Fundamento teórico
La aluminotermia es una técnica para obtener un metal con elevada pureza mediante reducción de un compuesto suyo, generalmente un óxido, con empleo de aluminio finamente dividido y consiguiente aumento de temperatura. La reducción con aluminio a alta temperatura de un óxido metálico (aluminotermia) es uno de los procesos más utilizados para la obtención de metales. A nivel industrial, el mineral usado para la obtención del metal correspondiente (mena) se encuentra en la naturaleza mezclado con constituyentes de rocas (ganga), por tanto en esta reacción es necesario añadir un fundente que facilite la formación de escorias para separar la ganga del metal puro, esto ocurre en la obtención de hierro en el alto horno. La acción reductora del Aluminio sobre los óxidos de otros metales, cuando la reacción se inicia en un punto, se desarrolla por sí sola, debido a que el calor de formación del Óxido de Aluminio es mucho mayor que el de la mayoría de los demás óxidos metálicos, referidos a la misma cantidad de oxígeno. A este proceso se le denomina Aluminotermia y es aplicable a la obtención de numerosos metales a partir de sus óxidos. Todos ellos deben tener un calor de formación menor que el del Óxido de Aluminio. La ventaja de este procedimiento, a pesar de ser caro por el empleo del Aluminio, estriba en que los metales resultantes quedan totalmente exentos de carbón, y es sabido que pequeñas cantidades de carbón en los metales o sus aleaciones les hacen perder sus mejores cualidades.
Cuestionario: 1. Escriba las ecuaciones químicas de ambos procesos determinando oxidantes y reductores
Obtención del Hierro por aluminotermia
Fe2O3 [s] + 2 Al[s] + 3 Mg[s] Al2O3 [s] + 4 Fe[s] + 3 MgO[s] Reductores: Al, Mg: Oxidantes: Fe
Obtención del boro por aluminotermia
Na2B4O7 x 10H2O[s] + Calor Na2B4O7 [s] + 10H2O[v] Na2B4O7 [s] + Calor 2NaBO2 [S] + B2O3 [s] 4BaO2 [s] + 2 B2O3 [s] + 4 Al[s] + 4 Mg[s] 4BaO[s] +2Al2O3 [s] + 4B[s] +4 MgO[s] Oxidantes: B: Reductores: Al, Mg 2. Usos del hierro
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El hierro es un material utilizado para diversas finalidades. Por ejemplo, como elemento metálico moldeable, puede asignársele diversas funciones. Sus características lo hacen uno de los metales más utilizados y demandados en el mercado, a lo largo y ancho del mundo entero.
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En el ámbito de la industria el hierro es utilizado para realizar diversas estructuras, tales como rejas para puertas y ventanas, estanterías o soportes para las mismas. Diversos muebles, escaleras, juegos de comedor como mesas y sillas, o bien para las bases de las mismas, son otras de las muchas elaboraciones con base férrica.
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Al mismo tiempo, el hierro es utilizado para la fabricación de diversas maquinarias industriales que se utilizan para realizar determinados trabajos en particular. Un ejemplo son los montacargas, que deben levantar y bajar diferentes contenidos de gran volumen y peso.
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En la agricultura, el hierro es utilizado para que las plantaciones se desarrollen adecuadamente y puedan proporcionar los nutrientes esenciales al hombre.
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Además, en la industria automotriz, no sólo sirve para la elaboración de piezas componentes de los motores, sino también para otras partes correspondientes al cableado y al rodamiento del vehículo. Esto se debe a sus características correspondientes a la conducción de electricidad y resistencia a elevadas temperaturas.
3. Métodos industriales para la obtención del hierro Método directo para fabricar hierro y acero a partir del mineral, sin producir arrabio.
En este proceso se mezclan mineral de hierro y coque en un horno de calcinación rotatorio y se calientan a una temperatura de unos 950 ºC. El coque caliente desprende monóxido de carbono, igual que en un alto horno, y reduce los óxidos del mineral a hierro metálico. Sin embargo, no tienen lugar las reacciones secundarias que ocurren en un alto horno, y el horno de calcinación produce la llamada esponja de hierro, de mucha mayor pureza que el arrabio. También puede producirse hierro prácticamente puro mediante electrólisis haciendo pasar una corriente eléctrica a través de una disolución de cloruro de hierro. Ni el proceso directo ni el electrolítico tienen importancia comercial significativa.
Proceso de Peletización del Hierro
El proceso productivo se inicia con la extracción del mineral de hierro desde las minas en el norte de nuestro país (III y IV regiones).
Si el mineral posee bajo contenido de impurezas (principalmente fósforo y azufre), puede ser utilizado para carga directa a Altos Hornos, requiriendo sólo tratamientos de molienda y concentración. Este es el caso de Mina El Romeral. Si, por el contrario, el contenido de impurezas es relativamente alto, se realiza también la molienda y concentración, pero requiere además de un proceso químico de peletización, donde se reducen significativamente dichas impurezas. Este es el caso de las minas Los Colorados y El Algarrobo, en que el mineral se transporta por vía férrea hacia la Planta de Pellet de Valle del Huasco.
Bibliografía:
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