1. PROCESOS DE
OBTENCION
DEL HIERRO Y
DEL ACERO
INTEGRANTES:
FREDY ALBERTO RODRIGUEZ VASQUEZ
JOSE MARIO MENJIVAR LOPEZ
VIDEO 1:
https://youtu.be/-KJGeFP-
af8?si=r81GH7ZpTA0XokDo
2. INTRODUCCION
La producción industrial es un campo fascinante que abarca desde la obtención de materia prima hasta
la creación de productos finales mediante complejos procesos. La materia prima, esencial en este
contexto, se refiere a los recursos naturales básicos utilizados en la fabricación, representando el
punto de partida de cualquier proceso industrial. Estos elementos, ya sean minerales, vegetales o
animales, son sometidos a una serie de transformaciones mediante procesos industriales para dar
lugar a productos acabados.
Los procesos industriales, por su parte, constituyen el conjunto de operaciones y técnicas aplicadas
con el objetivo de transformar la materia prima en productos elaborados. Estos procedimientos pueden
abarcar desde técnicas simples hasta complejas operaciones automatizadas, dependiendo del sector y
la naturaleza del producto final. La eficiencia y la sostenibilidad son elementos clave en la optimización
de los procesos industriales, buscando minimizar el impacto ambiental y maximizar la productividad.
Dentro de los procesos industriales, la siderurgia integral ocupa un lugar destacado. Este sector se
enfoca en la producción de acero, uno de los materiales fundamentales en la construcción y
manufactura. La siderurgia integral implica la transformación de minerales de hierro en acero a través
de procesos como la reducción directa y la fabricación de arrabio, consolidando la importancia de esta
industria en el desarrollo económico y tecnológico.
3. OBJETIVOS
Objetivo General:
Optimizar la cadena de producción industrial, desde la adquisición de materia prima hasta la
fabricación de productos finales, mediante la implementación de prácticas eficientes,
sostenibles e innovadoras en todas las fases del proceso, con el objetivo de mejorar la
competitividad y reducir el impacto ambiental.
Objetivos Específicos:
Eficiencia en la cadena de suministro de materia prima: Establecer un sistema de
gestión de materia prima que optimice la adquisición, almacenamiento y transporte,
reduciendo costos y asegurando un suministro constante y sostenible.
Innovación y sostenibilidad en procesos siderúrgicos: Impulsar la investigación y
desarrollo en la siderurgia integral para implementar tecnologías innovadoras que mejoren
la calidad del acero, reduzcan el consumo de energía y minimicen las emisiones,
contribuyendo a prácticas sostenibles en la producción de acero.
4. El hierro y su obtención
El hierro (Fe) es un elemento químico de número atómico 26 situado en el
grupo 8 de la tabla periódica de los elementos (Peso atómico 55,85g/mol) y
Punto de Fusión a 1536°
Es el segundo metal más abundante en la corteza terrestre
(aproximadamente 5%) y es el cuarto de todos los elementos. Además, el
núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel.
También abunda en todo en el Universo, habiéndose encontrado meteoritos
que lo contienen.
5. El hierro y su obtención
Se encuentra formando parte de numerosos minerales,
entre los que destacan la hematita (Fe2O3), la magnetita
(Fe3O4), la limonita (FeO(OH)), la siderita (FeCO3), la pirita
(FeS2), la ilmenita (FeTiO3), entre otros.
6. Historia
Se tienen indicios de uso del hierro cuatro milenios
antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios.
Entre los siglos XII y X a.C. se produce una rápida
transición en Oriente Medio desde las armas de bronce
a las de hierro (Edad de hierro) (proceso de
carburización)
A principios del siglo XVIII Abraham Darby construyó en
Coalbrookdale un alto horno. Asimismo, el coque se
empleó como fuente de energía en la Revolución
Industrial. En este periodo la demanda de hierro fue
cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en
ferrocarriles.
Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se
comenzó a emplear ampliamente el hierro como
elemento estructural.
En el siglo XX fue un elemento vital para las
reconstrucciones en periodos de postguerra.
