Arrabio
El arrabio es un producto del proceso de fundición de las menas del hierro mediante combustión del coque (también se han usado[¿por quién?] como tales el carbón vegetal y la antracita) sumado a la aportación de caliza, que actúa como fundente y catalizador. Es un producto intermedio en procesos de siderometalurgia (e.g. materia prima en la fabricación de algunos tipos de acero). Se obtiene tras el enfriamiento del material fundido extraído de un alto horno, en cuya fusión interviene principalmente la reducción del hierro presente en el mineral, además de la posterior purificación mediante separación de la escoria. El arrabio tiene un alto contenido en carbono, generalmente entre 3,5% y 4,5%,[1] además de sílice y otras impurezas, que lo hacen muy frágil por lo que tiene limitada su aplicación exclusivamente a su uso como precursor.
Otro de los materiales básicos empleados para obtener arrabio, además del mineral de hierro y el carbón de coque, es la piedra caliza (pulverizada). El coque se quema como combustible para calentar el horno, liberando monóxido de carbono, que se combina con el oxígeno componente de los óxidos de hierro del mineral y por tanto desencadenando la reducción del hierro presente en éstos —aumentando así la concentración de hierro puro en el producto resultante. La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es:
La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería parte del hierro metálico (puro) disponible para formar el arrabio final, reduciéndose así la eficiencia del proceso. El silicato de calcio y otras impurezas formarán una escoria que flota sobre el metal fundido recogido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre.[cita requerida]
Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como amianto ( asbesto ) o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno.[cita requerida]
Los altos hornos funcionan de forma continua. La materia prima que se va a introducir en el horno se divide en un determinado número de pequeñas cargas, que se introducen a intervalos de entre 10 y 15 minutos. La escoria que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos horas, y el hierro se sangra cinco veces al día.[cita requerida]
El aire insuflado en el alto horno se precalienta a una temperatura comprendida entre los 550 y los 900 ºC. El calentamiento se realiza en las llamadas estufas, cilindros con estructuras de ladrillo refractario. El ladrillo se calienta durante varias horas quemando gas de alto horno, que son los gases de escape que salen de la parte superior del horno. Después se apaga la llama y se hace pasar el aire a presión por la estufa. El peso del aire empleado en un alto horno supera el peso total de las demás materias primas.[cita requerida]
Después de la Segunda Guerra Mundial se introdujo un importante avance en la tecnología de altos hornos: la presurización. Estrangulando el flujo de gas de los respiraderos del horno es posible aumentar la presión del interior del horno hasta 1,7 atmósferas o más. La técnica de presurización permite una mejor combustión del coque y una mayor producción de hierro. En muchos altos hornos puede lograrse un aumento de la producción de un 25%. En instalaciones experimentales también se ha demostrado que la producción se incrementa enriqueciendo el aire con oxígeno.[cita requerida]
El proceso de sangrado consiste en retirar a golpes un tapón de arcilla del orificio del hierro cercano al fondo del horno y dejar que el metal fundido fluya por un canal cubierto de arcilla y caiga a un depósito metálico forrado de ladrillo, que puede ser una cuchara o una vagoneta capaz de contener hasta 100 toneladas de metal. Cualquier escoria o sobrante que salga del horno junto con el metal se elimina antes de llegar al recipiente. A continuación, el contenedor lleno de arrabio se transporta a la fábrica siderúrgica.[cita requerida]
Los altos hornos modernos funcionan en combinación con hornos básicos de oxígeno, y a veces con hornos de crisol abierto (también llamados de solera) más antiguos, como parte de una única planta siderúrgica. En esas plantas, los hornos siderúrgicos se cargan con arrabio. El metal fundido procedente de diversos altos hornos puede mezclarse en una gran cuchara antes de convertirlo en acero con el fin de minimizar el efecto de posibles irregularidades de alguno de los hornos.[cita requerida]
Véase también
Referencias
- Camp, James McIntyre; Francis, Charles Blaine (1920). The Making, Shaping and Treating of Steel (2ª edición). Pittsburgh: Carnegie Steel Co. p. 174. OCLC 2566055.
Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Arrabio.
- Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre arrabio.