¿Cómo se extrae el hierro del mineral de hematita?

07-08-2025

El hierro se extrae del mineral hematita ((Fe₂O₃)) en un alto horno mediante una serie de procesos químicos y físicos. La hematita es el mineral de hierro más utilizado en la industria siderúrgica debido a su alto contenido de hierro. A continuación, se muestra una explicación detallada paso a paso del proceso de extracción:

1. Concentración del Mineral de Hierro

Antes de la extracción, el mineral de hematita se concentra para eliminar impurezas como arena y arcilla. Esto se realiza mediante procesos como:

• Trituración y molienda: El mineral se tritura en pequeños trozos.
• Separación gravitacional: Las partículas pesadas de hematita se separan de las impurezas más ligeras.
• Separación magnética: Si hay impurezas magnéticas presentes, se eliminan.

2. Calcinación o Tostación

El mineral concentrado se calienta en presencia de aire para eliminar la humedad e impurezas volátiles como dióxido de carbono ((CO₂)) y dióxido de azufre ((SO₂)):\[2Fe₂O₃ · xH₂O → 2Fe₂O₃ + xH₂O \, (gas)\]

Este paso prepara el mineral para la reducción.

3. Reducción en el Alto Horno

La extracción del hierro se lleva a cabo en unalto horno, una estructura cilíndrica alta donde ocurren los siguientes pasos:

a. Materias Primas Agregadas

• Hematitis ((Fe₂O₃)): El mineral de hierro.
• Hulla (C): Actúa como agente reductor y combustible.
• Caliza ((CaCO₃)): Elimina las impurezas formando escoria.
• Aire caliente: Soplado al horno para mantener la alta temperatura (~1900°C).

Estos materiales se añaden desde la parte superior del horno.

b. Reacciones Químicas

Las reacciones principales son las siguientes:

1. Combustión del coque: El coque arde en presencia de oxígeno del aire caliente para producir calor y dióxido de carbono:\[C + O_2 \rightarrow CO_2\]

2. Formación de monóxido de carbono: El dióxido de carbono reacciona con coque en exceso para formar monóxido de carbono:\[CO_2 + C \rightarrow 2CO\]

3. Reducción del mineral de hierro: El monóxido de carbono reduce la hematita a hierro:\[Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2\]Alternativamente, la reducción directa por carbono también ocurre a altas temperaturas:\[Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO\]

c. Formación de Escoria

La piedra caliza ((CaCO₃)) se descompone en óxido de calcio ((CaO)) y dióxido de carbono: \[CaCO₃ \rightarrow CaO + CO₂\]

El óxido de calcio reacciona con sílice ((SiO₂)) y otras impurezas del mineral para formar escoria ((CaSiO₃)): \[CaO + SiO₂ \rightarrow CaSiO₃\]

La escoria, siendo más ligera que el hierro fundido, flota en la parte superior y se elimina.

4. Recolección de Hierro Fundido

El hierro fundido, también llamado hierro colado , se acumula en el fondo del horno. Se extrae y se puede procesar más para obtener acero o hierro fundido.

Resumen de Reacciones

1. Combustión: ( C + O₂ → CO₂ )
2. Reducción: ( Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ )
3. Formación de escoria: ( CaO + SiO₂ → CaSiO₃ )

5. Purificación Final

El arrabio obtenido contiene impurezas como carbono, silicio y fósforo. Se refina en un horno de oxígeno básico o en un horno de arco eléctrico para producir acero.

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