Minerales

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

CIENCIA DE MATERIALES II

“Minerales empleados en la fabricación de acero”

PROFESOR: Dr. Luis Béjar Gómez

POR: ISMAEL GARCIA PEREZ

MATRICULA: 1214841J

TERCER MODULO SECCION A

INTRODUCCION

El fierro se empezó a utilizar durante el IV-III milenio de antes de nuestra Era, cuando el hombre juntaba las meteoritas de fierro y hacía con ellos adornos, artefactos para la caza y el trabajo. En aquel tiempo los anillos de fierro se apreciaban más que los de oro, y los ejes de fierro para carruajes solamente se los podían permitir los faraones egipcios. Durante el primer milenio de nuestra era se empezó a fundir el fierro de menas y después de la edad de bronce vino la edad de fierro. Con el desarrollo de la metalurgia, los hornos pequeños, en los cuales se fundían pedazos de fierro con leña, cambiaron a los hornos grandes los cuales ya fundían con carbón de coque el fierro colado de diferentes menas de fierro.

El hombre a partir del fierro colado aprendió a fundir el acero, y en el siglo XX empezó a obtener acero inoxidable de alta calidad, duro y resistente a ácidos e hidróxidos, por medio de la adición de metales ligeros - manganeso, cromo, titanio, vanadio, níquel, cobalto, boro, wolframio, molibdeno, niobio y tantalio.

El consumo de metales ferrosos desde el siglo XVI a mediados del siglo XX creció en 5 mil veces. El peso general de los metales ferrosos incluidos en máquinas, construcciones, medios de transporte y artículos domésticos, en la actualidad es de 6 mil millones de toneladas. La producción mundial de menas de hierro en la actualidad llega a 1 mil millones de toneladas y al final de la centuria se doblará. Estas cifras superan a las de todos los demás metales tomados conjuntamente.

Es este apartado analizaremos los tipos de minerales con los cuales se fabrica el acero al carbono, veremos también la cantidad de fierro en estos minerales, su composición química y los territorios donde este yacimiento abunda. Primero abundaremos los minerales más frecuentes y de mayor importancia para la producción de acero, después veremos otras variedades de estos minerales.

El hierro es uno de los metales que más abunda en la Naturaleza, donde aparece forma de óxido, carbonato, sulfuro o silicato. En rarísimas ocasiones se presenta en estado nativo. El hierro ocupa el cuarto lugar entre los cuerpos simples que forman la corteza terrestre, con un 5,08 %, precedido por el Oxígeno, el Silicio y el Aluminio.

Solamente cuatro minerales se pueden utilizar industrialmente en la actualidad: tres óxidos que se conocen generalmente con los nombres de magnetita, hematites y limonita, y el carbonato denominado siderita.

En algunos casos, se utiliza como materia prima para fabricar el hierro los residuos de la tostación de piritas. Para los silicatos, todavía no se ha descubierto un procedimiento para extraerles el hierro.

Las principales características de los minerales de hierro son las siguientes:

Denominación Fórmula química Riqueza teórica en hierro en % Peso específico Color más frecuente

Magnetita Fe3O4 72,4 5,0 Negro gris

Hematites Fe203 70,0 4,9 Rojo

Limonita 2 Fe2O3 3 H2 0 60,0 4,5 Amarillo rojizo

Siderita Fe CO3 48,3 3,7 Pardo

Normalmente, se consideran ricos en hierro, los que tienen más de un 55 % de Fe y pobres los de un contenido inferior al 30 %.

Los principales factores que determinan o influyen en la posibilidad de explotar los yacimientos de mineral de hierro, son los siguientes:

• Situación geográfica.

• Riqueza del mineral.

• Reservas del yacimiento.

• Composición y naturaleza de la ganga.

• Condiciones físicas, principalmente porosidad o compacidad.

• Grado de pureza (contenidos en P y S principalmente).

• Grado de humedad y de elementos volátiles, agua combinada y CO2 que suelen contener.

a) Magnetita (óxido ferroso- férrico)

Es uno de los minerales más ricos en hierro que hay en la Naturaleza, por detrás de la wustita (FeO) que es más rara de encontrar, ya que solo aparece en ambientes que estuvieron expuestos a condiciones reductoras; y, si no fuera acompañado de impurezas, su composición sería de 72,4 % de hierro y 27,6 % de oxígeno si no estuviera acompañado de impurezas; pero en algunas ocasiones, debido a la gran proporción de ganga, el mineral de magnetita, se presenta sólo con 25 a 50 % de hierro.

La magnetita es un mineral muy duro, de color pardo, casi negro, posee un brillo ligeramente metálico y cristaliza en el sistema cúbico. Por atraer a la aguja imantada y por poseer propiedades magnéticas, recibe el nombre de magnetita.

