toneladas de mineral y 3000 metros cúbicos de aire.

 

La vida media de un alto horno es de unos 10 años. Normalmente, para la fundición del hierro o fierro en la industria, se utilizan una serie de altos hornos concentrados en un mismo sitio. 

 

Los altos hornos tienen que funcionar ininterrumpidamente. Esto es debido a que si se interrumpe el proceso, descendería la temperatura en el interior, con lo cual se solidificaría la esponja de Hierro, quedando una masa compacta y dura, y por lo tanto no se podría volver a poner a funcionar.

 versión 1 (10/09/2015)