7.2 Procesos básicos de la siderurgia
El hierro constituye un 4,7% en masa de la corteza terrestre, es el elemento más abundante de la Tierra, ya que el núcleo terrestre está compuesto fundamentalmente por este metal.
El hierro se encuentra en forma de óxidos hidratados y sulfuros, siendo los minerales más importantes que lo contienen, la hematita (Fe203), la magnetita (Fe304), la siderita (FeC03) y la pirita (FeS2).
El procesamiento del hierro, consta básicamente de las siguientes fases:
- Trituración y mezcla con carbón coque.
- Purificación de la mezcla a temperaturas del orden de 1800ºC,
- Obtención de “hierro de primera fusión” o “arrabio”.
- Tratamiento del arrabio en “hornos de cúpula”. Eliminación de impurezas.
Las reacciones simplificadas que se dan en el proceso, se describen a continuación:
Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2
CO2 + C → 2 CO
FeO + CO → Fe + CO2
El hierro de primera fusión no se puede utilizar directamente en la industria por ser muy quebradizo debido a sus impurezas y poca resistencia ya que contiene excesivo carbón, del 2.2% al 4.5%., además de cantidades de silicio, magnesio y fósforo cuyos contenidos son muy variables. Sin embargo, una vez eliminadas las impurezas y combinado con pequeñas cantidades de carbono, se obtiene acero, cuyas propiedades varían en función de la cantidad de carbono y de otros elementos presentes en la aleación. Para la eliminación de las impurezas se utiliza piedra caliza (CaCO3). Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciona con las impurezas presentes y las elimina del hierro fundido como escoria.