Industria del Hierro

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Industria y Producción del Hierro

La industria siderúrgica está formada por cientos de empresas grandes y pequeñas que producen una gama de productos, desde el mineral de hierro procesado hasta el acero estructural, hojas, varillas, barras y placas en una serie de configuraciones de aleación para una enorme variedad de usos finales. El hierro manufacturado, o metálico, contiene cantidades relativamente grandes de carbono y es inicialmente extremadamente frágil.

El hierro es uno de los elementos más ampliamente distribuidos y abundantes en la corteza terrestre, constituyendo alrededor del 5% del total.

Observación

Además de los minerales que se pueden obtener económica y físicamente en la actualidad, hay cantidades muy grandes de materiales con hierro de los que se puede recuperar el hierro a medida que surgen nuevas técnicas de minería y manejo de los minerales.

Mineral de hierro

El desarrollo de los depósitos de mineral de hierro comenzó hace millones de años cuando la mayor parte del mundo estaba bajo el agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Grandes cantidades de sedimentos, algunos ricos en hierro, se fueron depositando a través de los tiempos. Estos sedimentos marinos ricos en hierro forman la base de los principales depósitos de hierro utilizables hoy en día. Después de que estos depósitos se incorporaron a la corteza terrestre, se acercaron gradualmente a la superficie por la deriva continental y el levantamiento de las capas de sedimentos en los fondos marinos.

El mineral formado de esta manera es una mezcla de óxido de hierro y otros compuestos en proporciones variables.Entre las Líneas En términos económicos, el mineral de hierro es la parte del hierro total de la corteza terrestre que está económicamente disponible para la industria. Se encuentra en formas químicamente combinadas, como óxidos de hierro, carbonatos, sulfuros y silicatos.

Las reservas de mineral de hierro se encuentran en todo el mundo. Las zonas con más de 1.000 millones de toneladas métricas de reservas incluyen, en orden de cantidades decrecientes, los Estados Unidos, Australia, el Brasil, el Canadá, China, la India, Sudáfrica y Suecia. Rusia y Ucrania también tienen enormes reservas. El mineral se encuentra en diversos grados, con un contenido de hierro de entre el 20% y el 70%.

América del Norte ha sido afortunada en sus depósitos de mineral, que se encuentran en cantidades comercialmente utilizables en 22 estados de los Estados Unidos y en 6 provincias canadienses.Entre las Líneas En los Estados Unidos los suministros más abundantes se encuentran en la región del Lago Superior, alrededor de la cordillera de Mesabi. Otros grandes depósitos se encuentran en Alabama, Utah, Texas, California, Pennsylvania y Nueva York. Estos depósitos, en particular las reservas de la cordillera de Mesabi, parecían inagotables en el decenio de 1930, cuando se producía anualmente un promedio de 30 millones de toneladas de mineral de esa cordillera. La tremenda demanda de mineral de hierro durante la Segunda Guerra Mundial prácticamente triplicó la producción de la cordillera de Mesabi y agotó gravemente sus depósitos de mineral de alto grado.

Después de la guerra una intensa búsqueda reveló grandes cantidades de mineral rico en depósitos recién descubiertos. La mayoría de estos descubrimientos se referían a reservas situadas cerca de la superficie, lo que permitió utilizar la minería a cielo abierto en lugar de la minería subterránea, más costosa, que había sido necesaria para llegar a muchas de las reservas más antiguas (véase minería y canteras).

Además, se desarrollaron nuevas técnicas de mejoramiento de los minerales para explotar las grandes reservas de minerales de baja ley, como taconitas y jaspes. Entre ellas figuran la sinterización y la peletización. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). La sinterización se utiliza cuando el mineral y otros materiales ferrosos son demasiado finos para ser cargados (añadidos) directamente en el horno. Estos materiales se aglomeran con una mezcla de finos o polvos de carbón y coque que, al encenderse, proporcionan el calor para el proceso de sinterización. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El resultado es una masa porosa, parecida al clinker (escoria), que aumenta el flujo ascendente de gases calientes a través de la carga del alto horno.

La peletización se utiliza para aumentar el contenido de hierro de los minerales de bajo grado (20% a 30% de hierro). Después de ser triturados, cribados y concentrados, los finos de mineral se forman en pequeñas bolas o pellets con un contenido de hierro del 60% o más. Los pellets se endurecen luego por calentamiento para aumentar su resistencia y durabilidad para su posterior procesamiento. Así, los minerales que antes se consideraban inadecuados ahora suministran una parte sustancial de las necesidades de la industria.

Fabricación de hierro

El hierro se hace refinando el mineral de hierro hasta un punto en el que alcanza una pureza del 90% al 95%. La refinación se ha logrado de varias maneras a través de los siglos, que se remontan al 2º milenio A.C.

