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Obtencion del hierro y del acero

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Obtencion del hierro y del acero

  1. 1. PROCESOS DE OBTENCION DEL HIERRO Y DEL ACERO
  2. 2. El hierro y su obtención <ul><li>El hierro (Fe) es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8 de la tabla periódica de los elementos (Peso atómico 55,85g/mol) y Punto de Fusión a 1536° </li></ul><ul><li>Es el segundo metal más abundante en la corteza terrestre (aproximadamente 5%) y es el cuarto de todos los elementos. Además, el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel. </li></ul><ul><li>También abunda en todo en el Universo, habiéndose encontrado meteoritos que lo contienen. </li></ul>
  3. 3. El hierro y su obtención <ul><li>Se encuentra formando parte de numerosos minerales, entre los que destacan la hematita (Fe2O3), la magnetita (Fe3O4), la limonita (FeO(OH)), la siderita (FeCO3), la pirita (FeS2), la ilmenita (FeTiO3), entre otros. </li></ul>
  4. 4. Historia <ul><li>Se tienen indicios de uso del hierro cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios. </li></ul><ul><li>Entre los siglos XII y X a.C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro (Edad de hierro) ( proceso de carburización) </li></ul><ul><li>A principios del siglo XVIII Abraham Darby construyó en Coalbrookdale un alto horno. Asimismo, el coque se empleó como fuente de energía en la Revolución Industrial. En este periodo la demanda de hierro fue cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en ferrocarriles. </li></ul><ul><li>Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear ampliamente el hierro como elemento estructural. </li></ul><ul><li>En el siglo XX fue un elemento vital para las reconstrucciones en periodos de postguerra. </li></ul>
  5. 5. Principales minerales de los que se extrae el hierro son: <ul><li>Para la producción de hierro y acero son necesarios 4 elementos fundamentales: </li></ul><ul><li>Mineral de hierro </li></ul><ul><li>Coque </li></ul><ul><li>Piedra caliza </li></ul><ul><li>Aire </li></ul>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
  6. 6. <ul><li>Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y prepararlos antes de que se introduzcan al sistema en el que se producirá el arrabio. </li></ul><ul><li>El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de carbón no está controlado y la cantidad de azufre rebasa los mínimos permitidos en los hierros comerciales. Sin embargo es el producto de un proceso conocido como la fusión primaria del hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales proceden. </li></ul><ul><li>- A la caliza, el coque y el mineral de hierro se les prepara antes de introducirse al alto horno para que tengan la calidad, el tamaño y la temperatura adecuada, esto se logra por medio del lavado, triturado y cribado de los tres materiales. </li></ul>
  7. 7. Mineral de hierro : El principal mineral de hierro es el hematitis, el cual cuando es puro contiene 70% hierro. Cuando este oxido de hierro contiene agua se denomina limonita, y contiene 60% de hierro cuando es puro. La magnetita se halla con menos abundancia. La siderita se a empleado como mineral, pero debido a su peque ñ o contenido en hierro no se emplea con frecuencia en la actualidad. Coque: El calor requerido para fundir el mineral en los hornos altos se obtienen de la combustión del coque. El coque es el residuo que queda después de calentar ciertos carbones en ausencia de aire. Es un material duro quebradizo y poroso, que contiene de 85% a 90% de carbono, junto con alto de cenizas, azufre y fósforo. La resistencia mecánica, fragilidad e impurezas del coque dependen del carbón empleado y del método de fabricación utilizado. Exciten dos maneras de hacer coque. En el procedimiento antiguo, en el cual las materias volátiles se destruían, se fabricaban en hornos de mufla sin aprovechar los subproductos destilados. En el proceso moderno se fabrica en retortas y se obtienen al mismo tiempo de los productos destilados muchos subproductos, tales como brea, amoniaco y benzol.
  8. 8. <ul><li>Comercial: </li></ul><ul><li>lingote de hierro, hierro colado gris, hierro forjado, etc. </li></ul><ul><li>Metal fundamental: se puede obtener en grandes cantidades ya sé colado o forjado. Su plasticidad, ya sea a temperatura ambiente o a altas temperaturas permite trabajarlo en frió o en caliente. La combinación de su resistencia mecánica con su plasticidad le hacen el metal más importante para la construcción de grandes estructuras variando el contenido de carbono y con tratamiento térmicos apropiados pueden variase sus prop. Desde muy blando a acero mecanizable del tipo empleado en piezas de metal prensado, alambre y materiales similares, a duro, acero resistente, apropiado para maquinas y herramientas en que se requiera gran resistencia mecánica y dureza. </li></ul>HIERRO
  9. 9. Características: <ul><li>Metal maleable </li></ul><ul><li>Tenaz </li></ul><ul><li>Color gris plateado </li></ul><ul><li>Propiedades magnéticas </li></ul><ul><li>Ferromagnetico a temperatura ambiente y presión atmosférica </li></ul>
  10. 10. Oferta: Principales productores Reservas Mundiales de mineral de Hierro Fuente: Secretaria de Economia (2008).
