Horno

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Horno

  1. 1. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>Proceso siderúrgico </li></ul><ul><li>Conjunto de operaciones que es preciso realizar para llegar a obtener un metal férreo. </li></ul><ul><li>Abarca desde la extracción del mineral de hierro hasta la fabricación final de un producto comercial. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  2. 2. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>MATERIAS PRIMAS </li></ul><ul><li>Minerales de hierro : </li></ul><ul><ul><li>Magnetita:Fe3O4 </li></ul></ul><ul><ul><li>Hematites: 2Fe2O3·3H2O </li></ul></ul><ul><ul><li>Siderita: FeCO3 </li></ul></ul><ul><ul><li>Pirita:FeS2 </li></ul></ul><ul><li>Una vez triturado el mineral, la mena se separa de la ganga aprovechando sus diferentes densidades o las propiedades magnéticas. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  3. 3. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>MATERIAS PRIMAS </li></ul><ul><li>Carbón de coque: </li></ul><ul><li>Función: combustible y reductor. </li></ul><ul><li>Se obtiene a partir de carbones de hulla. Se tritura la hulla y se introduce en los hornos de coque. El coquizado consiste en calentar por encima de 1000ºC en ausencia de aire durante 16h, la materia volátil se desprende y los granos de hulla se aglutinan. </li></ul><ul><li>Fundentes: </li></ul><ul><li>Caliza y cuarzo. </li></ul><ul><li>Función: reducir el punto de fusión de las impurezas y reaccionar con ellas, formando la escoria. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  4. 4. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>OBTENCIÓN DEL ARRABIO </li></ul><ul><li>El proceso tiene lugar en un alto horno , constituido por dos troncos de cono unidos por sus bases. </li></ul><ul><li>En él se introducen: </li></ul><ul><li>Aportadores de hierro : sinter, mena de minerales. </li></ul><ul><li>Fuel : se inyecta junto con el aire caliente. </li></ul><ul><li>Carbón de coque : actúa como combustible y reductor </li></ul><ul><li>C + ½ O 2  CO </li></ul><ul><li>Fe 2 O 3 + ·3CO  2Fe + 3CO 2 </li></ul><ul><li>Fundentes : reaccionan con las impurezas para formas la escoria, que flota por encima del arrabio. </li></ul><ul><li>Aire caliente : aporta el oxígeno necesario para la combustión. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  5. 5. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>OBTENCIÓN DEL ARRABIO </li></ul><ul><li>Productos: </li></ul><ul><li>Arrabio: contiene un 95% de hierro, un 3.5% de C e impurezas (Si, Mn, S, P). </li></ul><ul><li>Escoria: formada por las impurezas de los minerales, y las cenizas del coque. Se utiliza como firme de carreteras y en la fabricación de cementos. </li></ul><ul><li>Gas de alto horno: contiene un 20% de CO, tras depurarlo se puede utilizar como combustible. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  6. 6. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>Partes del alto horno </li></ul><ul><li>Tragante: zona superior por donde se introducen las materias primas. </li></ul><ul><li>Cuba:parte superior del horno donde los materiales se van secando y calentando. </li></ul><ul><li>Vientre: zona más ancha donde se produce la reducción. </li></ul><ul><li>Etalajes: zona donde se produce la combustión del coque y el fuel, se inyecta el aire y el fuel (tobera) y se forma la escoria. </li></ul><ul><li>Crisol: parte baja donde se extraen el arrabio y la escoria (piquera). </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  7. 8. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>TRANSFORMACIÓN DEL ARRABIO EN ACERO </li></ul><ul><li>Proceso: </li></ul><ul><li>Deshidratación : (< 400 ºC ) eliminación de humedad. </li></ul><ul><li>Reducción : (700 ºC ) </li></ul><ul><li>2 C + O 2  2 CO + Q </li></ul><ul><li>Fe 2 O 3 + ·3CO  2Fe + 3CO 2 </li></ul><ul><li>Carburación : (1200 ºC ) el C se combina con el Fe para formar la aleación. </li></ul><ul><li>Fusión : La aleación funde , quedando la escoria flotando por encima. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  8. 9. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>TRANSFORMACIÓN DEL ARRABIO EN ACERO </li></ul><ul><li>Las aleaciones Fe-C se clasifican en: </li></ul><ul><li>Hierro: %C < 0.03 </li></ul><ul><li>Acero: 0.03 < %C < 1.76 </li></ul><ul><li>Fundición: 1.76 < %C < 6.67 </li></ul><ul><li>El arrabio suele contener alrededor de un 3.5% de C, por lo que es necesario reducir su contenido en C para convertirlo en acero. </li></ul><ul><li>Este proceso se puede llevar a cabo en un convertidor, en un horno eléctrico o en un horno de Martin-Siemens </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  9. 10. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>Convertidor de oxígeno </li></ul><ul><li>Recipiente de forma cilíndrica y tronco cónica en la parte superior, recubierto interiormente de ladrillos refractarios y con una boca de carga abierta en la parte superior. </li></ul><ul><li>El convertidor se carga con hierro colado en fase líquida. Inmediatamente se inyecta sobre el líquido, mediante una lanza refrigerada con agua, oxígeno puro a presión. </li></ul><ul><li>El C del arrarbio se oxida: </li></ul><ul><li>C + O 2  CO 2 + Q </li></ul><ul><li>El Si y el P primero se oxidan y luego reaccionan con la cal para formar la escoria: </li></ul><ul><li>Si + O 2  SiO 2 + Q SiO 2 + CaO  CaSiO 3 </li></ul><ul><li>P 4 + 5O 2 +6CaO  2Ca 3 (PO 4 ) 2 </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  10. 11. OBTENCIÓN DE METALES FERROSOS <ul><li>Horno eléctrico </li></ul><ul><li>Recipiente de acero refrigerado externamente por un circuito de agua y recubierto interiormente por cerámica refractaria. Este recipiente se cierra con una cubierta que dispone de tres electrodos de grafito a los que se les aplica una elevada tensión trifásica. </li></ul><ul><li>Dentro del horno se introduce el arrabio líquido (ahorro de energía), chatarra oxidada y cal. La corriente trifásica hace saltar arcos eléctricos que aportan el calor necesario. </li></ul><ul><li>Durante el proceso se pueden añadir otros metales de aleación para obtener aceros especiales. </li></ul>Técnicas de obtención de materiales Alex Bertomeu
  11. 12. Horno eléctrico

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