El hierro forjado, la primera forma de hierro manufacturado, se hacía calentando trozos de mineral de hierro con carbón. Esto produjo hierro esponjoso, una mezcla pastosa de hierro con una gran cantidad de escoria, el residuo no deseado del proceso de refinado del mineral. La mezcla de hierro y escoria se martillaba en una barra semielaborada (el martilleo expulsaba parte de la escoria) y luego se trabajaba más en los productos acabados. Más tarde, se idearon hornos que podían producir suficiente calor para fundir el mineral en hierro líquido, que luego se fundía en lugar de forjarse (véase la información acerca de la metalurgia).

El alto horno se desarrolló en Europa en forma cruda durante la Edad Media y se ha convertido en el principal dispositivo industrial para la fundición de hierro. El primer horno era esencialmente una pila de piedra, de 3 a 4,5 m de altura. Capas de mineral de hierro, carbón y piedra caliza formaban la “carga”, que se vertía a través de la chimenea sobre un fuego en la cama del horno. La piedra caliza actuaba como recolectora de cenizas y residuos de mineral, formando una escoria que podía separarse del hierro fundido y desecharse. El carbón era a la vez combustible para el fuego y un agente reductor que eliminaba los óxidos del mineral. El aire frío soplado en la base del horno elevaba las temperaturas de combustión lo suficientemente altas como para fundir el hierro en el mineral.

En el siglo XVII, el coque comenzaba a reemplazar al carbón como el principal combustible del alto horno (contemple varios de estos aspectos en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Fabricado a partir del carbón, que recién comenzaba a utilizarse en Europa, el coque producía temperaturas más altas que el carbón, y su mayor resistencia permitía cargas más grandes y pesadas y el uso de hornos más grandes y eficientes.

En los Estados Unidos, con sus abundantes bosques, el carbón siguió siendo el principal combustible de los hornos hasta aproximadamente 1840, cuando se empezó a utilizar el carbón de antracita. El coque se convirtió en el combustible principal sólo en los decenios de 1870 y 1980, y las grandes instalaciones para la fabricación de coque pronto se convirtieron en complementos necesarios del alto horno.

Poco cambio en la tecnología de los altos hornos tuvo lugar hasta la década de 1830, cuando se descubrió que calentar el chorro de aire antes de soplarlo en el horno aumentaba enormemente la eficiencia del mismo. La construcción del horno también cambió. La chimenea de piedra de base cuadrada fue sustituida por una estructura alta y cilíndrica hecha de placas de hierro forjado y revestida de ladrillo refractario. Estos grandes hornos aumentaron considerablemente la producción de hierro.Entre las Líneas En 1839 los hornos de nuevo estilo fueron capaces de producir 28 toneladas de hierro de fundición en una semana.

Pormenores

Los hornos de estructura de piedra se limitaron a la mitad de ese tonelaje. Para 1900, los hornos habían crecido aún más y eran capaces de generar más de 200 toneladas de hierro fundido por día.

Durante el siglo XX, las mejoras significativas en la estructura y la práctica de los altos hornos (pero no en el proceso básico) dieron lugar a enormes aumentos de la producción. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El alto horno sigue siendo esencialmente una estructura gigante con un armazón revestido de ladrillo refractario. Cuenta con una chimenea de horno, de más de 30 m de altura y 12 m de diámetro en el hogar, y tres o cuatro estufas -utilizadas para precalentar el aire- que son casi tan altas como la chimenea del horno. También se proporcionan instalaciones para manipular y cargar el mineral de hierro, el sinterizado, el coque y la piedra caliza en la parte superior de la chimenea vertical; a medida que descienden se encuentran con un volumen creciente de gas caliente formado por la combustión del coque con aire precalentado a 1.000° C (1.832° F) y soplado a presión a través de boquillas llamadas, en ocasiones, “tuyeres”, que están situadas en la base de la chimenea. El monóxido de carbono del coque en combustión reduce el óxido de hierro a hierro, mientras que la piedra caliza elimina las impurezas del mineral.Entre las Líneas En la base del horno, el hierro fundido se extrae en cucharones de forma submarina con capacidad para 300 toneladas.

El proceso del alto horno funciona 24 horas al día, 7 días a la semana. Esta continuidad es esencial para un funcionamiento eficiente; si el horno se apaga, a menudo se requieren varios días antes de que se restablezca el funcionamiento sin problemas. Las materias primas se cargan constantemente en la parte superior para reemplazar el carbono gasificado y los productos fundidos que se extraen del horno. El horno se golpea hasta seis veces al día, a intervalos de 4 a 6 horas. El hierro extraído sale del horno en una corriente de fuego a 1.500° C (2.732° F). El tamaño del horno determina la cantidad extraída en cada toma. Para el horno promedio de los Estados Unidos que produce 5.000 toneladas por día, cada grifo rinde alrededor de 800 toneladas. Los nuevos hornos de 10.000 toneladas por día tienen cuatro piquetes y el proceso de extracción es casi continuo.

