Mineral de hierro: El viaje de las materias primas del acero

I. Materias primas

El origen del acero es el mineral de hierro, que es la forma natural del hierro (Fe). El hierro puro no existe en la naturaleza. El mineral de hierro se divide principalmente en tres tipos: magnetita, hematita y limonita, todos ellos óxidos de hierro, que difieren en sus métodos de oxidación. Cuanto mayor sea el contenido de hierro en el mineral de hierro, mejor.

Teóricamente, el mayor contenido de hierro en el mineral de hierro se sitúa en torno a 72%, y el mineral de hierro con un contenido de hierro superior a 60% se denomina mineral de hierro rico. El mineral de hierro se reduce primero a hierro (arrabio) en un horno, y luego se envía a un horno siderúrgico para descarburización y refinado en acero.

La chatarra de acero también puede fundirse y regenerarse en un horno siderúrgico. Generalmente, el acero se transforma en productos de distintas propiedades y formas según sus usos, que son los llamados productos siderúrgicos.

Normalmente, los productos siderúrgicos se fabrican reduciendo el mineral de hierro, fundiéndolo en arrabio (fundición), refinando el arrabio en acero (siderurgia) y, a continuación, laminando y transformando el acero en diversos productos siderúrgicos. En términos generales, los productos siderúrgicos incluyen el hierro fundido, el acero fundido, los productos de acero forjado y los productos transformados a partir del acero.

Antes de hablar de las materias primas del acero, debemos aclarar: ¿qué es exactamente el diferencia entre acero y hierro? ¿Tienen componentes diferentes? En la vida cotidiana, siempre nos referimos al acero y al hierro juntos como "acero y hierro", lo que indica que el acero y el hierro deben ser el mismo tipo de material.

De hecho, desde una perspectiva científica, el acero y el hierro son ligeramente diferentes. Su principal componente es el elemento hierro, pero contienen distintas cantidades de carbono.

Solemos llamarlo "arrabio" cuando el contenido en carbono es superior a 2%, y "acero" cuando es inferior a este valor. Por lo tanto, en el proceso de fundición del acero y el hierro, el mineral que contiene hierro se funde primero en arrabio fundido en un alto horno y, a continuación, el arrabio fundido se refina en acero en un horno siderúrgico.

Las materias primas necesarias para producir acero pueden dividirse en cuatro categorías: la primera se refiere a diversas materias primas minerales que contienen hierro; la segunda, al carbón y el coque; la tercera, a los fundentes utilizados en el proceso de fundición para producir escoria, como la piedra caliza; la última, a diversos materiales auxiliares, como la chatarra de acero, el oxígeno, etc.

II. Tipos y distribución del mineral de hierro

En teoría, cualquier mineral que contenga elementos o compuestos de hierro puede denominarse mineral de hierro. Sin embargo, en términos industriales o comerciales, un mineral de hierro no sólo debe contener hierro, sino también tener un valor utilitario.

Sin embargo, debido a la complejidad de la determinación del valor de un mineral, resulta difícil establecer una norma definitiva para el mineral de hierro en la industria. Por ejemplo, el mineral de hierro que se produce en Europa es de mala calidad y con bajo contenido en hierro. Lo llaman mineral de hierro simplemente porque no encuentran otro mejor.

En cambio, Australia tiene abundantes reservas de mineral de alta calidad y alto contenido en hierro, por lo que el tipo de mineral utilizado en Europa se considera sin valor en Australia. Así, lo que Europa utiliza como mineral de hierro no se considera como tal en la industria siderúrgica estadounidense.

Además, los minerales que antes se consideraban inútiles por su bajo contenido en hierro son ahora valiosos gracias a los avances de la tecnología industrial y al desarrollo de métodos baratos para enriquecer el contenido en hierro de estos minerales.