Con frecuencia, la magnetita aparece asociada, en ciertas rocas ígneas, con cantidades apreciables de cromo, titanio y cinc, formando cromita, ilmenita y frankilita, y a veces se presenta en las arenas de las playas mezclada con la ilmenita o hierro titanado.

Por su difícil reducción, generalmente se somete la magnetita a una calcinación oxidante antes de su carga en los hornos altos, que transforma el Fe3O4 en Fe2O3. Su magnetismo se aprovecha en ocasiones en la concentración por medios magnéticos.

Es característico que este material tenga propiedades magnéticas en su estado puro. Como mineral: junto con la hematita es una de las menas más importantes, al contener un 72% de hierro (es el mineral con más contenido en hierro).

Es frecuente en ambientes de tipos diversos. Hay gran abundancia de este material en la zona de Kiruna, Suecia aunque también se encuentra en gran cantidad en Alemania, Finlandia, Montes Urales, Rumania y Estados Unidos de Norteamérica Los yacimientos más importantes se encuentran en Suecia, Norteamérica, Rusia, Argelia y Australia.

b) Hematites (Óxido férrico)

Es el mineral de hierro más abundante, y el más importante porque además de su abundancia, tiene un buen comportamiento en el horno para fabricar arrabio o fundición.

Tiene la apariencia de un metal brillante pero cuando se pone en agua, la colorea de un rojo sangre. Es esta propiedad la que le ha dado su nombre que provee del griego “Haimatites” derivado de “Haima” (sangre). A menudo, es nombrado oligisto pero no hay que confundirlos ya que éste último es el heliotropo.

Las más grandes cantidades de hematita se encuentran en las rocas sedimentarias, generalmente en forma de capas muy finas de cuarzo, o cuarzo criptocristalino. Su fórmula química es Fe2O3 y, aunque teóricamente tiene un 70 % de Fe y un 30 % de O2, en la práctica posee de 50 a 68% de Fe.

Nos encontraremos seis tipos principales de este mineral:

 Hematites roja ordinaria: Es de color rojo o morado y es la más abundante, además, es el más codiciado de los minerales de hierro por su gran riqueza en metal, elevada pureza y relativa facilidad de reducción. El óxido férrico anhidro es conocido también con el nombre de hematites roja, porque, al ser rayado este mineral con un objeto duro, da siempre una raya de color rojo característico, siendo el polvo que se desprende también de color rojo.

 Hematites roja micácea: Aparecen como masas retorcidas muy características.

 Hematites roja oolítica: Contiene pequeños granos de mineral, con ganga arcillosa.

 Hematites roja terrosa: Cuando está mezclado con arcillas y se usa para pinturas.

 Hierro oligisto: Es de color negro brillante y aparece mezclado con la hematites roja y la magnetita.

 Hierro especular: Constituido por delgadas capas brillantes de carácter laminar.

Los buenos especímenes de la hematita vienen de Inglaterra, México, El Brasil, Australia y Superior de lago región del Estados Unidos y Canadá.

c) Limonita (Óxido férrico tri-hidratado)

La limonita es un mineral del grupo IV (óxidos). Es un tipo de óxido férrico hidratado, también llamado hematites parda, con tres moléculas de agua. La limonita, contiene un 60 % de hierro y 40 % de oxígeno. En la práctica el hierro va desde un 30 hasta un 56 %.

Es un material muy común en zonas oxidadas con depósitos con minerales de hierro. Se origina por la descomposición de muchos minerales de hierro, especialmente la pirita.

De color pardo oscuro a pardo amarillento con frecuentes irisaciones rojo-amarillentas, opaco y el brillo depende de la variedad, suele ser submetálico terroso. Se clasifican en cuatro tipos:

 Limonita ordinaria: Es blanda, mancha los dedos y al rayarla, aparece una raya de color pardo amarillento. Las más arcillosas, son conocidas como ocres amarillos. Puede aparecer tanto con una alta pureza, como casi completamente impurificado.

 Limonitas estalactítica: Mineral de estructura fibrosa y forma esférica. Posee un brillo metálico superficial y su color es negruzco o pardo.

 Limonita oolítica: Aparece en granos con forma de guisante, acompañados por un material calcáreo, silicioso o arcilloso. Son de muy baja reducción, y su riqueza es baja y varía entre un 28 y un 36 % de hierro.

 Limonita terrosa de lagos y pantanos: Son limonitas terrosas de formación reciente, producidos por depósitos de aguas ferruginosas. Ocupan, normalmente, grandes extensiones de bajo espesor (<50 cm.). A veces aparecen en masas y su color varia del pardo al negro. Su explotación es fácil y barata. Suelen contener mucha

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