notas elem 3 ing mater metalicos (1)

7/28/2019 Notas Elem 3 Ing Mater Metalicos (1)

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DEPTO. DE METAL-MECNICA


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ELEMENTO 3

PRODUCCIN DE ARRABIO YPROCESOS DE ACERACIN

ING. DE MATERIALES METLICOS


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OBJETIVO EDUCACIONALConocer y comprender los procesos deproduccin de arrabio y acero.



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CONCEPTO DE METALURGIA



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La palabra metalurgia viene del griego: Metallon =mina metlica y argn = trabajo, entonces es; elarte de extraer y trabajar los metales.

Es el arte o la ciencia que tiene por objeto laobtencin econmica de los minerales a partir desus menas en que estn contenidos, la producciny tratamiento de las aleaciones que forman losmetales.


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La metalurgia para su estudio se divide en:

Metalurgia extractiva o de procesamientoEstudia la optimizacin de procesos de concentracin deminerales y cuidados del medio ambiente. Abarcando laextraccin, concentracin y refinacin de metales y

aleaciones.

Metalurgia fsicaEstudia la estructura interna de los metales que determinan

sus propiedades, aplicaciones en la industriametalmecnica, segn 3 variables:1. Composicin qumica2. Tratamiento mecnico3. tratamientos trmicos



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Segn la tcnica y el metal que se quiere beneficiara. Siderurgia: produccin de arrabio, hierro, acerob. Pirometalurgia: es el uso de calor de calor para

modificarc. Hidrometalurgia: extraccin de la mena por mediode reacciones acuosas.

d. Electrometalurgia: basado en la electrolisis.e. Pulvimetalurgia: metalurgia de polvos metlicos



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OPERACIONES BSICAS

FSICASTrituracin

MolidoFiltradoCentrifugadoDisolucinDestilacinSecadoPrecipitacin



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OPERACIONES BSICAS

QUMICAS Tostacin

Oxidacin Reduccin Electrolisis Hidrlisis Lixiviacin Electrodeposicin Cianuracin



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PROCESO DE PREBENEFICIO DE MINERAL

DE FIERRO


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PROCESO DE PREBENEFICIO DE MINERAL DE FIERRO

Una mena de un elemento qumico, generalmente un metal, esun mineral del que se puede extraer aquel elemento porque lo contieneen cantidad suficiente para poderlo aprovechar.
http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mineralhttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mineralhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico


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PROCESO DE PREBENEFICIO DEMINERAL DE FIERRO


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Procesos metalrgicos

Los procesos metalrgicos comprenden las siguientes fases:

1.- Obtencin del metal a partir de la mena o mineral que lo

contiene en estado natural, separndolo de la ganga(es elmaterial que se descarta al extraer la mena de un yacimientode mineral).

2.- El afino, enriquecimiento o purificacin: eliminacin de las

impurezas que quedan en el metal.

3.- Elaboracin de aleaciones.

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



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Estado natural de los metales

MENA: Parte de un filn que contiene los minerales tiles enproporcin fsica, qumica o trmica.

GANGA: Materia intil que acompaa a los metales y que luegose separa de la mena.

Etapas de un proceso metalrgico:

Concentracin del mineral: Consiste en separar de ste la

mayor cantidad posible de ganga mediante distintos mtodos.

Levigacin Separacin magntica Flotacin



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Levigacin: Se utiliza la mena y la ganga tienen muy

diferente densidad. El mineral es sometido a una corrientede agua que arrastra a las partes menos pesadas, y lasms pesadas ( mena ) va al fondo.



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Separacin magntica o imantacin: Se utiliza cuando la menapresenta propiedades magnticas ( hierro ).El mineral se pasa poruna cinta en la cual hay un electroimn, la ganga cae al suelo y lamena queda pegada a la cinta.

Consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado demodo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran alcilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en unsector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que lamayora de las reservas de minerales de hierro se encuentran en

forma de hematita, la cual no es magntica.



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Flotacin: Procedimiento que se utiliza cuando la menano es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral

finalmente triturado se mete en un deposito con aguaagitando la mezcla, la mena flota y la ganga se hunde.

La Flotacin, sta se basa en los principios de tensinqumica y coloidal, y otros relacionados, para separarminerales de la ganga que los contiene, hacindolos flotaren burbujas de aire hasta derramarlos como concentradospara su realizacin.



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LA CLASIFICACIN: su nombre lo indica, es clasificar, por

diferentes tamaos, mineral molido.

LA SEDIMENTACIN: sta hace referencia al material deroca que no se ha consolidado, o que se encuentrafragmentado. Tal material viene a ser transportado y

depositado, de manera muy fina, en capas, o en lasllamadas estratificaciones.

LA MOLIENDA: por ella debe entenderse el grado deconminucin(es un proceso en el cual un material degradasu tamao con el fin de separar un mineral de otro, o bienalcanzar un tamao ideal para un proceso industrial) delmineral ya molido. Por lo comn, se expresa en el porcentajeque pasa por determinadas mallas en trminos de pulgadas

cuadradas.

PROCESO DE PREBENEFICIO DE MINERAL DEFIERRO


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TOSTACIN O CALCINACIN: Tiene por objeto transformarel mineral en oxido para despus proceder a su reduccin.

TOSTACIN: se realiza cuando el metal es un sulfuro.

CALCINACIN: se realiza cuando el metal es un carbono o unhidrxido.

REDUCCIN: Una vez esta el mineral en forma de xido, la

reduccin tiene por objeto separar el metal, en estado libre, losxidos correspondientes a los metales de pequeo potencial deoxidacin, se reduce mediante carbn, hidrgeno o otro metal.