Por lo tanto, podemos concluir que la norma industrial para el mineral de hierro varía en función de la oferta y la demanda regionales, los cambios en los niveles de tecnología industrial y las condiciones de transporte. Según las normas actuales, los minerales con un contenido medio de hierro igual o superior a 25% se consideran minerales de hierro valiosos.

El hierro existe en la naturaleza principalmente en forma de compuestos, sobre todo en forma de óxidos de hierro, que son especialmente abundantes. He aquí algunos importantes tipos de hierro mineral (los tres primeros son los tipos principales):

(1) La magnetita es un mineral de óxido de hierro con la composición primaria de Fe3O4, un compuesto de Fe2O3 y FeO. Es de color gris negruzco, con una gravedad específica de aproximadamente 5,15, contiene 72,4% Fe y 27,6% O. Es magnética y puede procesarse convenientemente mediante separación magnética durante el beneficio. Sin embargo, debido a su estructura densa, es poco reducible. Tras una meteorización prolongada, se transforma en hematites.

(2) La hematites es también un mineral de óxido de hierro, compuesto principalmente de Fe2O3. Es de color rojo oscuro, con una gravedad específica de aproximadamente 5,26, contiene 70% de Fe y 30% de O. Es el mineral de hierro más importante. Según su estructura, puede dividirse en muchos tipos, como hematites roja, hematites especular, hematites micácea y ocre rojo.

(3) La limonita es un mineral que contiene óxido de hierro hidratado. Es un término genérico para dos minerales de estructura diferente: goethita (HFeO2) y lepidocrocita (FeO(OH)). Algunos escriben su fórmula química principal como m Fe2O3nH2O. Su aspecto es amarillo terroso o marrón, contiene unos 62% de Fe, 27% de O y 11% de H2O, con una gravedad específica de unos 3,6-4,0. A menudo coexiste con otros minerales de hierro.

(4) La siderita, un mineral que contiene carbonato de hierro, se compone principalmente de FeCO3 y presenta un color gris azulado con una gravedad específica de alrededor de 3,8. Este mineral suele contener una cantidad considerable de sales de calcio y magnesio. Este mineral suele contener una cantidad considerable de sales de calcio y magnesio. Debido a la gran absorción de calor de los iones de carbonato a temperaturas de entre 800 y 900°C, que liberan dióxido de carbono, este tipo de mineral se suele tostar antes de introducirlo en un alto horno.

(5) El hierro silicatado, un mineral salino complejo, no tiene una fórmula definida y su composición varía mucho. Generalmente tiene un color verde intenso, una gravedad específica de aproximadamente 3,8 y un contenido en hierro muy bajo, lo que lo convierte en un mineral de hierro bastante pobre.

(6) El mineral de hierro sulfurado contiene FeS2, en el que el Fe constituye sólo el 46,6% y el S el 53,4%. Tiene un color gris amarillento y una gravedad específica de aproximadamente 4,95 a 5,10. Debido a la presencia de muchos otros metales valiosos, como cobre, níquel, zinc, oro y plata, este mineral se utiliza a menudo como materia prima en otras industrias de fundición de metales.

Además, como contiene una gran cantidad de azufre, se utiliza con frecuencia para producir azufre, convirtiendo el hierro en un subproducto, lo que, de hecho, significa que ya no puede clasificarse como mineral de hierro.

El hierro está ampliamente distribuido por la superficie terrestre y es extremadamente abundante; casi todas las rocas y restos de animales y plantas contienen algo de hierro. Según estimaciones geológicas, entre 4 y 5% de la corteza terrestre está compuesta de hierro.

Aunque sólo una parte muy pequeña de estas sustancias que contienen hierro es mineral de hierro valioso, la oferta es extremadamente abundante. Actualmente no existe una cifra definitiva para estimar las reservas de mineral de hierro de la Tierra.

Los principales países productores de mineral de hierro son Estados Unidos, Canadá, Brasil, Australia, Sudáfrica, India, Francia, Reino Unido, Suecia, España, la Unión Soviética, China y Venezuela.