El proceso del alto horno es uno de los más eficientes del mundo industrial, ya que el 90% del hierro contenido en el mineral se funde y se convierte en arrabio, nombre del hierro que es el producto del alto horno. Del otro 10%, parte va a la escoria y parte se convierte en polvo de combustión que se combina con el gas en la parte superior del horno. La mayor parte de este polvo de combustión se recupera y se utiliza en el proceso de sinterización.

Procesos alternativos de fabricación de hierro

En los últimos años se han desarrollado nuevos procesos menos costosos o más ecológicos para producir hierro a partir de mineral. El hierro de reducción directa se fabrica directamente a partir de minerales de hierro, en forma de finos o polvos, utilizando gas natural como agente calefactor y reductor en lugar de coque. El fueloil y el carbón en polvo o peletizado también sirven como agentes reductores, mientras que el horno suele ser de lecho fluidizado (véase la combustión en lecho fluidizado para un ejemplo de esta tecnología aplicada al carbón en lugar del mineral de hierro). Los procesos de reducción de la fundición implican el uso de un “baño” de metal (véase definición, y una descripción de metal), en el que el mineral de hierro precalentado se funde en un recipiente que contiene metal (véase definición, y una descripción de metal) caliente, carbón y aire caliente ya fundidos. Los metales de hierro producidos mediante estos nuevos métodos están libres de contaminantes residuales como el níquel y el cobre que se encuentran comúnmente en el acero producido a partir de la chatarra de acero y, por lo tanto, son demandados para fabricar altos grados de acero en hornos de arco eléctrico.

Usos del hierro

Hasta 1870 se producía muy poco acero en el mundo. El hierro era el producto final, y tenía una multiplicidad de aplicaciones. Tal vez el mayor uso fue en la fabricación de rieles de ferrocarril y ruedas de vagones de ferrocarril. Debido a que la mayoría de los edificios eran relativamente pequeños y estaban hechos de piedra, ladrillo o madera, el hierro de construcción se incorporó sólo de manera limitada hasta la era de la arquitectura de hierro fundido, comenzando a finales de 1800 y terminando en la última parte del siglo XIX, cuando el acero se convirtió en el principal material estructural para los grandes edificios. El hierro también tuvo usos importantes en forma de clavos y alambre, tuberías, artillería, herrajes y pequeñas piezas de maquinaria y en láminas chapadas con estaño, que se utilizaban como recipientes de alimentos.

Con la llegada del acero, la mayoría de los hierros manufacturados llegaron a utilizarse como la principal materia prima para la fabricación de acero, y esa sigue siendo su principal aplicación hoy en día. El hierro de alto horno que no se convierte en acero puede utilizarse en las fundiciones para producir piezas fundidas de artículos como tuberías de agua y drenaje, piezas de maquinaria pesada y de construcción, y una variedad de pequeñas piezas para las industrias ferroviaria y automovilística.

Datos verificados por: Chris

Metalurgia del hierro

Simbolismos en la Historia Africana

Las complejas pirotecnologías de fundición de metales a partir de minerales son tecnologías transformadoras: mediante el proceso de fundición y la aplicación de calor, las materias primas se transforman en algo completamente diferente. Adquieren nuevas propiedades y un nuevo valor socioeconómico que permite la reproducción social a través de un material físico y tangible. Este proceso, desde un punto de vista antropológico, tiene paralelismos con la reproducción humana y la fecundidad femenina: un acto de creación y reproducción social diferente, pero quizás equivalente.Entre las Líneas En muchos ejemplos de fundición de hierro (y cobre) en todo el continente, los poderes reproductivos de las mujeres se evocan simbólicamente a través de la materialidad de las fundiciones y los comportamientos asociados de los fundidores: los tabúes, las canciones, las bromas, los comentarios groseros y los bailes que se realizan mientras se construye el horno y se cuece.

Los hornos de fundición de hierro suelen estar documentados etnográficamente como una mujer parturienta, que da a luz a una flor de hierro.

Pormenores

Los hornos se transforman en mujeres, ya sea por su forma ginecomorfa o por las palabras e invocaciones del fundidor.

