TEMA 2:
SIDERURGIA
¿ QUE ES LA SIDERURGIA?
Se denomina siderurgia (del griego σίδερος, síderos, "hierro") a la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de susaleaciones. El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas.
El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos.
Los procesos básicos de transformación son los siguientes:Óxidos -> hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe3O4)Hidróxidos -> LimonitaCarbonatos -> Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)
Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas. Parte de la ganga puede ser separada del mineral de hierro antes de su envío a la siderurgia, existiendo principalmente dos métodos de separación:
Imantación: consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magnética.
Separación por densidad: se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este método es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderúrgico.
Una vez realizada la separación, el mineral de hierro es llevado a la planta siderúrgica donde será procesado para convertirlo primeramente en arrabio y posteriormente en acero.
Proceso de producción
El acero es una aleación de hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de hierro es reducido o fundido con coque y piedra pómez, produciendo hierro fundido que es moldeado como arrabio o conducido a la siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de aceración, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como azufre y fósforo, al mismo tiempo que algunos elementos como manganeso, níquel, hierro o vanadio son añadidos en forma de ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.
En las instalaciones de colada y laminación se convierte el acero bruto fundido en lingotes o en laminados; desbastes cuadrados (gangas) o planos (flog) y posteriormente en perfiles o chapas, laminadas en caliente o en frío.
Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.
- Hornos de coque: obtener del carbón coque y gas.
- Altos Hornos: convertir el mineral en hierro fundido
- Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero
- Moldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundición de acero)
- Trenes de laminación desbastadores: reducir el tamaño de los lingotes produciendo bloms y slabs
- Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente
- Trenes de laminación en frío: chapas y flejes
REACCIONES
C + O ₂ ⇛ CO ₂
CO ₂ + C ⇛ 2 CO Gas activo para la reducción.
La carga (mineral, fundente y combustible) se seca, va descendiendo y en contra corriente
ascienden los gases ricos en CO. En la parte superior de la cuba reaccionan reduciendo al
mineral.
REDUCCION INDIRECTA
3Fe ₂ O ₃ (Hematita) + CO ⇛ 2 Fe ₃ O ₄ (Magnetita)+ CO ₂
Fe ₃ O ₄ (Magnetita) + CO ⇛ 3 FeO (Wustite) + CO ₂
FeO (Wustite) + CO ⇛ Fe + CO ₂
Por debajo de 983 ℃ solo el CO reduce el FeO; a temperaturas superiores a 983 ℃, el C
reduce al FeO. Esencialmente, el CO gaseoso a altas temperaturas tiene una mayor atracción
por el oxígeno presente en el mineral de hierro (Fe ₂ O ₃) que el hierro mismo, de modo que
reaccionará con él para liberarlo. Químicamente entonces, el hierro se ha reducido en el
mineral.
REDUCCION DIRECTA : Parte baja de la cuba.
Fe ₂ O ₃ + 3 C0 ⇛ 2 Fe + 3 CO ₂ o 2 Fe ₂ O ₃ + 3 C ⇛ 4 Fe + 3 CO ₂
Fe O + CO ⇛ Fe + CO ₂ o 2 Fe O + C ₂ o 2 Fe O + C o 2 Fe O + C ⇛ 2 Fe + CO 2 Fe + CO 2 Fe + CO ₂
La piedra caliza se disocia por el calor:
CO ₃ Ca ⇛ Ca O + CO ₂ los óxidos de calcio y manganeso reaccionan con la sílice para
formar la escoria. SiO ₂ + CaO ⇛ SiO ₃ Ca SiO ₂ + MnO ⇛ SiO ₃ Mn
En la zona del vientre, el hierro se encuentra en estado pastoso, en el etalaje, se produce la
fusión final y el hierro absorbe carbono.
⃟ El Alto Horno es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del
mineral. Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para
liberar el hierro.
BIBLIOGRAFIA:
http://www.frt.utn.edu.ar/tecnoweb/imagenes/file/mecanica/Alto%20Horno_%20Alumno.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Siderurgia
https://www.youtube.com/watch?v=PkUBA9bJdvQ
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