Producción del arrabio

MINERALES DE HIERRO

La fabricación del acero se inicia con la extracción de menas de hierro de alta calidad, ya sean de orígenes subterráneos u obtenidos a cielo abierto. El hierro, elemento principal para la fabricación del acero no se encuentra en estado puro en la naturaleza sino que se encuentra en diferentes estados de oxidación llamados minerales. Por ejemplo: la Magnetita (Fe304), la Hematita (Fe2O3), la Limonita, que es un hidróxido de hierro (FeO·OH nH2O) y la Siderita o carbonato de hierro (FeCO3).

Minerales de hierro

Actualmente, se utilizan minerales de hierro que antes de la segunda guerra mundial eran consideradas de “menor calidad” por su contenido disperso de hierro entre 25-30% en forma de Magnetita. Sin embargo, como las fuentes principales se habían agotado al finalizar la «Gran guerra» la Taconita se convirtió en la nueva fuente de obtención del hierro.

Una vez extraídos los minerales tal cual están en la naturaleza, estos son sometidos a diversos procesos para obtener el hierro que tienen en su estructura. La etapa siguiente después de la extracción consiste en triturar y filtrar los minerales para desechar los componentes no útiles, para lo que habitualmente se pueden emplear dos métodos:

  1. Imantación: Los minerales triturados se hacen pasar por un campo magnético aquellos productos que contengan hierro se separarán de las otras rocas.
  2. Separación por densidad: Una vez triturada la roca se sumerge en agua y por diferencia de densidades mena rica en hierro se separa y se deposita al fondo del recipiente.

Independientemente de cual sea el método utilizado, una vez realizada la separación del mineral de hierro, se somete a un proceso de aglomerado llamado peletización. Los pelets ricos en hierro se transportan a la planta siderúrgica donde se procesarán en el alto horno.

Pellets con alto contenido en hierro

ALTO HORNO

Un alto horno es básicamente un enorme cilindro de acero recubierto con ladrillo refractario y cargado con mena de hierro, coque, piedra caliza y aire caliente. De la mena se obtiene el hierro; el coque arde y aporta el calor para fundir la mena de hierro; el monóxido de carbono (CO) elimina el oxígeno del óxido de hierro; la piedra caliza se mezcla con las impurezas como el azufre y el fósforo para extraerlas como escoria; y el aire caliente proporciona el oxígeno necesario para que el coque arda.

Resultado de imagen para alto horno

En las operaciones realizadas en los altos hornos, las cantidades dosificadas de mena de hierro, coque y caliza, es denominada carga. Esta se introduce en contenedores guiados que se desplazan hasta la parte superior del horno, donde son vaciados. Se insufla aire caliente desde la parte inferior del horno forzando la combustión del coque a temperaturas de unos 1600ºC suficientes para fundir la mena que se va depositando al fondo del horno al tiempo que se añade más carga en la parte superior en un proceso continuo.

ZONAS DEL ALTO HORNO

El alto horno está dividido en 4 zonas principales donde ocurren diferentes reacciones a diferentes temperaturas:

1. Zona de precalentamiento (200-500ºC) : En esta zona se desprenden vapores de agua y azufre de los minerales por las temperaturas de 200 a 500ºC.

2. Zona de reducción (500-1400ºC): El CO que asciende de la parte inferior del alto horno interactúa con la mena de hierro separando el oxígeno y formando gases de CO2.

3. Zona de carburación (500-1400ºC) : La continua separación del oxígeno forma hierro metálico en estado puro. Sin embargo, el contacto directo del carbono proveniente del coque forma carburo de hierro (Fe3C) conocido también como arrabio o hierro bruto.

4. Zona de fusión (1400-1800°C): Las impurezas se combinan con la piedra caliza para formar una sustancia llamada escoria que flota encima del hierro bruto (1400-1800°C) por la diferencia de densidad. El arrabio se deposita en la parte inferior del horno y a determinados intervalos de tiempo se deja salir a un recipiente llamado torpedo que transporta el arrabio en estado líquido a la acería.

«Torpedo» recolectando arrabio líquido debajo del alto horno.

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