Pormenores

Los hornos pueden estar decorados con escarificaciones, pechos, genitales, cinturones o incluso piernas extendidas (por ejemplo, Barndon 1996). Los nombres dados a estas partes del horno pueden reforzar los atributos como femeninos, no dejando duda de que el horno es una mujer (Herbert 1993, 34). De hecho, en muchos casos, el horno se convierte en la esposa del fundidor: ya no es un objeto, sino un ser humano y, además, un miembro de esa comunidad y debe ser tratado como tal.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Otros elementos de la fundición también pueden transformarse en objetos de género. Los tuyères y los fuelles que se introducen en el horno femenino se convierten en órganos sexuales masculinos, y las acciones y los comentarios de los fundidores durante su uso pueden hacer explícita esta metáfora. También se ha documentado que los fuelles están decorados con símbolos de genitales masculinos y femeninos.Entre las Líneas En las tecnologías en las que se han utilizado dos o más minerales, a veces se identifican como masculino y femenino, que necesitan combinarse o “hacerse amigos” antes de la fundición.

La combinación de estos elementos masculinos y femeninos mediante la acción de la fundición da como resultado, si tiene éxito, la formación de una floración de hierro.Entre las Líneas En ciertos contextos, este hierro se denomina niño, a veces específicamente gemelos (por ejemplo, Fowler 1990), un estado que, en las mujeres, se asocia no sólo con una alta fertilidad, sino también con un alto riesgo para la vida (tal vez con un paralelismo con el alto riesgo asociado (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “associate” en derecho anglo-sajón, en inglés) a una pirotecnia intensiva en mano de obra y materiales que puede, después de todo, fallar). Las medicinas que se darían a una mujer para ayudar con el embarazo y el parto, como la arcilla de caolín, asociada con el tratamiento de la enfermedad y la ayuda al nacimiento de gemelos, o las plantas que ayudan a la lactancia, también pueden darse al horno para asegurar una “entrega” de hierro sin problemas.

En estos contextos sociales, estos elementos masculinos y femeninos no sólo tienen que combinarse en las condiciones físicas adecuadas para producir hierro con éxito, sino que tienen que combinarse en las condiciones sociales adecuadas. Si se considera que el horno se convierte en la esposa del fundidor, su marido, el fundidor, estaría sujeto a las normas que rigen su comportamiento.Entre las Líneas En muchos de estos procesos metafóricos se reconocen los elementos peligrosos de la reproducción (por ejemplo, el riesgo de muerte de la madre o del hijo, especialmente acentuado en el caso de un embarazo y parto múltiples).Entre las Líneas En este sentido, las prohibiciones sociales asociadas a la protección de la madre y el hijo pueden ser de gran relevancia. Por ejemplo, el adulterio entre los Fipa se considera un acto peligroso que puede provocar problemas de fertilidad o la muerte en el parto. Este sistema de creencias de los Fipa parece estar arraigado en su práctica tecnológica de la fundición del hierro: cometer adulterio durante el período de la fundición puede poner en peligro a la esposa del fundidor (Barndon 1996).

Puntualización

Sin embargo, durante la duración de la fundición, el horno es la esposa del fundidor, por lo que es la floración del hierro y el éxito de la fundición lo que puede verse comprometido, y las relaciones conyugales con la esposa humana serían el comportamiento considerado adúltero en este caso.

A menudo también se expresa el peligro que corren las mujeres en edad reproductiva de quedar estériles si entran en contacto con el horno, lo que se observa con mayor frecuencia en África central y oriental (Herbert 1993, 117). El “poder creativo” tanto del horno como de las mujeres era visto por algunos grupos como una fuerza abrumadora, controlada sólo por los fundidores y herreros, que podía ser un peligro para la fertilidad de las mujeres si se acercaban demasiado. A la inversa, la sangre menstrual -un marcador de esterilidad, aunque temporal- es vista por algunos grupos como una amenaza para la fertilidad de un fundidor (Herbert 1993, 73). La extensión de estos conceptos es la documentación de los sistemas de fundición por los que se excluye a las mujeres de estar presentes en un lugar de fundición y de participar en la actividad de fundición: la presencia de la fertilidad o esterilidad femenina en una fundición amenaza el éxito de la fundición y de las propias mujeres.

Una Conclusión

Por lo tanto, son excluidas, no sólo del lugar de la fundición, sino también de la órbita de sus maridos si son fundidores. Esta exclusión puede adoptar la forma de ubicar los lugares de fundición lejos de los lugares de habitación; puede requerir la erección de una pantalla para ocultar la actividad de producción, o puede implicar la prohibición de compartir la cama con las esposas y novias o de mantener relaciones sexuales durante el transcurso de la fundición. La fundición, así estructurada, se convierte en una actividad aislada, siendo el género un componente central de esa estructuración.

Datos verificados por: Brooks

Recursos

Notas y Referencias

Véase También

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