PROCESO DE PREBENEFICIO DE MINERAL DEFIERRO


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PRODUCCIN DE ARRABIO


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PROCESO SIDERRGICO (Obtencin del arrabio)El mineral de hierro, una vez desprovisto de ganga y tostadose somete a un ofinado donde se seleccionan los trozos deltamao adecuado. Los trozos muy grandes se trituran y losque son muy pequeos se aglomeran , formando pedazos detamao medio y as se aprovecha mejor el mineral evitando

perdida.El carbn de coque utilizado como agente reductor ycalefactor tiene que ser de buena calidad con poca humedad,reducido el contenido en cenizas y azufre, es suficienteresistencia al aplastamiento, el tamao de sus trozos tiene

que ser entre 4 y 8 cm.*** Se denomina arrabio al material fundido que seobtiene en el alto horno mediante reduccin del mineralde hierro. Se utiliza como materia prima en la obtencindel acero en los hornos siderrgicos.


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PROCESO SIDERRGICO (Obtencin del arrabio)El fundente tiene que ser de naturaleza acida, cuando es bsica laganga del mineral y si sta es acida el fundente debe de ser bsico.

Como fundente bsico se utiliza caliza(es una roca sedimentariacompuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCO3),generalmente calcita. Tambin puede contener pequeascantidades de minerales como arcilla, hematita, siderita, cuarzo), y

como fundente cido, el silicio.

Proceso qumico: En el alto horno, a alta temperatura se realiza lareduccin de les minerales de hierro en forma de xidos, serepresenta esquemticamente as:

FeO + C CO + Fe

El carbono reacciona con el oxgeno para formar monxido decarbono, fase que recibe el nombre de reduccin directas. Esta

reaccin tiene lugar a otra.



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PROCESO SIDERRGICO (Obtencin del arrabio)

FeO + CO CO2 + Fe

En esta fase denominada reduccin indirecta elmonxido de carbono acta como reductor pasando abixido de carbono.

La ltima fase es que el hierro en estado lquidoobtenido segn las reacciones anteriores, dixido de

carbono en una proporcin aproximada del 7 %formando el arrabio.



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Procesos en plantas integralesUna planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para laproduccin de acero en diferentes formatos.Hornos de coque: obtener del carbn coque y gasHornos altos: convertir el mineral en hierro fundidoAcera: conversin del hierro fundido o el arrabio en aceroMoldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas defundicin de acero

Trenes de laminacin desbastadores: reducir el tamao de loslingotes produciendo bloms y slabs (El bloom es una especie deplancha cuadrada. y el slab es una plancha fina de acero. )Trenes de laminacin de acabado: estructuras y chapas en calienteTrenes de laminacin en fro: chapas y flejes

Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro,caliza y coque. Estos materiales son cargados en capas sucesivas ycontinuas en un alto horno donde la combustin del carbn ayudadapor soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenidoen el mineral, que se transforma en hierro lquido con un alto

contenido en carbono.



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El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial sonde hierro y acero. Los procesos para la obtencin de hierro

fueron conocidos desde el ao 1200 a. c.



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Los principales minerales de los que se extrae elhierro son:

Hematita (mena roja)70% de hierro

Magnetita (mena negra)72.4% de hierro

Siderita (mena caf pobre)48.3% de hierro

Limonita (mena caf)60-65% de hierro



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PRODUCCIN DE ARRABIOEl coque es uncombustible slidoformado por la destilacin

de carbnbituminoso calentado atemperaturas de 500 a1100 C sin contacto conel aire

Las escorias sonun subproducto dela fundicin dela mena para purificarlos metales. Se puedenconsiderar como unamezcladexidos metlicos; sinembargo, puedencontenersulfuros de metaly tomos de metal en

forma de elemento.
http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_bituminosohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_bituminosohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grados_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Subproductohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sulfurohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sulfurohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Subproductohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grados_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Grados_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_bituminosohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_bituminoso


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En un alto horno, cuyo esquemase presenta en la siguientefigura, se logra la transformacin

del mineral de hierro en arrabio.Este tipo de horno es el quetienen actualmente la SiderrgicaLzaro Crdenas-Las Truchas, enla costa del Pacifico de

Michoacn; Altos Hornos deMxico, en Coahuila; y el quetena la Fundidora de Monterreyque cerr hace algunos aos.Tambin este tipo de hornosfueron los que, abatidos por las

recientes sacudidas tecnolgicas,cayeron dinamitados a principiosde 1986 en la Bethlehem SteelCorporation de Pennsylvania.



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ALTO HORNO

ING. ALEJANDRO LOPEZ HENANDEZ

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ALTO HORNO

ING. ALEJANDRO LOPEZ HENANDEZ

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Procesos de aceracin

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El acero es una aleacin de hierro con carbono en

una proporcin que oscila entre 0,03 y 2%. Sesuele componer de otros elementos, ya inmersosen el material del que se obtienen. Pero se lepueden aadir otros materiales para mejorar su

dureza, maleabilidad u otras propiedades. Laspropiedades fsicas de los aceros y sucomportamiento a distintas temperaturas dependensobre todo de la cantidad de carbono y de su

distribucin. Antes del tratamiento trmico, lamayora de los aceros son una mezcla de tressustancias, ferrita, perlita, cementita. La ferrita,blanda y dctil, es hierro con pequeas cantidades

de carbono y otros elementos en disolucin.


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La cementita es un compuesto de hierro con el 7% decarbono aproximadamente, es de gran dureza y muy

quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita ycementita, con una composicin especfica y unaestructura caractersticas, sus propiedades fsicas con

intermedias entre las de sus dos componentes. La

resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratadotrmicamente depende de la proporciones de estos

tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en

carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y

mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% decarbono, est por compuesto de perlita. El acero con

cantidades de carbono an mayores es una mezcla de

perlita y cementita.37

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