  11. 11. Oferta: Principales productores <ul><li>Se estima que la producción mundial de mineral de hierro en el año 2005 fue de 1.500 millones de toneladas, lo que equivale a unas 830 millones de toneladas de hierro contenido. </li></ul><ul><li>Cabe señalar que existen más de 50 países que producen mineral de hierro en el mundo, pero sólo seis de ellos representan más del 80 % de la producción (China, Brasil, Australia, Rusia, India y Ucrania) </li></ul><ul><li>En el año 2005, China ocupó el primer lugar como productor de mineral de hierro participando de un 24% de la producción mundial, a pesar de que dispone de reservas de baja ley de mineral. </li></ul><ul><li>Ahora bien, si se considera su aporte a la producción mundial de hierro contenido su participación fue de un 13% en el año 2005. Es por esta razón que China importa grandes volúmenes de mineral de hierro de mayores leyes desde Brasil, Australia, India y otros países. </li></ul>
  12. 12. Principales productores Principales empresas productoras de mineral de Hierro
  13. 13. Proceso productivo del Hierro <ul><li>Se puede obtener hierro a partir de los óxidos con más o menos impurezas. Los principales minerales de hierro son óxidos, pero también otros pueden ser oxidados para lograr procesarlos. </li></ul><ul><li>La reducción de los óxidos para obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado Alto horno. A partir de una reacción química de reducción se desprende el oxígeno del mineral y se libera el hierro. </li></ul><ul><li>Para ello se añaden al horno los minerales de hierro en presencia de coque y carbonato de calcio, CaCO3, que actúa como escorificante. </li></ul><ul><li>El arrabio (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 hornos básicos de oxígeno o convertidores para generar un acero fundido, que puede ser refinado nuevamente. </li></ul>
  14. 14. Proceso productivo del Acero
  15. 15. Proceso productivo del Acero <ul><li>De acuerdo al International Iron and Steel Institute, se estima que a nivel mundial un 65,4 % del acero producido en el año 2005 se obtuvo por hornos básicos de oxígeno; un 31,7% fue obtenido por la tecnología del horno de arco eléctrico y sólo un 2,9% por medio de otras tecnologías que en los próximos años quedarán obsoletas debido a su menor eficiencia productiva y compatibilidad medioambiental. </li></ul>
  16. 16. Tipos de Hornos <ul><li>Horno de Oxigeno Básico </li></ul><ul><li>Horno Eléctrico </li></ul><ul><li>Horno de Hogar Abierto </li></ul><ul><li>Horno de Cubilote </li></ul><ul><li>Horno de Arco electrónico </li></ul><ul><li>Horno de Refinación </li></ul><ul><li>Horno de Inducción </li></ul><ul><li>Horno de aire o Crisol </li></ul>
  17. 17. Demanda: Principales consumidores <ul><li>El consumo mundial de mineral de hierro no es medido directamente debido a los variados y complejos procesos de elaboración del hierro. </li></ul><ul><li>Existen indicadores alternativos como la producción de acero crudo, la producción de arrabio (pig iron) en altos hornos y la producción de hierro metálico obtenido por procesos de reducción directa, que muestran su evolución. </li></ul><ul><li>La producción de arrabio y hierro metálico son indicadores directos del consumo de mineral de hierro, en cambio, la producción de acero crudo es un indicador menos directo, debido a la utilización de chatarra como materia prima en los procesos de producción de acero por la tecnología del horno de arco eléctrico (Electric Arc Furnace). </li></ul>
  18. 18. Principales consumidores Importación de Países demandantes de Hierro
  19. 19. Usos y Aplicaciones <ul><li>El hierro es el metal más usado por la humanidad, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. Fundamentalmente se emplea en la producción de acero (98%), 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. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición. </li></ul><ul><li>El acero es indispensable debido a su bajo precio y dureza, principalmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios. </li></ul><ul><li>Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a cabo. </li></ul><ul><li>Entre los productos planos se distinguen las planchas de acero gruesas y revestidas y los productos laminados en caliente y frío. Entre los productos largos se pueden mencionar el alambrón, las barras para molienda, las barras de refuerzo, los perfiles livianos y pesados y otros tipos de barras. </li></ul>
  20. 20. Mercado del Hierro <ul><li>El precio de mineral de hierro se fija cada año por negociación directa entre productores y consumidores. En este sentido, existe la necesidad y mutuo interés de compradores y vendedores en mantener una relación comercial de largo plazo. </li></ul><ul><li>El productor de acero no puede arriesgar la estabilidad de las especificaciones técnicas de su producción de acero por minimizar en forma absoluta sus costos de suministro. </li></ul><ul><li>Los precios del mineral de hierro son fijados anualmente en negociaciones en las que participan los principales productores mundiales de hierro (CVRD, RTIO,BHPIO) y las principales compañías siderúrgicas. </li></ul><ul><li>Esta ronda de negociación de precios y su posterior fijación se constituye como la base de precios de referencia del mercado internacional. </li></ul>
  21. 21. Mercado del Hierro Principales compañías acereras en el Mundo
  22. 22. Productos que se obtienen LAMINA                                       Placa Tubería ornamental PTR Barra redonda Angulo Solera Pipe LAMINA PERFORADA Malla Rollos Flejes

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