El dispositivo habitual para obtener Fe a partir de sus minerales es el horno alto y el principal objetivo es obtener arrabio (Fe+C que oscila entre el 2,6 y 6,7%, contiene también Si, Mg, S, P).
Partes del Horno Alto
La parte superior del horno alto se denomina tragante. Se compone de dos tolvas en forma de campana, provistas de un dispositivo de apertura y cierre que evita que se escapen los gases en el momento de la carga del material. Éste se introduce en el interior del horno en capas alternadas:
- Una capa formada por una mezcla de minerales de hierro, lavado y desmenuzado.
- Una capa de carbón de coque, que es el combustible, empleado para la reducción del mineral.
- Una capa de material fundente, formado básicamente por caliza, que se encarga de arrastrar la ganga del mineral y las cenizas (escoria).
En la cuba se produce el primer calentamiento; se elimina la humedad mineral y se calcina la caliza, con desprendimiento de dióxido de carbono y formación de cal. El monóxido de carbono producido por la combustión del coque en la parte inferior se encarga de reducir los óxidos de hierro hasta obtener el hierro metálico.
Parte central: La parte más ancha se llama vientre y en ella tiene lugar el proceso de fusión del hierro y de la escoria. Bajo el vientre están las toberas, encargadas de insuflar el aire necesario para la combustión. Este aire procede de una instalación denominada recuperación de calor, que aprovecha la energía térmica que sale del horno alto para calentar el aire hasta 1350 °C. Casi se consigue que la temperatura sobrepase los 1800ºC.
Parte inferior: La parte inferior del horno se llama estalaje y su forma compensa la disminución de volumen de material. En esta zona se depositan el hierro y la escoria fundidos. Como la escoria es de menor densidad que el hierro, queda flotando sobre él. De este modo, se protege el hierro de la oxidación.
La extracción de la escoria y el Fe fundido se lleva a cabo a través de dos orificios situados en la parte inferior en el estalaje, denominados bigotera y piquera. Por la bigotera se extrae la escoria. Ésta suele emplearse como subproducto para la elaboración de abonos y cementos especiales, llamados de clinkerización. Por la piquera sale el hierro fundido, que se denomina arrabio fundido, se vierte directamente en cucharas y se transporta a la lingotera, para obtener lingotes de hierro o a los convertidores, donde se transformará en acero.
Propiedades y Aplicaciones de Otros Metales
Volframio (W)
Propiedades: Metal gris muy duro, pesado, buena conductividad eléctrica y muy dúctil. Es infusible.
Aplicaciones: Debido a su elevado punto de fusión, es apropiado para fabricar filamentos de lámparas o resistencias para hornos, herramientas de corte y matrices en caliente.
Mercurio (Hg)
Propiedades: Metal líquido de color plateado y brillante, densidad elevada, buen conductor de electricidad, elevado coeficiente de dilatación térmica y capaz de disolver otros metales.
Aplicaciones: Se utiliza en termómetros, barómetros, dientes, pilas botón. Es muy venenoso; el organismo no lo elimina y puede producir vapores que causan intoxicación respiratoria (hidrargirismo).
Titanio (Ti)
Propiedades: Brillante, ligero, muy duro y con gran resistencia mecánica.
Aplicaciones: Gran compatibilidad con el sistema inmunológico humano, se usa en prótesis de huesos e implantes.
Magnesio (Mg)
Propiedades: Metal de color blanco brillante, muy ligero, blando, maleable y poco dúctil. Es inalterable en aire seco, pero la humedad propulsa la aparición de una capa de carbonato muy porosa que no lo es en el lugar protegido, de modo que, con el tiempo, se corroe por completo. Tiene gran afinidad por el O2, con el que reacciona de manera muy rápida cuando está finalmente pulverizado.
Seguridad e Impacto Medioambiental
En el caso de los proveedores, es necesario el control exhaustivo en las técnicas de extracción del mineral que supongan un impacto mínimo ambiental y el máximo rendimiento. Para la actividad industrial se deben controlar los métodos de tratamiento del mineral para obtener el metal en la forma deseada. En relación con los trabajadores, se debe tener en cuenta la ley vigente en cada momento sobre Prevención de Riesgos Laborales en dos sentidos:
- El uso de Equipos de Protección Individualizada (EPI) específicos.
- Los cursos de formación adecuada (Buenas Normas de Trabajo) con el fin de evitar cualquier enfermedad o accidente profesional.
El producto finalizado debe pasar las certificaciones legales que las auditorías exijan en los términos de seguridad y reciclado posterior.