Procesos de fabricacion.

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El hierro tiene un característico color gris plata, y presenta diversas características como la maleabilidad, el magnetismo, etc. En la naturaleza, forma parte de innumerables minerales. Como curiosidad se puede mencionar, que el hierro es el elemento más pesado producido exotéricamente a través de un proceso de fusión, pero a su vez, es el elemento más ligero que se consigue a través de fisión, pues su núcleo contiene la energía de enlace por nucleón más alta posible.

El hierro ocupa el cuarto lugar en abundancia de la corteza terrestre, por lo que es uno de los elementos metálicos más abundantes. Este se obtiene de modo continuo a través del llamado, horno alto. El proceso de obtención consiste en la reducción de óxido de hierro (concretamente de las menas), generalmente de Fe2O3, que se suelen encontrar impuras mezcladas con silicatos. La reducción se lleva a cabo mediante el monóxido de carbono, el cual se general a través de la reacción del coque con aire, a la misma ves que se le proporciona calor.

Un horno alto suele tener varias decenas de metros de alto, y son cargados por la parte alta de este, con una mezcla de áxidos de hierro, junto con coque y caliza, mientras que se insufla aire por la parte inferior del horno con el fin de facilitar la combustión del coque. El CaCo3 (caliza), que es el mineral no síliceo con mayor abundancia de la corteza de la Tierra, se añade para eliminar los silicatos, reaccionando con el óxido de caldio que se forma por la descomposición térmica de la caliza.

El hierro fundido que se obtiene es protegido del aire por la escoria, que se obtiene del silicato de calcio, el cual al tener un punto de fusión bajo se puede extraer fácilmente pues el hierro fundido posee una mayor densidad que ésta.

El hierro fundido tiene un cantidad de un 4% aproximadamente de carbono, junto a otras impurezas, que le confieren unas propiedades mecánicas no muy eficientes. Es por esto que se necesita eliminar, o reducir, la concentración de las impurezas, que son generalmente carbono, silicio, fósforo y azufre. Para ello se insufla oxígeno, a través del hierro fundido, provocándose así la eliminación del carbono y del azufre, en cambio el silicio y el fósforo, forman óxidos que por reacción con el correspondiendo óxido de calcio se eliminan en forma de escoria.

Es fácil entender el funcionamiento de un horno, sabiendo que el hierro (generalmente Fe2O3), se reduce en etapas que dependen de la temperatura. La parte alta del horno, es donde la temperatura es más baja, lo que facilita la formación de Fe3O4, el cual al descender a la parte más caliente, se reduce a FeO, que al final acaba por reducirse a Hierro en la parte más caliente.

*Usos del hierro

El hierro puro tiene un uso limitado. La mayoría del hierro se usa en formas procesadas como hierro forjado y acero. El hierro comercial contiene cantidades pequeñas de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades físicas, que son mejoradas apreciablemente por la adición de carbono y otros elementos aleantes. El hierro comercialmente puro se usa para la producción de láminas de metal galvanizado y de electroimanes.

Algunos compuestos de hierro son empleados para propósitos medicinales en el tratamiento de la anemia, cuando la cantidad de hemoglobina o el número de los glóbulos rojos de la sangre disminuye. El hierro se usa también en la preparación de tónicos. Forma compuestos ferrosos en los que actúa con valencia +2 y férricos en los que tiene valencia +3. Los compuestos ferrosos se oxidan fácilmente a férricos. El más importante compuesto ferroso el es sulfato ferroso (FeSO4), llamado vitriolo verde; normalmente se presenta en cristales de color verde pálido hidratados con siete moléculas de agua y se usa como un mordiente en el teñido, como medicina en tónicos y en la fabricación de tinta y pigmentos.

El óxido férrico, un polvo rojo amorfo, se obtiene por tratamiento de sales férricas con una base o por oxidación de la pirita. Se usa como pigmento, conocido como rojo hierro o rojo Veneciano; como un abrasivo para pulir y como medio magnetizable sobre discos y cintas magnéticas.

El cloruro férrico, cristales brillantes de color verde oscuro, se obtiene calentando hierro en cloro, se usa en la medicina como una solución alcohólica llamada tintura de hierro.

Los iones ferroso y férrico se combinan con el cianuro para formar compuestos complejos de cianuro.

El ferrocianuro férrico (Fe4 [Fe (CN)6]3), azul oscuro, sólido amorfo formado por la reacción de ferrocianuro de potasio con una sal férrica, se llama azul Prusia. Se usa como pigmento en la pintura y en lavandería para corregir el matiz amarillento que dejan las sales ferrosas en el agua.

El ferrocianuro de potasio (K3Fe(CN)6), se obtiene a partir del ferrocianuro ferroso (Fe3 [Fe(CN)6]2) y se usa en procesar papel de copia. El hierro también experimenta reacciones fisicoquímicas con el carbono que son esenciales en la formación de acero.

*Aleaciones

Cuando fundimos un metal y lo mezclamos con otros metales o elementos, estamos produciendo una aleación. Las aleaciones se hacen para mejorar las propiedades de un metal de cara a un determinado uso, pues en estado puro ese metal puede no ser adecuado para lo que deseamos construir. Por ejemplo, podría interesarnos que fuera más duro, o más resistente a la corrosión, o más ligero, o mejor conductor, etc.

Las aleaciones de mayor uso industrial son las del hierro. Algunas de ellas son las fundiciones (entre 1,7 y 6,6% de carbono) y los aceros (menos del 1,7% de carbono).

*Fundiciones

Las fundiciones son de fácil moldeo, y de mayor resistencia a la corrosión que el acero común. Se usan en construcción naval y de ferrocarriles, alcantarillado, piezas artísticas, etc.

*Aceros comunes

Los aceros comunes y de construcción tienen una aceptable dureza y resistencia.

Son los más económicos. Se emplean en tornillos, estructuras de edificios, carrocerías, herramientas comunes, etc.

*Aceros especiales

Entre los aceros especiales se encuentran los inoxidables, que se obtienen de mezclar acero con cromo y níquel. El acero inoxidable se emplea en todo tipo de utensilios que vayan a estar en contacto con el agua, para evitar que se oxiden.

Las aleaciones que más se emplean en la industria son las que se