El acero es una aleación de hierro y carbono que se caracteriza por su gran resistencia, colocándolo en un plano preeminente, como material básico en el siglo XX.

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Li2CO3+ 2HCI→ 2LiCl + H2O + CO2

LiOH·H2O + HCI→ LiCl + 2H2O

Para el proceso electrolítico del litio se utilizan cátodos de acero inoxidable y ánodos de barras de grafito, que se mantienen en el interior de una celda refractaria junto con una mezcla entre cloruro de litio (55%) y cloruro de potasio (45%), los cuales se encuentran fundidos debido a los 400ºC-500ºC en que se encuentra el horno (de bajo contenido de carbono). Finalmente se obtiene litio metálico de una concentración no inferior al 99,8%.

Reacciones químicas llevadas a cabo para la obtención de litio metálico:

En el ánodo: 2Cl- → Cl°2 (g) + 2e- oxidación

En el cátodo: Li+ + 2e- → Li° reducción

Hierro y acero: La operación pirometalúrgica más importante es la reducción del hierro. Este metal está presente en muchos minerales, los importantes son oxidados, tales como:

- Hematita (Fe2O3): Contiene aprox. 70%de hierro, varìa en color desde el negro hasta el rojo ladrillo.

- Limonita (Fe(OH)3.nH2O): Un mineral pardusco semejante a la hematita, contiene agua.

- Magnetita (Fe3O4): Un mineral negro, tiene el porcentaje más alto de hierro que cualquier otro material.

- Taconita: Mineral de bajo grado que contiene del 25 al 30% de hierro.

Los minerales de hierro de bajo grado, pasan por un proceso de peletizado, donde se elimina la mayor parte de la roca y se da al mineral una mayor concentración de hierro. El mineral bruto se aplasta hasta convertirse en polvo y pasa por separadores magnéticos, en donde el contenido de hierro se aumenta aprox. 65%, después se mezcla con arcilla y se forman pelets. Los pelets en esta etapa se cubren de carbón y se hornean. (Anexo 1)

Por otra parte, la mezcla de carbones metalúrgicos se somete a un proceso de destilación seca que lo transforma en coque metalúrgico. La coquificación del carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto poder calorífico, que es reutilizado en otros procesos de la industria. El coque o hulla contiene aprox. 85 a 90 % de C. En el horno el oxígeno reacciona exotérmicamente (suministra calor para la operación del horno) con el O para formar monóxido de carbono:

Cº (s) + O2º (g) → 2CO (g)

La reacción del carbón coque es productora de gases reductores como el CO y H2. El monóxido de carbono y el hidrógeno gaseoso reducen los óxidos de hierro obteniéndose hierro metálico fundido en la base del horno.

- 3Fe2O3(s) + CO(g) → 2Fe3O4 + CO2(g)

- Fe3O4(s) + 4CO(g) → 3 Feº(s) + 4CO2(g)

- Fe3O4(s) + CO(g) → 3 FeO(s) + CO2(g)

- 3FeO(s) + 3CO(g) → 3 Feº(s) + 3CO2(g)

- Fe3O4(s) + 4H2(g) → 3 Feº(s) + 4H2O(g)

La reducción del mineral para obtener arrabio, se realiza en Altos Hornos (20 a 30 metros) (Anexo 2). Por el tragante (parte superior del horno) se cargan por capas los minerales de hierro con el coque metalúrgico y piedra caliza (carbonato de calcio). Para la producción de un 1Kg de Fe° crudo o de arrabio (puro), se requiere cargar en el alto horno:

2Kg. de mena (mineral) + 1kg. de coque + 0,3kg. de CaCO3 + 1,5kg. de aire

El vapor de agua presente en el aire reacciona endotérmicamente (medio para controlar la temperatura del horno) con el carbono mediante la siguiente reacción:

H2O (g) + Cº → CO (g) + H2º (g)

La inyección de aire precalentado a 1.000ºC, aprox., también facilita la combustión del coque, generando elevadas temperaturas y gases reductores que actúan sobre el mineral y la caliza, transformándolos en arrabio (hierro líquido) y en escoria, respectivamente. La capa de escoria se forma por la reacción de óxido de calcio y sílice:

SiO2 (s) + CaO (s) → CaSiO3 (s)

El hierro producido se puede moldear en lingotes sólidos; sin embargo, casi todo se usa directamente en la fabricación de acero (aleación de hierro metálico con C (entre 0,3 % y 1,4%)) y acero inoxidable (aleación de Fe ,C , Ni, Cr, Mo). Puede ser transportado hasta el convertidor donde al arrabio producido se le baja el contenido de carbono mediante ferroaleciones, fúndente o chatarra; estos tres productos pueden ir directamente al convertidor para ayudar en la obtención del acero o también puede ser convertidos en acero en un horno eléctrico

En algunos hornos el calor para fundir y refinar el acero procede de la electricidad y no de la combustión de gas. Como las condiciones de refinado de estos hornos se pueden regular más estrictamente, los hornos eléctricos son sobre todo útiles para producir acero inoxidable y aceros aleados que deben ser fabricados según unas especificaciones más exigentes. El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxígeno de alta pureza para aumentar la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero.

En la mayoría de los casos, la carga está formada casi exclusivamente por material de chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada. También se añaden otros materiales, como pequeñas cantidades de mineral de hierro y cal seca, para contribuir a eliminar el carbono y otras impurezas. Los elementos adicionales para la aleación se introducen con la carga o después, cuando se vierte a la cuchara de acero.

Existen distintos métodos para acabar el acero, sin embargo, el método principal para trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados.

Usos y aplicaciones en la vida diaria

Hierro: El hierro es el metal más usado en el mundo, ocupando el 95% de la producción mundial de metal. La aplicación más importante del hierro está en los procesos siderúrgicos de éste, utilizando dicho metal