UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN

FACULTAD:

ING. QUÍMICA Y METALÚRGICA

ESCUELA:ING. METALÚRGICA

CICLO: VII

ASIGNATURA:

DOCENTE:Ing.

TEMA:PROCESO DE OBTNCION DEL HIERRO

ALUMNO:CALDERÓN CAJALEÓN, líder Víctor

HUACHO-PERU2015

DEDICATORIA

El presente trabajo monográfico titulado

“PROCESOS DE FUNDICIÓN DEL HIERRO”

está dedicado especialmente hacia aquellas personas que

nos brindan de sus conocimientos que son nuestros

profesores, a nuestros seres queridos que por cosas del

destino no se encuentran hoy en día presente junto a

nosotros, también agradecer a nuestros padres ya que

hacen todo lo posible por guiarnos por el buen camino.

OBJETIVOS

Objetivos generales

Evaluar los procesos de obtención del hierro y su huso a través de la historia así como

sus elementos fundamentales y derivados del hierro propiamente dicho

Objetivos específicos

Identificar la importancia del hierro en al actualidad así como sus usos principales en

la vida diaria de los seres humanos

RESUMEN

Hace muchísimos años, el hierro era un metal raro y precioso. En la actualidad, el acero,

una forma purificada del mineral del hierro, se ha convertido en uno de los servidores más útiles

de la humanidad. La naturaleza proporcionó las materias primas como son: mineral de hierro, el

carbón mineral y la piedra caliza y el ingenio humano lo convirtió en un incontable número de

productos.

El acero puede hacerse lo suficientemente duro como para cortar el vidrio, plegable como el que

se encuentra en el sujetapapeles, flexible como el de los muelles, o lo bastante fuerte como para

soportar un esfuerzo unitario de 3445 MPa. Puede estirarse para formar alambres de .02 mm de

espesor o usarse para fabricar vigas gigantescas para construir edificios y puentes.

También es posible hacer que el acero sea resistente al calor, al frio, a la oxidación y a la acción

de sustancias químicas.

1.INTRODUCCIÓN

El hierro es un elemento químico de símbolo (Fe). Este metal de transición es el cuarto

elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo

el aluminio es más abundante. Es uno de los elementos más importantes del Universo, y el núcleo

de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo

magnético.

El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal.

Fundamentalmente se emplea en la producción de acero, la aleación de hierro más conocida,

consistente en aleaciones de hierro con otros elementos, tanto metálicos como no metálicos, que

confieren distintas propiedades al material.

Los aceros son aleaciones de hierro y carbono, en concentraciones máximas de 2,11% de carbono

en peso aproximadamente. El carbono es el elemento de aleación principal, pero los aceros

contienen otros elementos. Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en: acero bajo

en carbono, acero medio en carbono, acero alto en carbono, acero inoxidable y aceros al carbono.

El acero es indispensable debido a su bajo precio y dureza, especialmente en automóviles, barcos

y componentes estructurales de edificios, vehículos, sistemas de tuberías, motores, válvulas y

engranajes.

2.SIDERURGIA

Se trata del proceso que consiste en la extracción y la utilización de hierro (el elemento

químico cuyo número atómico es 26 A través de la siderurgia se puede conferir

diversos tratamientos al hierro para conseguir distintas aleaciones y tipos de minerales. En la

naturaleza, el hierro puede encontrarse como sulfuro, silicato, carbonato, hidróxido u óxido. De

este modo, el primer paso de la siderurgia es la explotación de las minas de hierro para obtener

este recurso.

La siderurgia, por lo general, trabaja con el hierro en forma de carbonato, hidróxido u óxido. Los

distintos procesos a los que se somete al hierro permiten obtener productos muy importantes a

nivel industrial, como es el caso del acero.

3.EL HIERRO

3.1. Principales minerales de los que se extraen el hierro son:

Tabla 1

Hematita (mena roja) 70% de hierro

Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro

Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro

Limonita (mena café) 60-65% de hierro

En la producción de hierro son necesario 4 elementos fundamentales

a. Mineral de hierro

b. Coque

c. Piedra caliza

d. Aire

El mineral de hierro, coque y la piedra caliza se extraen de minas y son transportadas y

preparadas al sistema en donde se producirá el arrabio, (el arabio es un hierro de poca

calidad).

Ala caliza el coque y el mineral d hierro se les prepara antes de introducirse al alto horno

para que tengan la calidad, el tamaño y la temperatura y cribado de los tres materiales.

4.PROCESOS PRODUCTIVOS DEL HIERRO

4.1.Se puede obtener los óxidos a partir de óxidos con más o menos impurezas. Los

principales minerales de hierro son (óxidos) pero también otros pueden ser oxidados

para lograr procesarlos

4.2.La producción de los óxidos de hierro se lleva a cabo en un horno denominado ALTO

HORNO. Apartar de una reacción química de reducción se desprende el oxígeno del

mineral y se libera el hierro

4.3.Para ellos se añaden al horno los minerales de hierro en presencia de coque y carbono de

calcio, CaCo3, que actúa como escorificarte

4.4.El arabio (o hierro fundido) producido en el alto horno contiene un nivel importante de

carbono para la producción de acero, por lo que debe ser refinado en horno básico de

oxigeno o convertidores para generar un acero fundido, que puede ser refinado

nuevamente

Figura 1: Procesos productivos del hierro

5.PROCESO DE OBTENCIÓN DEL HIERRO

Es el proceso tecnológico de la extracción del mineral de hierro empieza con las menas de hierro y otros materiales requeridos (mena: mineral metalífero, principalmente el de hierro, tal como se extrae del yacimiento y antes de limpiarlo). La mena principal usada en la producción de hierro y acero es la hematita (Fe203), otras menas incluyen la magnetita (Fe304), la siderita (Fe C 03?) y la limonita