7. Hematita (mena roja) 70% de hierro
Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro
Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro
Limonita (mena café) 60-65% de hierro
Principales minerales de los que se extrae el hierro
son:
Para la producción de hierro y acero son necesarios 4
elementos fundamentales:
Mineral de hierro
Coque
Piedra caliza
Aire
8. Los tres primeros se extraen de minas y son
transportados y prepararlos antes de que se
introduzcan al sistema en el que se producirá el
arrabio.
El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido
de carbón no está controlado y la cantidad de azufre
rebasa los mínimos permitidos en los hierros
comerciales. Sin embargo es el producto de un
proceso conocido como la fusión primaria del hierro y
del cual todos los hierros y aceros comerciales
proceden.
- A la caliza, el coque y el mineral de hierro se les
prepara antes de introducirse al alto horno para que
tengan la calidad, el tamaño y la temperatura
adecuada, esto se logra por medio del lavado,
triturado y cribado de los tres materiales.
VIDEO 2:
https://www.youtube.com/watch?v=D
AiiYg8vlSc
9. Mineral de hierro:
El principal mineral de hierro es el hematitis, el cual cuando es puro contiene
70% hierro. Cuando este oxido de hierro contiene agua se denomina limonita, y
contiene 60% de hierro cuando es puro. La magnetita se halla con menos
abundancia. La siderita se a empleado como mineral, pero debido a su pequeño
contenido en hierro no se emplea con frecuencia en la actualidad.
Coque:
El calor requerido para fundir el mineral en los hornos altos se obtienen de la
combustión del coque. El coque es el residuo que queda después de calentar
ciertos carbones en ausencia de aire. Es un material duro quebradizo y poroso,
que contiene de 85% a 90% de carbono, junto con alto de cenizas, azufre y
fósforo. La resistencia mecánica, fragilidad e impurezas del coque dependen
del carbón empleado y del método de fabricación utilizado. Exciten dos
maneras de hacer coque. En el procedimiento antiguo, en el cual las materias
volátiles se destruían, se fabricaban en hornos de mufla sin aprovechar los
subproductos destilados. En el proceso moderno se fabrica en retortas y se
obtienen al mismo tiempo de los productos destilados muchos subproductos,
tales como brea, amoniaco y benzol.
10. Comercial:
lingote de hierro, hierro colado gris, hierro forjado, etc.
Metal fundamental: se puede obtener en grandes cantidades ya sé colado
o forjado. Su plasticidad, ya sea a temperatura ambiente o a altas
temperaturas permite trabajarlo en frió o en caliente. La combinación de
su resistencia mecánica con su plasticidad le hacen el metal más
importante para la construcción de grandes estructuras variando el
contenido de carbono y con tratamiento térmicos apropiados pueden
variase sus prop. Desde muy blando a acero mecanizable del tipo
empleado en piezas de metal prensado, alambre y materiales similares,
a duro, acero resistente, apropiado para maquinas y herramientas en
que se requiera gran resistencia mecánica y dureza.
HIERRO
11. Características
Metal maleable
Tenaz
Color gris plateado
Propiedades magnéticas
Ferromagnetico a temperatura
ambiente y presión atmosférica
VIDEO 3:
https://youtu.be/_gDyG3hMHak?si=
sheADa3zwShKw_C8
12. Oferta: Principales productores
Reservas Mundiales de mineral de Hierro
Australia
9%
Brasil
14%
China
13%
Kazakhstan
5%
Rusia
16%
Ucrania
20%
Estados
Unidos
4%
India
4%
Otros paises
15%
Fuente: Secretaria de Economia (2008).
13. Oferta: Principales productores
Se estima que la producción mundial de mineral de hierro en el
año 2005 fue de 1.500 millones de toneladas, lo que equivale a
unas 830 millones de toneladas de hierro contenido.
Cabe señalar que existen más de 50 países que producen
mineral de hierro en el mundo, pero sólo seis de ellos
representan más del 80 % de la producción (China, Brasil,
Australia, Rusia, India y Ucrania)
En el año 2005, China ocupó el primer lugar como productor
de mineral de hierro participando de un 24% de la producción
mundial, a pesar de que dispone de reservas de baja ley de
mineral.
Ahora bien, si se considera su aporte a la producción mundial
de hierro contenido su participación fue de un 13% en el año
2005. Es por esta razón que China importa grandes volúmenes
de mineral de hierro de mayores leyes desde Brasil, Australia,
India y otros países.
