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 óxidos de hierro, que se diferencian por 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 es de aproximadamente el 72%, y el mineral de hierro con un contenido de hierro superior al 60% se denomina mineral de hierro rico. El mineral de hierro primero se reduce a hierro (arrabio) en un horno, luego se envía a un horno de fabricación de acero para su descarburación y se refina para obtener acero.
La chatarra de acero también se puede fundir y regenerar en un horno de acero. Generalmente, el acero se transforma en productos de diferentes propiedades y formas según su uso, los cuales se denominan productos siderúrgicos.
Por lo general, los productos de acero se fabrican reduciendo el mineral de hierro, fundiéndolo para obtener arrabio (fundición), refinando el arrabio para obtener acero (fabricación de acero) y luego laminando y procesando el acero para obtener diversos productos de acero. En términos generales, los productos de acero incluyen hierro fundido, acero fundido, productos de acero forjado y productos procesados a partir de acero.
Antes de hablar de las materias primas del acero, es necesario aclarar: ¿cuál es exactamente la diferencia entre acero y hierro? ¿Tienen diferentes componentes? 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 un punto de vista científico, el acero y el hierro son ligeramente diferentes. Su componente principal es el elemento hierro, pero contienen diferentes cantidades de carbono.
Normalmente lo llamamos “arrabio” cuando el contenido de carbono es superior al 2% y “acero” cuando está por debajo de este valor. Por lo tanto, en el proceso de fundición de acero y hierro, el mineral que contiene hierro se funde primero en arrabio fundido en un alto horno, y luego el arrabio fundido se refina para obtener acero en un horno de acero.
Las materias primas necesarias para producir acero se pueden dividir en cuatro categorías para su discusión: la primera categoría analiza diversas materias primas minerales que contienen hierro; la segunda categoría es el carbón y el coque; la tercera categoría analiza los fundentes utilizados en el proceso de fundición para producir escoria, como la piedra caliza; La última categoría son diversos materiales auxiliares como chatarra de acero, oxígeno, etc.
II. Tipos y distribución del mineral de hierro.
Teóricamente, 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 que también debe tener un valor utilitario.
Sin embargo, debido a la naturaleza compleja de determinar el valor de un mineral, es un desafío establecer un estándar definitivo para el mineral de hierro en la industria. Por ejemplo, el mineral de hierro producido en Europa es de mala calidad y tiene un bajo contenido de hierro. Lo llaman mineral de hierro simplemente porque no pueden encontrar un mineral mejor.
Por el contrario, Australia tiene abundantes reservas de mineral de hierro de alta calidad, por lo que el tipo de mineral utilizado en Europa se considera inútil 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 debido a su bajo contenido de hierro ahora son minerales de hierro valiosos debido a los avances en la tecnología industrial y al desarrollo de métodos económicos para enriquecer el contenido de hierro en estos minerales.
Por lo tanto, podemos concluir que el estándar industrial del mineral de hierro varía según la oferta y la demanda regional, 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 del 25% o más se consideran minerales de hierro valiosos.
El hierro existe en la naturaleza principalmente como compuestos, especialmente en forma de óxidos de hierro, que son particularmente abundantes. A continuación se muestran algunos tipos importantes de mineral de hierro (los tres primeros son los tipos principales):
(1) La magnetita es un mineral de óxido de hierro con una composición primaria de Fe3O4, un compuesto de Fe2O3 y FeO. Es de color gris oscuro, con una gravedad específica de aproximadamente 5,15 y contiene 72,4% de Fe y 27,6% de O. Es magnético y puede procesarse convenientemente mediante separación magnética durante el beneficio. Sin embargo, debido a su estructura densa, tiene baja reducibilidad. Tras una prolongada meteorización, se transforma en hematita.
(2) La hematita también es un mineral de óxido de hierro, compuesto principalmente de Fe2O3. Es de color rojo oscuro, con una gravedad específica de aproximadamente 5,26 y contiene un 70% de Fe y un 30% de O. Es el mineral de hierro más importante. Dependiendo de su estructura, se puede dividir en varios tipos, entre ellos la hematita roja, la hematita especular, la hematita micácea y el ocre rojo.
(3) La limonita es un mineral que contiene óxido de hierro hidratado. Es un término genérico para dos minerales con estructuras diferentes: goethita (HFeO2) y lepidocrocita (FeO(OH)). Algunas personas escriben su fórmula química principal como m Fe2O3nH2O. Tiene un aspecto de color amarillo terroso o marrón y contiene aproximadamente 62 % de Fe, 27 % de O y 11 % de H2O, con una gravedad específica de aproximadamente 3,6 a 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 tiene 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. Debido a la alta absorción de calor de los iones carbonato a temperaturas de entre 800 y 900°C, que libera dióxido de carbono, este tipo de mineral normalmente se tuesta antes de introducirlo en el alto horno.
(5) El ferrosilicato, un mineral de sal 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 de hierro muy bajo, lo que lo convierte en un mineral de hierro bastante pobre.
(6) El mineral de hierro sulfurado contiene FeS2, donde el Fe representa sólo el 46,6% y el S el 53,4%. Tiene un color amarillo grisáceo 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 a menudo para producir azufre, lo que convierte al hierro en un subproducto, lo que, de hecho, significa que ya no se puede clasificar como mineral de hierro.
El hierro está ampliamente distribuido en 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 el 4 y el 5% de la corteza terrestre está compuesta de hierro.
Aunque sólo una pequeña parte de estas sustancias que contienen hierro son valiosos minerales de hierro, 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 identificados incluyen Estados Unidos, Canadá, Brasil, Australia, Sudáfrica, India, Francia, Reino Unido, Suecia, España, Unión Soviética, China y Venezuela.
