LA PIROMETALURGIA DEL HIERRO

La pirometalurgia del hierro.

La pirometalurgia es la rama de la metalurgia que se encarga de la obtención y la purificación de metales, principalmente metales reactivos o que forman fácilmente óxidos a través de la tostación de sus menas.

La tostación.

La tostación de los minerales o de sus concentrados se lleva a cabo a través de un tratamiento térmico (calentando a altas temperaturas el mineral), para conducirlo a la oxidación.

MS + 3O  MO + SO2 MCO2 + O  MO + CO2

En casos exclusivos como los del hierro no se necesita de este paso pues su menas ya están oxidadas (Fe3 O4 ).

La reducción.

Una vez oxidado el mineral se hacen reaccionar con coque (C, carbono), mediante reacciones altamente exotérmicas, el papel fundamental del coque es el de aportar energía a la reacción y el de formar el agente reductor CO (monóxido de carbono), que posteriormente reducirá al oxido del mineral.

2C + O2  2CO Fe3 O4 + 4CO  4CO2 + 3Fe

Hematita+ Monóxido de carbono  Dióxido de carbono + Hierro

Fe2 O3 + 3CO  3CO2 + 2Fe

Magnetita + Monóxido de carbono  Dióxido de carbono + Hierro

FeO + CO  CO2 + Fe

El monóxido de carbono se forma a partir de la reacción del coque o carbón con el oxígeno presente en la reacción, formando el agente reductor (CO) que reduce a los óxidos de hierro obteniendo así fierro puro.

La calcinación.

Se aplica a minerales que se descomponen a través de la aplicación de calor (principalmente carbonatos).

En el caso de la obtención del hierro.

CaCO3 Δ CO2 + CaO FeCO3 Δ CO2 + FeO

Calcita  Dióxido de carbono + Óxido de calcio Siderita  Dióxido de carbono + Óxido de Hierro.

La eliminación de impurezas.

Los compuestos y elementos indeseados en el mineral se hacen reaccionar con aditivos que forman compuestos con dichas impurezas. En el caso de las impurezas de los minerales de hierro.

El óxido de calcio obtenido a través de la calcinación de la calcita es el aditivo que reacciona con las impurezas liberándolas del mineral del hierro y formando su correspondiente compuesto.

CaO + SO2  CaSO3 CaO + SiO3 CaSiO3

Óxido de calcio + Dióxido de azufre  Oxido de calcio + Oxido de silicio (III) Silicato de calcio

CaO + 4PO5  3Ca (PO4 )2

Oxido de calcio + Oxido fosforo (V) Fosfato de Calcio

Los inconvenientes.

Es el proceso metalúrgico con mayor emisión de gases como el CO2 que provoca el efecto invernadero y el SO2 causante de lluvias acidas. Además las reacciones en este proceso no son 100% efectivas por lo que los metales que se obtienen por pirometalurgia requieren una posterior refinación.

En el caso del hierro se da un número mayor de reacciones indeseadas de:

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