DIVISION DE INGENIERIA MECÁNICA. SEPTIEMBRE DEL 2010ING. ALEJANDRO LOPEZ HENANDEZ 2 UNIDAD 1 PRODUCCIÒN DE ARRABIO Y PROCESOS DE ACERACIÒN PROPIEDADES

DIVISION DE INGENIERIA MECÁNICA

SEPTIEMBRE DEL 2010 ING. ALEJANDRO LOPEZ HENANDEZ2

UNIDAD 1

PRODUCCIÒN DE ARRABIO Y PROCESOS DE ACERACIÒN

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES II



OBJETIVO EDUCACIONAL

Conocerá y comprenderá los procesos de producción de arrabio y acero.



1.1 CONCEPTO DE METALURGIA


1.1. CONCEPTO DE METALURGIA

La palabra metalurgia viene del griego: Metallon = mina metálica y argón = trabajo, entonces es; el arte de extraer y trabajar los metales.

Es el arte o la ciencia que tiene por objeto la obtención económica de los minerales a partir de sus menas en que están contenidos, la producción y tratamiento de las aleaciones que forman los metales.

MAYO DEL 2008 ING. ALEJANDRO LOPEZ HENANDEZ6


La metalurgia para su estudio se divide en:

Metalurgia extractiva o de procesamientoEstudia la optimización de procesos de concentración de minerales y cuidados del medio ambiente. Abarcando la extracción, concentración y refinación de metales y aleaciones.

Metalurgia física Estudia la estructura interna de los metales que determinan sus propiedades, aplicaciones en la industria metalmecánica, según 3 variables:1. Composición química2.Tratamiento mecánico3. tratamientos térmicos



Según la técnica y el metal que se quiere beneficiar

a. Siderurgia: producción de arrabio, hierro, acerob.Pirometalurgia: es el uso de calor de calor para modificarc.Hidrometalurgia: extracción de la mena por medio de reacciones acuosas. d.Electrometalurgia: basado en la electrolisis.e.Pulvimetalurgia: metalurgia de polvos metálicos



OPERACIONES BASICAS

FISICAS trituraciónMolidoFiltradoCentrifugadoDisoluciónDestilaciónSecadoPrecipitación



OPERACIONES BASICAS

QUIMICAS TOSTACION OXIDACIONREDUCCIONELECTROLISISHIDRÓLISISLIXIVIACIONELECTRODEPOSICIONCIANURACION


1.2. PROCESO DE PREBENEFICIO DE MINERAL DE FIERRO

1.2 PROCESO DE PREBENEFICIO DE MINERAL DE FIERRO











Procesos metalúrgicos

Los procesos metalúrgicos comprenden las siguientes fases:

1.- Obtención del metal a partir de la mena o mineral que lo contiene en estado natural, separándolo de la ganga.

2.- El afino, enriquecimiento o purificación: eliminación de las impurezas que quedan en el metal.

3.- Elaboración de aleaciones.

4.- Otros tratamientos del metal para facilitar su uso.



Estado natural de los metales

MENA: Parte de un filón que contiene los minerales útiles en proporción física, química o térmica.

GANGA: Materia inútil que acompaña a los metales y que luego se separa de la mena.

Etapas de un proceso metalúrgico:

·Concentración del mineral: Consiste en separar de éste la mayor cantidad posible de ganga mediante distintos métodos.

Levigación Separación magnética Flotación




Levigación: Se utiliza la mena y la ganga tienen muy diferente densidad. El mineral es sometido a una corriente de agua que arrastra a las partes menos pesadas, y las mas pesadas ( mena ) va al fondo.




Separación magnética o imantación: Se utiliza cuando la mena presenta propiedades magnéticas ( hierro ).El mineral se pasa por una cinta en la cual hay un electroimán, la ganga cae al suelo y la mena queda pegada a la cinta.

Consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentran en forma de hematita, la cual no es magnética.




Flotación: Procedimiento que se utiliza cuando la mena no es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral finalmente triturado se mete en un deposito con agua agitando la mezcla, la mena flota y la ganga se hunde.

La Flotación, ésta se basa en los principios de tensión química y coloidal, y otros relacionados, para separar minerales de la ganga que los contiene, haciéndolos flotar en burbujas de aire hasta derramarlos como concentrados para su realización.



LA CLASIFICACIÓN: su nombre lo indica, es clasificar, por diferentes tamaños, mineral molido.

