Pirometalurgia Del Hierro

Pirometalurgia del hierro

La hematita, Fe2O3, y la magnetita, Fe3O4, son dos minerales donde el hierro se encuentra como óxido y es mediante el proceso de la pirometalurgia que se puede obtener este elemento. La reducción del hierro ocurre en un “alto horno”, que consiste en un reactor químico capaz de trabajar de manera continua.

El alto horno se carga por la parte superior con una mezcla de mena de hierro, coque y piedra caliza. El coque sirve como combustible, es decir, entrega la energía necesaria para producir las altas temperaturas y además aporta los gases reductores CO y H 2. La piedra caliza, CaCO 3, sirve como fuente de CaO, que reacciona con los silicatos y otras sustancias para formar la escoria. Otra materia prima importante es el aire, ya que se requiere para la combustión del coque. Nótese la diferencia de temperatura en las diferentes partes del alto horno. El proceso químico que ocurre es el siguiente: 1. En el horno el oxígeno reacciona con el coque y se forma monóxido de carbono, liberándose energía calórica.

C(s) + O2(g)  2 CO(g) 2. El vapor de agua reacciona con el carbono, produciendo monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción es endergónica y además sirve para regular la temperatura en el alto horno. H2O(g) + C(s)  CO(g) + H2(g) 3. Estos dos gases (CO y H 2) son los encargados de reducir los óxidos de hierro (Fe3O4) a hierro metálico. Fe3O4(s)+ 4 CO(g)  3 Fe(s)+ 4 CO2(g) Fe3O4(s)+ 4 H2(g)  3 Fe(s) + 4 H2O(g) El hierro fundido se acumula en la base del alto horno y sobre él queda una capa de escoria que impide que el hierro reaccione con el oxígeno que entra. La mayor parte del hierro que se obtiene se ocupa en la preparación del acero. 4. La piedra caliza por efecto de la temperatura se descompone en óxido de calcio y anhídrido carbónico, tal como lo expresa la ecuación: CaCO3  CaO + CO2 El óxido de calcio reacciona con el óxido de silicio, que generalmente se encuentra presente en los minerales de hierro, y se forman silicatos de calcio: SiO2 + CaO  CaSiO3 El silicato de calcio es fundido debido a las altas temperaturas del horno y, dado que es menos denso que el hierro, flota sobre él. Otros óxidos no metálicos se mezclan con el silicato de calcio y forman la escoria, la que puede ser removida fácilmente.