Obtención de hierro (arrabio) en un alto horno [Fundamentos químicos]

Summary

Este vídeo educativo explica el proceso de obtención del hierro, comenzando con una introducción sobre minerales y menas. Se enfoca en la metalurgia del hierro, describiendo las principales menas utilizadas como la hematita y la magnetita. Detalla el proceso de reducción en altos hornos, donde se emplea carbón coque y piedra caliza para purificar el hierro de impurezas. El resultado es la producción de hierro fundido, conocido como radio, que contiene impurezas como carbono, lo que lo hace quebradizo. Finalmente, se invita a los espectadores a un cuestionario para revisar los conceptos presentados.

Takeaways

• 🌋 La mayoría de los metales provienen de minerales, que son sustancias naturales con una composición química característica.
• ⛏ Los minerales que contienen el metal deseado se llaman mena, mientras que los demás minerales presentes se denominan carga.
• 🔍 La metalurgia es la ciencia y tecnología que se ocupa de la separación de metales desde sus minerales.
• 🧪 El proceso de obtención del hierro se centra en la reducción de óxidos de hierro, como la hematita y la magnetita, utilizando carbón en forma de coque.
• 🔥 Los altos hornos, construidos con materiales refractarios, son utilizados para soportar las altas temperaturas necesarias en el proceso de reducción.
• 🌡️ Las reacciones en el alto horno dependen de las temperaturas específicas, con reacciones diferentes ocurriendo en rangos de temperaturas desde 200°C hasta 1200°C.
• 🔄 El carbón coke reacciona con el aire para producir monóxido de carbono, que a su vez reduce los óxidos de hierro presentes en la mena.
• 💠 La piedra caliza, que se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono, ayuda a eliminar impurezas del hierro mediante reacciones que forman escoria.
• 🍪 La escoria, menos densa que el hierro, fluye hacia la parte superior y se separa del metal fundido, permitiendo su eliminación.
• ⚙️ El hierro resultante, conocido como radio, contiene impurezas como carbono, silicio, fósforo, manganeso y azufre, lo que afecta sus propiedades mecánicas.

Q & A

¿Cuál es la principal fuente de metales en la naturaleza?

La mayoría de los metales provienen de minerales, que son sustancias de origen natural con una composición química característica.

¿Qué se llama a los minerales que se utilizan para obtener el metal deseado?

Los minerales que se utilizan para obtener el metal deseado se llaman mena.

¿Cuál es la diferencia entre mena y carga en un yacimiento minero?

La mena es el mineral que contiene el metal deseado, mientras que la carga son los minerales restantes que no son de interés para la extracción del metal.

¿Qué es la metalurgia y qué relación tiene con la obtención de hierro?

La metalurgia es la ciencia y tecnología de la separación de los metales a partir de sus venas. En el caso del hierro, la metalurgia del hierro se encarga de transformar los óxidos de hierro en metal metálico.

¿Cuáles son las principales formas en que se encuentra el hierro en la corteza terrestre?

El hierro se encuentra en la corteza terrestre principalmente como sulfuro de hierro, carbonato de hierro, óxido de hierro (hematita) y magnéticos (también un óxido de hierro).

¿Por qué no se utiliza el sulfuro de hierro (tiritas de hierro) para la obtención de hierro?

Cuando el sulfuro de hierro se somete a calor y oxígeno, genera óxido de azufre (SO2), que puede causar la lluvia ácida y por lo tanto no es utilizado en la obtención de hierro.

¿Qué es el coque y cómo se relaciona con el proceso de obtención del hierro?

El coque es una forma de carbón que se utiliza en el proceso de obtención del hierro. Se quema en un alto horno para generar monóxido de carbono, que luego reduce los óxidos de hierro.

¿Cuál es la función de la piedra caliza en el proceso de obtención del hierro?

La piedra caliza, que es un carbonato de calcio, se descompone en el horno para formar óxido de calcio, que reacciona con las impurezas de la mina para formar escoria, facilitando así la separación del hierro.

¿Qué ocurre en el alto horno durante el proceso de reducción de los óxidos de hierro?

En el alto horno, el carbón coke reacciona con el oxígeno para formar monóxido de carbono, que sube y reduce los óxidos de hierro en diferentes rangos de temperaturas, eventualmente formando hierro metálico.

¿Qué es la escoria y cómo se separa del hierro en el proceso de obtención?

La escoria es una mezcla líquida de compuestos como el silicato de calcio y el aluminio de calcio, que es menos densa que el hierro y por lo tanto se separa flotando hacia arriba, permitiendo su eliminación del proceso.

¿Qué es la radio y cómo se diferencia del hierro puro?

La radio es un hierro fundido que contiene una gran cantidad de impurezas, principalmente carbono (hasta un 5%), lo que le da propiedades mecánicas diferentes al hierro puro, haciéndolo quebradizo y con un punto de fusión más bajo.