15. Proceso productivo del Hierro
Se puede obtener hierro a partir de los óxidos con más o menos
impurezas. Los principales minerales de hierro son óxidos, pero
también otros pueden ser oxidados para lograr procesarlos.
La reducción de los óxidos para obtener hierro se lleva a cabo en un
horno denominado Alto horno. A partir de una reacción química de
reducción se desprende el oxígeno del mineral y se libera el hierro.
Para ello se añaden al horno los minerales de hierro en presencia de
coque y carbonato de calcio, CaCO3, que actúa como escorificante.
El arrabio (o hierro fundido) producido en el alto horno contiene un
nivel importante de carbono para la producción de acero, por lo que
debe ser refinado en hornos básicos de oxígeno o convertidores
para generar un acero fundido, que puede ser refinado nuevamente.
17. Proceso productivo del Acero
De acuerdo al International Iron and Steel Institute, se estima que a nivel
mundial un 65,4 % del acero producido en el año 2005 se obtuvo por hornos
básicos de oxígeno; un 31,7% fue obtenido por la tecnología del horno de arco
eléctrico y sólo un 2,9% por medio de otras tecnologías que en los próximos
años quedarán obsoletas debido a su menor eficiencia productiva y
compatibilidad medioambiental.
18. Tipos de Hornos
Horno de Oxigeno Básico
Horno Eléctrico
Horno de Hogar Abierto
Horno de Cubilote
Horno de Arco electrónico
Horno de Refinación
Horno de Inducción
Horno de aire o Crisol
VIDEO 5:
https://www.youtube.com/wa
tch?v=-tYQ_qd4Lt4
19. Demanda: Principales consumidores
El consumo mundial de mineral de hierro no es medido directamente
debido a los variados y complejos procesos de elaboración del hierro.
Existen indicadores alternativos como la producción de acero crudo, la
producción de arrabio (pig iron) en altos hornos y la producción de
hierro metálico obtenido por procesos de reducción directa, que
muestran su evolución.
La producción de arrabio y hierro metálico son indicadores directos
del consumo de mineral de hierro, en cambio, la producción de acero
crudo es un indicador menos directo, debido a la utilización de
chatarra como materia prima en los procesos de producción de acero
por la tecnología del horno de arco eléctrico (Electric Arc Furnace).
21. Usos y
aplicaciones
El hierro es el metal más usado por la humanidad, con el
95% en peso de la producción mundial de metal.
Fundamentalmente se emplea en la producción de
acero (98%), la aleación de hierro más conocida,
consistente en aleaciones de hierro con otros elementos,
tanto metálicos como no metálicos, que confieren
distintas propiedades al material. Se considera que una
aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2%
de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre
de fundición.
El acero es indispensable debido a su bajo precio y
dureza, principalmente en automóviles, barcos y
componentes estructurales de edificios.
Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de
propiedades mecánicas dependiendo de su
composición o el tratamiento que se haya llevado a
cabo.
Entre los productos planos se distinguen las planchas de
acero gruesas y revestidas y los productos laminados en
caliente y frío. Entre los productos largos se pueden
mencionar el alambrón, las barras para molienda, las
barras de refuerzo, los perfiles livianos y pesados y otros
tipos de barras.
VIDEO:
https://www.youtube.com/watc
h?v=GQlBBepQORk
22. Mercado del Hierro
El precio de mineral de hierro se fija cada año por negociación directa
entre productores y consumidores. En este sentido, existe la necesidad y
mutuo interés de compradores y vendedores en mantener una relación
comercial de largo plazo.
El productor de acero no puede arriesgar la estabilidad de las
especificaciones técnicas de su producción de acero por minimizar en
forma absoluta sus costos de suministro.
Los precios del mineral de hierro son fijados anualmente en negociaciones
en las que participan los principales productores mundiales de hierro
(CVRD, RTIO,BHPIO) y las principales compañías siderúrgicas.
Esta ronda de negociación de precios y su posterior fijación se constituye
como la base de precios de referencia del mercado internacional.
23. Productos que se
obtienen
LAMINA
Placa
Tubería ornamental
PTR
Barra redonda
Angulo
Solera
Pipe
LAMINA
PERFORADA
Malla
Rollos
Flejes
