Obtención del Hierro: "Metales Ferrosos"

METALES FERROSOS

A través de la historia el hombre a tratado de mejorar las materias primas, añadiendo materiales tanto orgánicos como inorgánicos, para obtener los resultados ideales para las diversas construcciones.

Dado el caso de que los materiales mas usados en la construcción no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. Pero esto no basta para alcanzar las condiciones optimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se someten a ciertos tratamientos con el fin de  hacer una aleación que reúna una serie de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos.

Los metales más utilizados son los ferrosos o férricos que tienen como base EL HIERRO, si observamos a nuestro alrededor comprobamos que la mayor parte de los objetos que nos rodean tienen en mayor o menor grado, partes fabricadas con metales ferrosos (HIERRO, ACERO y FUNDICIÓN)

 Su característica es que tienen una superficie brillante, aunque la mayor parte de ellos suelen oxidarse con suma facilidad. Conducen muy bien el calor y la electricidad, se imanta fácilmente. Tienen una gran dureza.

El hierro, técnicamente puro, es decir, con menos del 0,008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, cuyo peso específico es de 7,87. Funde a 1.500 ºC, reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo cual permite forjarlo y moldearlo con facilidad. La temperatura de fusión baja cuando está maleado con carbono, siendo entonces de 1.145 ºC.

En la industria, los metales ferrosos han tenido y siguen teniendo una aplicación muy amplia, que va desde la fabricación de herramientas y máquinas – herramientas  hasta la propia construcción de sus instalaciones.

MINERALES DE HIERRO

Son abundantes los compuestos naturales esparcidos sobre la tierra, pero de todos ellos no es económicamente conveniente la extracción industrial del metal.

En estos minerales, además del compuesto útil de hierro llamado MENA, existen una cierta cantidad de otros compuestos minerales que constituyen en conjunto lo que se conoce con el nombre de GANGA, y está constituido por arena, arcilla y compuestos de cal; es la parte inútil que acompaña al mineral y debe tratarse de separar previamente. Además existen compuestos de azufre y de fósforo que portan estos elementos y que luego pasan al hierro como impurezas perjudiciales.

Los metales se encuentran en la naturaleza en dos formas: libres, como la plata o el cobre, y combinados con otros elementos químicos. El hierro pertenece a esta última clase, ya que aparece combinado generalmente con oxígeno o azufre.

Las formas más comunes de minerales de hierro en la naturaleza son:

• El oligisto (Fe₂O₃), que contiene entre un 60 % y un 70 % de hierro y que es el más utilizado;
• la magnetita (Fe₃O₄), que es el más difícil de trabajar por lo que con frecuencia se la transforma en oligisto por medio de calcinación;
• los sulfuros de hierro, o pirita, que no tienen mucha utilidad ya que su contenido de azufre produce efectos no deseados.

A pesar de la abundancia de mineral de hierro en la naturaleza sólo se aprovechan dos tipos en la industria: los óxidos y los carbonatos.

Los minerales son:

MINERAL	NOMBRE	OTROS NOMBRES O VARIEDADES	PROPORCIÓN EN HIERRO DEL MINERAL PURO (%)	CARACTERÍSTICAS
OXIDO	MAGNETITA		70 a 72,4	Se lo llama óxido magnético, por su magnetismo se lo llama tambien piedra imán. Color gris - negro
OXIDO	HEMATITA	HEMATITES ROJA - OLIGISTO	70 %	Se presenta en masas terrosas de color rojizo.
OXIDO	LIMONITA	HEMATITES PARDA OCRES	60 %	Óxido férrico hidratado. Masas terrosas variable del pardo al amarillo (ocre)
CARBONATO	SIDERITA	SIDEROSA HIERRO ESPÁTICO	48 %	Debe calcinarse previamente en un horno de horno de cuba para pasarlo a óxido de hierro. Color blanco.

Tratamientos de los minerales 

Para que un mineral sea aprovechable es necesario que su ley mínima (contenido mínimo de hierro) sea del 30%.

Los yacimientos pueden ser a cielo abierto (cuando están sobre la superficie o cerca de ésta), de donde se los extrae con palas mecánicas, o bien yacimientos profundos, en cuyo caso es necesario excavar túneles y galerías elevando el mineral con montacargas hasta la superficie.

Para que puedan ingresar al horno donde se va a separar el hierro, son necesarias varias condiciones previas: que los trozos tengan tamaño adecuado y que se encuentren al estado de óxidos y privados de agua.

A tales fines se les hace seguir un proceso que comprende varias etapas:

1.  Rotura con masas o martillos neumáticos de los grandes bloques extraídos; esta operación puede realizarse sobre cintas o cadenas continuas donde los operarios se encuentran ubicados a ambos lados, realizándose también aquí un lavado con chorros de agua

2.   Reducción del tamaño (molido), de acuerdo a lo requerido para el buen funcionamiento del horno. En estas operaciones pueden intervenir cilindros trituradores, estriados o con dientes a mandíbulas, tambores excéntricos, etc.

3.      Separación magnética. Se aplica especialmente cuando el mineral es pobre. Hay un tambor electromagnético que atrae las partículas de mineral dejando caer las porciones con mucha ganga. Hay un rodillo rascador que separa las porciones ricas que continúan adheridas. EL mineral pulverizado puede aglomerase con un cemento adecuado (cal o coque)  y formar calentándolo trozos o briquetas.

4.     Los minerales de hierro formados por carbonato, deben calcinarse en presencia de aire (tostación) para transformarlos en óxido

 Finalmente el material así preparado es depositado en una gran playa desde donde será luego cargado para alimentar el alto horno. En esta playa también se encuentran los otros materiales necesarios, el carbón de coque y la piedra caliza.

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OBTENCIÓN DE HIERRO Y ACERO