El acero es una aleación de hierro y carbono que se caracteriza por su gran resistencia, colocándolo en un plano preeminente, como material básico en el siglo XX.

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Hierro, Acero y Litio

Itani Alonso Césped Nilo

Carlos Vicente Fernández Zapata

Profesora: Angélica Galleguillos

IVº Medio

Índice

• Portada (página 1)
• Índice (página 2)
• Objetivos (página 3)
• Introducción (página 4)
• Características del litio y del hierro (página 5)
• Procesos productivos del litio y del hierro (páginas 6 y 7)
• Usos y aplicaciones en la vida diaria (página 8)
• Impacto ambiental y análisis del proceso productivo de Fe, Li y Acero (página 9)
• Conclusiones (página 10)
•  Anexos (página 11)
•  Bibliografía (página 12)

Objetivos

• Identificar, clasificar y caracterizar los minerales de los cuales se extraen los metales a estudiar.
• Describir y analizar cada etapa del proceso productivo para la obtención Litio, Hierro y Acero.
• Identificar y describir las etapas productivas estableciendo sus características físicas y químicas.
• Identificar los aspectos químicos, reacciones de Óxido Reducción asociados a las etapas de obtención de los metales.
• Determinar la ley de mineral.
• Describir y analizar los usos y aplicaciones en la vida diaria, industria y salud de cada uno de los metales estudiados.
• Analizar los procesos productivos desde el punto de vista del desarrollo sustentable y efectos medioambientales.

Introducción

El acero es una aleación de hierro y carbono que se caracteriza por su gran resistencia, colocándolo en un plano preeminente, como material básico en el siglo XX. El acero se compone principalmente por átomos de hierro, clasificándose así como material ferroso. El hierro (Fe) es un elemento de transición del grupo 8B caracterizado por sus propiedades de maleabilidad y tenacidad. Este mineral no se encuentra en su estado puro en la naturaleza, debido a que reacciona rápidamente con el oxígeno del aire, formando óxido de hierro, expresado como herrumbre. Sin embargo es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5% aprox.) Los tres minerales principales de donde se extrae hierro son la hematita (Fe2O3), la limonita (Fe2O3H20) y la magnetita (Fe2O4). Las piritas y las cromitas a pesar de contener hierro, son utilizadas principalmente para la extracción de azufre y cromo respectivamente. El uso más extenso del hierro es para la formación de acero estructural gracias a su gran ductilidad. También se producen grandes cantidades de hierro fundido y hierro forjado.

El Litio, de símbolo Li, encabeza la familia de los metales alcalinos en la tabla periódica. Su nombre proviene del griego “lithion” (piedrecilla). Es un elemento metálico, blanco plateado, químicamente reactivo, y el más ligero en peso de todos los metales. Pertenece al grupo 1 (o IA) del sistema periódico. El litio no se encuentra libre en la naturaleza; se encuentra combinado en minerales y en salmueras, siendo este último la principal fuente de litio en Chile (zona norte). Para su obtención, debe llevarse a cabo un proceso de electrólisis. Gracias a sus destacadas propiedades químicas, el litio es sumamente utilizado, como conductor térmico (por su alto calor específico) y en tratamientos de manía, depresión bipolar y otras psicopatologías.

Características del litio y del hierro

El litio es un elemento químico de aspecto blanco plateado y pertenece al grupo de los alcalinos; en la tabla periódica se encuentra en el grupo 1 y periodo 2. El número atómico del litio es 3 y su símbolo químico es Li. El punto de fusión del litio es de 453,69 grados Kelvin o de 181,54 grados Celsius y el punto de ebullición del litio es de 1615 grados Kelvin o de 1342,85 grados Celsius. Su densidad es la mitad de la del agua, lo que lo hace ser el mineral sólido (en su estado natural) más ligero. Al ser un metal altamente reactivo, no se encuentra libre en la naturaleza; siempre se encuentra aleado a otros minerales. El litio se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y en tratamientos para trastornos bipolares, debido a sus múltiples propiedades químicas. Además el litio es muy utilizado como secante gracias a su elevada higroscopicidad (capacidad de absorber la humedad atmosférica). Los principales minerales de los que se extrae son lepidolita, petalita, espodumena y ambligonita.

El Hierro es un elemento químico de número atómico 26, ubicado en el grupo 8 de la tabla periódica. Es el metal más abundante de la corteza terrestre (5%), y se encuentra en metales como la hepatita (Fe2O3), la magnetita (Fe2O4), la limonita (FeO(OH)), la siderita (FeCO3), la pirita (FeS2), la ilmenita (FeTiO3), la cromita (Fe(CrO2)2. Es un mineral tenaz, maleable y de color gris plateado. El hierro presenta propiedades magnéticas, además de ser sumamente duro y denso (7874 kg/m³). Éste metal se encuentra en la naturaleza formando parte de muchos  minerales, muchos de ellos óxidados; para obtener este mineral en estado elemental, los minerales se reducen con carbono para luego ser sometidos a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes. El punto de fusión del hierro es 1808 grados Kelvin o 1535 grados Celsius, y su punto de ebullición es de 3023 grados Kelvin o 1750 grados Celsius. El Hierro es una parte esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la sangre que transporta el oxígeno a través de nuestros cuerpos, lo que le da un rol importante en el funcionamiento óptimo del organismo. Algunas de sus funciones importantes son: forma parte en el proceso de respiración celular y es parte integrante de la mioglobina, almacén de oxígeno en el músculo; tiene un papel fundamental en la síntesis de ADN, y en la formación de colágeno; aumenta la resistencia a las enfermedades; y colabora en muchas reacciones químicas.

Procesos productivos del litio y del hierro

Litio: El proceso productivo del litio comienza con el tratamiento de la salmuera natural que se obtiene por bombeo desde el núcleo del Salar de Atacama y se dispone en pozas al aire libre, que se someten a la evaporación solar. En el Salar de Atacama se encuentran las mayores y mejores reservas del mundo en cuanto al litio a partir de salmueras. En el núcleo de Atacama hay un enorme cuerpo salino (LiCl) formado por salmueras que se obtienen por filtraciones de agua provenientes de la Cordillera de los Andes. El proceso de evaporación consiste en la distribución de las salmueras naturales (concentración del litio 0,2%) en pozas de evaporación para concentrar el litio, formándose una concentración de 6% de litio. La salmuera concentrada luego es transportada a una planta química, donde se realiza la conversión para formar carbonato de litio, cloruro de litio, bromuro de litio, hidróxido de litio y/o fluoruro de litio. Para obtener litio metálico se utiliza el cloruro de litio, el cuál pasaría por un proceso de electrolisis. El cloruro de litio se obtiene a partir de la reacción de LiOH o carbonato de litio con ácido clorhídrico dependiendo de si se requiere de alta pureza o de nivel técnico.

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