Primero hay que sacar el mineral de la mina, que suele ser subterránea en el caso del mineral de hierro, aunque el desbordante crecimiento de la construcción ha multiplicado el aprovechamiento de las minas a cielo abierto; este tipo de mina genera un enorme impacto

Figura2: mina a cielo abierto

5.1.El hierro se obtiene del mineral por medio de ALTOS HORNOS, el hierro tal como se

obtiene del alto horno puede volverse a fundir y colar para darle cualquier forma, o bien

refinarse para transformarlo en acero o hierro forjado. Hoy en día los hornos pueden

producir entre 500 y 1200 toneladas de hierro por día.

5.2.El mineral se reduce a metal en el alto horno por medio del coque cargado con el

mineral, las impurezas se escorifican mediante la castina cargada también con el

mineral.

5.3.El aire inyectado a través del horno, se calienta previamente en estufas que constituyen

una parte importante de la instalación del alto horno. La combustión del coque

suministra el calor necesario, y el óxido de carbono formado por la combustión parcial

del coque, junto con el coque, producen el hierro. El hierro líquido y la escoria se

depositan en el fondo del horno, de donde se sacan periódicamente por medio de

sangrados.

El mineral, coque y castina se elevan desde el nivel del suelo al tragante del horno mediante dos vagonetas que se mueven sobre planos inclinados. Los materiales se pesan cuidadosamente con el fin de que se carguen en proporciones correctas, las cuales varían según sea el horno y la calidad de mineral usado. Las vagonetas descargan su contenido en el tragante y cae sobre la campana inferior al bajar la campana superior; de esta forma, al bajar la campana inferior entra dentro del horno el empleo de estas dos campanas impide que los gases llamas salgan al exterior por el tragante del horno cada vez que se carga. El aire caliente se inyecta por las toberas, cerca del fondo del horno. Los gases producidos se sacan a nivel próximo al tragante y a continuación se hacen pasar por el separador de polvo y por un lavador. Estos gases contienen nitrógeno, anhídrido carbónico y óxido de carbono. El óxido de carbono es combustible y puede quemarse para producir energía o calor. Aproximadamente un tercio de estos gases se emplea para calentar los recuperadores los cuales a su vez calientan el aire inyectado en el horno alto. Al quemarse los gases calientan los ladrillos y una vez calientes se suspende la circulación de los gases y en su lugar se hace pasar el aire que se ha de inyectar en el horno.

A medida que se forma el hierro y la escoria van cayendo en el crisol situado en el fondo del horno debido a que el hierro es más denso que la escoria, se deposita en el fondo, mientras que la escoria flota sobre el hierro fundido. Cerca del fondo del horno existen dos orificios. El más bajo, o piquera, sirve para sangrar el hierro y se tapa con bolas de arcilla disparadas mediante aire comprimido. El orificio superior o bigotera sirve para sacar la escoria y se cierra por medio de un tapón metálico. El hierro se sangra cada cuatro o cinco horas quitando el tapón de arcilla; la escoria se saca dos o tres veces entre cada dos sangrados de hierro. Muchas de las impurezas del mineral son recogidas y evacuadas con la castina fundida formando la escoria.

El hierro que sale del horno alto se conduce por canales a la cuchara, sobre dichos canales se coloca un espumador para separar la escoria y el verterla en una vagoneta. El hierro vertido en la cuchara se calienta a continuación en lingoteras, o bien se transporta en estado líquido a los hornos para fabricar acero. Algunas veces las escorias son apropiadas para la fabricación de cemento, pero la mayoría de los casos se descargan en los escoriales.

El hierro tal como sale del horno tiene de 3 a 4% de carbono y cantidades variable de silicio, azufre, fósforo y manganeso. Las cantidades de silicio y azufre se regulan entre ciertos límites con la conducción del horno pero el contenido de fósforo depende exclusivamente de las materias empleadas. El azufre y fósforo son dos de las impurezas más perjudiciales, y como quiera que la eliminación del azufre resulte difícil, excepto si se emplean tratamientos eléctricos especiales, es importante producir hierro con bajo porcentaje de azufre.

Los altos hornos consumen una enorme cantidad de energía, y producen muchos gases que terminan, en mayor o menor medida, en la emisión de gases que se difunden en la atmósfera circundante.

El hierro así obtenido contiene una gran cantidad de impurezas, entre ellas el carbono, que si excede cierta proporción, convierte a la aleación en frágil y muy dura.

Para eliminar las impurezas y el carbono en exceso se usan los convertidores, que mediante calentamiento e inyección de gases convierten la mezcla en acero, que no es más que hierro con carbono, al que se puede añadir la proporción deseada de otros elementos.

6.PRODUCTOS A PARTIR DEL HIERRO FUNDIDO

6.1.Pizas mecánicas :

6.1.1.Engranajes.

6.1.2.Rodamientos.

6.2.Chasis de bombas eléctricas.

6.3.Yunques, cazuela entre otros.