El Hierro

Trabajo Práctico: El Hierro

El Hierro

El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre y el segundo metal después del aluminio.

Se conoce desde la Prehistoria, donde da nombre a un período, la edad del hierro en el que se extendió su uso y el trabajo con este metal.

Algunas de sus propiedades son:

• Es de color gris, mas azulado en estado puro.

• Su temperatura de fusión es 1.535 °C.

• Es un metal blanco, maleable y dúctil.

• Se magnetiza fácilmente a temperatura ambiente.

• Expuesto al aire humano se oxida fácilmente, se cubre de herrumbre y puede llegar a agujerearse.

Es el metal más importante para la actividad humana debido a que se emplea en multitud de aplicaciones, así como otras aleaciones derivadas de él (acero). En torno a este metal se levanta toda una serie de industrias destinadas a su extracción y transformación, y a la fabricación de todo tipo de herramientas, maquinaria pesada, etcétera.

Su importancia en la economía mundial es significativa, y las industrias relacionadas con él, son el motor de los países más industrializados. Los principales productores son Rusia, Brasil, China, India, Australia, Estados Unidos y Canadá.

La extracción del Hierro

En general, llamamos metalurgia a todos los procedimientos de extracción y transformación de los metales.

A la metalurgia del hierro se le denomina siderurgia, e incluye la extracción y preparación del hierro y de sus aleaciones.

De modo industrial solo resulta rentable extraerlo de aquellos minerales que tienen una mayor concentración de este elemento, como la limonita, la siderita, la magnética, el oligisto (sobre todo una de su variedades, el hematites) y la pirita.

Para extraer el hierro se muelen, en primer lugar, las rocas que forman el mineral. Las piedras, una vez pulverizadas, se lavan con agua para eliminar restos de otros minerales, hasta formar una especie de barro pastoso. Este barro se bate por medio de aire a presión. De esta forma, las burbujas arrastran todo el polvo y las pequeñas piedras que hayan quedado, mientras que el hierro, al ser más pesado, se deposita en el fondo.

El material que se obtiene, desmenuzado en forma de bolitas, posee una concentración de hierro próxima al 70%. Para llegar a obtener índices superiores de concentración hay que refinar este material.

La fundición

El material obtenido después de triturar y lavar los minerales debe llevarse al alto horno para obtener una mayor concentración. Un alto horno recibe este nombre por sus grandes dimensiones, ya que puede llegar a tener una altura de 80 metros. Por la parte superior del horno se introduce el material, el cual, a medida que va descendiendo y por efecto de las altas temperaturas, se descompone en los distintos materiales que lo forman. En la parte inferior del horno, por un lado, se recoge el arrabio y, por otro, la escoria, o material de desecho.

La fundición es una aleación de hierro con un contenido en carbono superior al 1,7 %. Se obtiene directamente a partir del arrabio procedente del alto horno, tras dejarlo enfriar en moldes. Se utiliza para fabricar bancadas de maquinaria, elementos de soporte, guías, tapas de alcantarillas, etcétera. La fundición es un material muy duro, pero muy frágil, por lo que se debe someter a tratamientos posteriores que mejoran sus cualidades.

Tipos de hornos para producir acero de alta calidad

Horno Bessemer

Es un horno en forma de pera que está forrado con refractario de línea ácida o básica. Este se carga con chatarra fría y se le vacía arrabio derretido, posteriormente se le inyecta aire a alta presión con lo que se eleva la temperatura por arriba del punto de fusión del hierro, haciendo que este hierva y elimine sus impurezas, quedando acero de alta calidad.

Horno básico de oxígeno

Es un horno muy parecido al Bessemer, con la gran diferencia que en lugar de inyectarle aire se le inyecta oxígeno a presión, con lo que la temperatura se eleva más y en menor tiempo.

La carga de este horno es 75% de arrabio, procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal.

Es considerado el sistema más eficiente para la producción de acero de alta calidad.

Horno de hogar abierto

Es el horno más popular para la producción de acero, tiene un fondo poco profundo y la flama da directamente sobre la carga. Están recubiertos, por lo general, por línea básica de refractario, pero también existen los que están recubiertos con línea ácida (ladrillos con sílice y paredes de arcilla).

Su combustible puede ser gas, brea o petróleo. Son cargados con arrabio en su totalidad o con la combinación de arrabio y chatarra de acero. Por lo regular, estos hornos tienen chimeneas laterales las que sirven para expulsar los gases y para calentar al aire y al combustible.

Horno de arco eléctrico

Por lo regular estos hornos solo se cargan con chatarra de acero de alta calidad, están recubiertos con ladrillos de la línea básica y se les inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.

Son utilizados para la fusión de aceros para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la temperatura o inoxidables. Por lo general son los más comunes en industrias de tamaño mediano o pequeño, donde la producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.

Horno de refinación

Estos hornos pueden ser de varios tipos, en realidad puede ser cualquier horno al que por medio de aire u oxígeno se obtenga hierro con carbón controlado.

Horno de inducción

Utilizan

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