LA SEDIMENTACIÓN: ésta hace referencia al material de roca que no se ha consolidado, o que se encuentra fragmentado. Tal material viene a ser transportado y depositado, de manera muy fina, en capas, o en las llamadas estratificaciones.

LA MOLIENDA: por ella debe entenderse el grado de conminución del mineral ya molido. Por lo común, se expresa en el porcentaje que pasa por determinadas mallas en términos de pulgadas cuadradas.



TOSTACIÓN O CALCINACIÓN: Tiene por objeto transformar el mineral en oxido para después proceder a su reducción.

TOSTACIÓN: se realiza cuando el metal es un sulfuro.

CALCINACIÓN: se realiza cuando el metal es un carbono o un hidróxido.

REDUCCIÓN: Una vez esta el mineral en forma de óxido, la reducción tiene por objeto separar el metal, en estado libre, los óxidos correspondientes a los metales de pequeño potencial de oxidación, se reduce mediante carbón, hidrógeno o otro metal.


1.3 PRODUCCION DE ARRABIO

1.3 PRODUCCIÒN DE ARRABIO



PROCESO SIDERURGICO (Obtención del arrabio)

El mineral de hierro, una vez desprovisto de ganga y tostado se somete a un ofinado donde se seleccionan los trozos del tamaño adecuado. Los trozos muy grandes se trituran y los que son muy pequeños se aglomeran , formando pedazos de tamaño medio y así se aprovecha mejor el mineral evitando perdida.

El carbón de coque utilizado como agente reductor y calefactor tiene que ser de buena calidad con poca humedad, reducido el contenido en cenizas y azufre, es suficiente resistencia al aplastamiento, el tamaño de sus trozos tiene que ser entre 4 y 8 cm.



PROCESO SIDERURGICO (Obtención del arrabio)El fundente tiene que ser de naturaleza acida, cuando es básica la ganga del mineral y si ésta es acida el fundente debe de ser básico.

Como fundente básico se utiliza caliza, y como fundente ácido, el silicio.

Proceso químico. En el alto horno, a alta temperatura se realiza la reducción de les minerales de hierro en forma de óxidos, se representa esquemáticamente así:

FeO + C --} CO + Fe

El carbono reacciona con el oxígeno para formar monóxido de carbono, fase que recibe el nombre de reducción directas. Esta reacción tiene lugar a otra.



PROCESO SIDERURGICO (Obtención del arrabio)

FeO + CO --} CO2 + Fe

En esta fase denominada reducción indirecta el monóxido de carbono actúa como reductor pasando a bióxido de carbono.

La última fase es que el hierro en estado líquido obtenido según las reacciones anteriores, dióxido de carbono en una proporción aproximada del 7 % formando el arrabio.



Procesos en plantas integrales Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.Hornos de coque: obtener del carbón coque y gas Hornos altos: convertir el mineral en hierro fundido Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero Moldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundición de acero Trenes de laminación desbastadores: reducir el tamaño de los lingotes produciendo bloms y slabs Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente Trenes de laminación en frío: chapas y flejes Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro, caliza y coque. Estos materiales son cargados en capas sucesivas y continuas en un alto horno donde la combustión del carbón ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenido en el mineral, que se transforma en hierro líquido con un alto contenido en carbono.


El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial son de hierro El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial son de hierro y acero. Los procesos para la obtención de hierro fueron conocidos y acero. Los procesos para la obtención de hierro fueron conocidos desde el año 1200 a. c.desde el año 1200 a. c.




Los principales minerales de los que se extrae el Los principales minerales de los que se extrae el hierro son:hierro son:

Hematita (mena roja)70% de hierro Hematita (mena roja)70% de hierro

Magnetita (mena negra)72.4% de hierroMagnetita (mena negra)72.4% de hierro

Siderita (mena café pobre)48.3% de hierroSiderita (mena café pobre)48.3% de hierro

Limonita (mena café)60-65% de hierroLimonita (mena café)60-65% de hierro











En un alto horno, cuyo esquema se presenta en la figura 23, se logra la transformación del mineral de hierro en arrabio. Este tipo de horno es el que tienen actualmente la Siderúrgica Lázaro Cárdenas-Las Truchas, en la costa del Pacifico de Michoacán; Altos Hornos de México, en Coahuila; y el que tenía la Fundidora de Monterrey que cerró hace algunos años. También este tipo de hornos fueron los que, abatidos por las recientes sacudidas tecnológicas, cayeron dinamitados a principios de 1986 en la Bethlehem Steel Corporation de Pennsylvania.

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