PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO Y CEMENTO E IMPORTANCIA PARA LA ING. CIVIL

MATERIA

QUÍMICA

EVIDENCIA

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO Y CEMENTO E IMPORTANCIA PARA LA ING. CIVIL

FECHA

25/11/13

FABRICACION DE ACERO Y PROCESADO DE LAS FORMAS PRINCIPALES DE PRODUCCION DE ACERO.

Los aceros ordinarios al carbono son esencialmente aleaciones de hierro y carbono con un contenido de hasta aproximadamente un 1,2% de carbono. Sin embargo, la mayoría de los aceros contienen menos de un 0,5% de carbono. La mayoría del acero se obtiene mediante oxidación del carbón y otras impurezas de arrabio hasta que el contenido de carbono del hierro se reduce al nivel requerido.

El proceso más utilizado habitualmente para convertir el arrabio en acero es el soplado con oxígeno y medio básico. En este proceso, el arrabio y hasta un 30% de chatarra de acero se cargan en un convertidor en forma de túnel revestido de material refractario, en el que se inserta una bala de oxígeno. El oxígeno puro de la bala reacciona con el arrabio líquido para formar óxido de hierro. Seguidamente, el carbono del acero reacciona con el óxido de hierro para formar monóxido de carbono:

FeO + C ----------- Fe + CO

Inmediatamente antes del comienzo de la reacción con oxígeno, se adicionan en cantidades controladas fundentes formadores de escoria (principalmente cal). En este proceso, el contenido en carbono del acero se puede reducir drásticamente en aproximadamente 22 minutos, al tiempo que se consigue una reducción en la concentración de impurezas, como azufre y fosforo.

El acero fundido procedente del convertidor se vierte, bien en moldes estacionarios o de modo continuo, en grandes bloques rectangulares de los que se cortan periódicamente grandes secciones. Hoy, aproximadamente el 63% del acero crudo producido en E.U. se moldea de modo continuo y este porcentaje se espera que se incremente en los próximos años. Después de la colada, los lingotes se calientan en un horno de termo difusión y se laminan en caliente en planchas (o bloques rectangulares), palanquillas y tochos o palancones. Más tarde, las planchas se laminan en frio y en caliente hasta obtener láminas y chapas de acero. Las palanquillas se laminan en frio y en caliente para obtener barras, varillas y alambres; mientras que los tochos o palancones son laminados en formas tales como vigas y raíles.

Los metales y aleaciones poseen muchas propiedades útiles en ingeniería civil, por lo que presentan gran aplicación en los diseños de ingeniería. El hierro y sus aleaciones (principalmente el acero) suponen aproximadamente el noventa por ciento de la producción mundial de metales, fundamentalmente por la combinación de buena resistencia, tenacidad y ductilidad a un coste relativamente bajo.

Cada metal tiene propiedades especiales para su uso en diseños de ingeniería y su elección resulta del análisis comparativo de costos con otros metales y materiales.

Las aleaciones basadas en el hierro se denominan aleaciones ferrosas, y las que se basan en los demás metales aleaciones no ferrosas.

Proceso productivo del hierro.

El hierro se encuentra en forma natural en el medio ambiente como mineral. Para obtener el hierro necesario para producir acero se debe extraer el hierro del mineral. Los principales minerales de donde se extrae el hierro y en porcentaje de éste en ellos son: la hemetita (mena roja) 70% hierro, magnetita (mena negra) 72.4% hierro, siderita (mena café pobre) 48.3% hierro y la limonita (mena café) 60 – 65% hierro.

La mena café es la mejor para la producción de hierro, existen grandes yacimientos de este mineral en Estados Unidos y en Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar grandes cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran contenido de azufre.

En su mayoría, el proceso de obtención del hierro, osea, de su extracción del mineral se realiza dentro de un alto horno y al producto obtenido, es decir, el hierro obtenido se le conoce como arrabio; el arrabio tiene alto contenido de carbono. En general los altos hornos tienen un diámetro mayor a 8 m y llegan a tener una altura superior de los 60 m. Están revestidos de refractario de alta calidad. Para poder hacer posible la extracción del hierro son necesarios otros componentes que integran al conjunto que se encuentran dentro del alto horno cada integrante tiene su función específica, estos son: el coque, la piedra caliza y el aire. El coque y la piedra caliza, al igual que el mineral de hierro se extraen de minas y son transportados y preparados antes de que se introduzcan al alto horno para que tengan la calidad, el tamaño y la temperatura adecuada, esto se logra por medio del lavado, triturado y cribado de los tres materiales.

En el alto horno, el monóxido de carbono obtenido a partir del coque (carbón) actúa como un agente reductor para reducir los óxidos de hierro (principalmente Fe2O3) para producir arrabio bruto que contiene aproximadamente un 4% de carbono junto con algunas impurezas, de acuerdo con la reacción característica:

Fe2O3 + 3CO -------- 2Fe + 3CO2

El arrabio del alto horno se transfiere normalmente en estado líquido a un horno de fabricación de acero.

Los altos hornos pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La caliza, el coque y el mineral de hierro se introducen por la parte superior del horno por medio de vagones que son oleados en una tolva. Para producir 1000 toneladas de arrabio, se necesitan 2000 toneladas de mineral de hierro, 800 toneladas de coque, 500 toneladas de piedra caliza y 4000 toneladas de aire caliente.

Con la inyección de aire caliente a 550°C, se reduce el consumo de coque en un 70%. Los sangrados del horno se hacen cada 5 o 6 horas, y por cada tonelada de hierro se produce 1/2 de escoria.

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL CEMENTO

Cemento

El hormigón de cemento es el material de construcción más utilizado en el mundo. Edificios, puentes, túneles, represas, fábricas, pavimentos y otros. El hormigón de cemento consiste de cemento, agregados, agua, vacios de aire y a veces aditivos. El cemento Portland fue patentado por Joseph Aspdin en 1824. Es un pegamento instantáneo (mezclado con agua) que une agregados para hacer el hormigón de cemento

Producción de Cemento

Composición química del cemento

Productos químicos en la materia prima:

Caliza Sílica Alúmina Oxido de hierro

Durante la calcinación en el horno (kiln) se producen:

Silicato tricalcio (C3S) Silicato dicalcio (C2S)

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