EL HIERRO

EL HIERRO

1.- DEFINICION

Es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe y tiene una masa atómica de 55,6 u.

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; y es el primero más abundante en masa planetaria, debido a que el planeta en su núcleo, se concentra la mayor masa de hierro nativo equivalente a un 70%. El núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro yníquel en forma metálica, generando al moverse un campo magnético.

2.- CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).

3.- EL COQUE

El coque es un combustible sólido formado por la destilación de carbón bituminoso calentado a temperaturas de 500 a 1100 °C sin contacto con el aire. El proceso de destilación implica que el carbón se limpia de alquitrán, gases y agua. Este combustible o residuo se compone en 90 a 95% de carbono. Nitrogeno, oxígeno, azufre e hidrogeno están presentes en cantidades menores. Es poroso y de color negro a gris metálico. El coque se utiliza en grandes cantidades en altos hornos para la elaboración de hierro.

El coque es el residuo sólido, duro y poroso que resulta después de la destilación destructiva, o pirólisis, de determinados carbones minerales que poseen propiedades coquizantes, es decir, capacidad de transformase en coque después de haber pasado por una fase plástica, como en el caso de la destilación seca de la hulla o la descomposición de carbones bituminosos en ausencia de aire.

El coque se emplea como agente reductor para la fundición de hierro y como combustible. Tiene un color gris negruzco y un brillo metálico. Contiene fundamentalmente carbono, alrededor del 92%, siendo casi el 8% restante ceniza. El poder calorífico del coque es muy elevado, y por ello durante la Revolución industrial sustituyó al carbón vegetal como reductor y fuente de energía en los altos hornos. Facilitó el desarrollo de la industria siderúrgica, que dependía hasta entonces de un recurso muy limitado como es la leña

4.- ETAPAS DEL PROCESO.

El proceso de reducción del mineral de Hierro cuyo objetivo es la obtención de arrabio, se inicia desde la explotación y tratamiento de las materias primas, posteriormente éstas se someten a procesos de adecuación como la coquización y sinterización. Finalmente, el equipo característico del proceso es el Alto Horno, en el cual mediante la sucesión de reacciones químicas a altas temperaturas ocurre la reducción de los óxidos del mineral.

5.- DIAGRAMA GENERAL DEL PROCESO

Etapa de Coquización. Cuando un carbón es pirolizado térmicamente o destilado destructivamente (a altas temperaturas) sin entrar en contacto con el aire, se convierte en una gran variedad de productos sólidos, líquidos y gaseosos. La eliminación de la fase gaseosa hace que el proceso se denomine desgasificación de carbones, mientras que la obtención final del coque da origen al término carbonización o coquización.

La planta de Coquería tiene por objeto producir el coque metalúrgico mediante una destilación a altas temperaturas de la hulla o carbón mineral en hornos, sin presencia del aire.

La planta de Coquería está compuesta básicamente por:

La batería de hornos.

La planta de Subproductos.

6.- BATERIA DE HORNOS

El objetivo de la Batería es producir el coque para el alto horno denominado "Coque Metalúrgico" y de los gases obtener algunos subproductos.

El carbón óptimo para coquizar tiene aproximadamente 31% de materias volátiles y se obtiene de una mezcla de carbones.

Los carbones se reciben de tres clases con el fin de obtener un carbón apropiado:

40% de Carbón Alto Volátil (38-41% materia volátil)

20% de Carbón Medio volátil (30-33% materia volátil)

40% de Carbón Bajo Volátil (23-27% materia volátil).

La coquización se practica en hornos verticales tipo Koppers - Becker, en un proceso de calentamiento de dos tiempos. Esta batería posee dos partes denominadas lado coque y lado máquina, construidos en alto sílice y ladrillo silico - aluminoso en su mampostería refractaria; ladrillo común y material aislante en su mampostería estructural y soportados por una estructura metálica.

7.- SISTEMA DE CALENTAMIENTO DE LA BATERIA

La batería se calienta con gas de coque que es el mismo que ha sido depurado o limpiado en la planta de subproductos y que se recircula para ser utilizado como combustible y dador de la carga térmica que necesita la batería.

El gas entra por un sistema de tuberías hasta unos inyectores colocados en las cámaras de combustión para que se mezcle con aire que ha sido previamente precalentado en unos ductos con empaquetados de anillos llamado regenerador.

Luego de que se ha producido la mezcla gas - aire se produce una combustión formándose humos que tienen la función de calentar los hornos de manera uniforme.

En este calentamiento los gases circulan de un lado hacia el otro del horno por medio de una máquina llamada Torno de Inversión el cual se encarga de abrir y cerrar las boquillas de entrada del aire en un ciclo que dura 40 minutos ( 20 minutos en cada sentido ) . Este torno de inversión trabaja con un reloj temporizado

...