Definición y Características de las Menas de Hierro

1. Definición de mena: La mena es un mineral del que se puede extraer un elemento, generalmente un metal. Así, se dice que un mineral es mena de un metal cuando, mediante minería, es posible extraer ese mineral de un yacimiento y, luego, mediante metalurgia, obtener el metal de ese mineral. Siempre asociado al concepto de mena, aparece el de ganga, que es el conjunto de minerales que, en un yacimiento, se encuentra en la roca explotada junto a la mena.
2. Hierro y menas de hierro: El hierro es uno de los metales que más abunda en la naturaleza, donde aparece en forma de óxido, carbonato, sulfuro o silicato. En rarísimas ocasiones se presenta en estado nativo. El hierro ocupa el 4º lugar entre los cuerpos simples que forman la corteza terrestre, con un 5,08 %, precedido por el oxígeno, el silicio y el aluminio. Solamente 4 minerales se pueden utilizar industrialmente en la actualidad: 3 óxidos que se conocen generalmente con los nombres de magnetita, hematites y limonita, y el carbonato denominado siderita.
3. En algunos casos, se utiliza como materia prima para fabricar el hierro los residuos de la tostación de piritas. Para los silicatos, todavía no se ha descubierto un procedimiento para extraerles el hierro. Las principales características de los minerales de hierro son las siguientes:

Normalmente, se consideran ricos en hierro, los que tienen más de un 55 % de Fe y pobres los de un contenido inferior al 30 %.

Los principales factores que determinan o influyen en la posibilidad de explotar los yacimientos de mineral de hierro son los siguientes:

• Situación geográfica.
• Riqueza del mineral.
• Reservas del yacimiento.
• Composición y naturaleza de la ganga.
• Condiciones físicas, principalmente porosidad o compacidad.
• Grado de pureza (contenido en P y S principalmente).
• Grado de humedad y de elementos volátiles, agua combinada y CO₂ que suelen contener.

Magnetita (óxido ferroso-ferrico) es uno de los minerales más ricos en hierro que hay en la naturaleza, detrás de la wustita (FeO) que es más rara de encontrar, ya que solo aparece en ambientes que estuvieron expuestos a condiciones reductoras; y, si no fuera acompañada de impurezas, su composición sería de 72,4 % de hierro y 27,6 % de oxígeno. Si no estuviera acompañada de impurezas, en algunas ocasiones, debido a la gran proporción de ganga, el mineral de magnetita se presenta solo con 25 a 50 % de hierro. La magnetita es un mineral muy duro, de color pardo, casi negro, posee un brillo ligeramente metálico y cristaliza en el sistema cúbico. Por atraer a la aguja imantada y por poseer propiedades magnéticas, recibe el nombre de magnetita.

Con frecuencia, la magnetita aparece asociada, en ciertas rocas ígneas, con cantidades apreciables de cromo, titanio y cinc, formando cromita, ilmenita y frankilita, y a veces se presenta en las arenas de las playas mezclada con la ilmenita o hierro titanado.

Por su difícil reducción, generalmente se somete la magnetita a la calcinación oxidante antes de su carga en los hornos altos, que transforma el Fe₃O₄ en Fe₂O₃. Su magnetismo se aprovecha en ocasiones en la concentración por medios magnéticos.

Los yacimientos más importantes se encuentran en Suecia, Norteamérica, Rusia, Argelia y Australia.

Hematites (óxido férrico) es el mineral de hierro más abundante, y el más importante porque, además de su abundancia, tiene un buen comportamiento en el horno para fabricar arrabio o fundición.

Su fórmula química es Fe₂O₃ y, aunque teóricamente tiene un 70 % de Fe y un 30 % de O₂, en la práctica posee de 50 a 68 % de Fe.

Nos encontraremos 6 tipos principales de este mineral:

Hematites roja ordinaria: es de color rojo o morado y es la más abundante, además, es la más codiciada de los minerales de hierro por su gran riqueza en metal, elevada pureza y relativa facilidad de reducción. El óxido férrico anhidro es conocido también con el nombre de hematites roja, porque, al ser rayado este mineral con un objeto duro, da siempre una raya de color rojo característico, siendo el polvo que se desprende también de color rojo.

Hematites roja micácea: aparecen como masas retorcidas muy características.

Hematites roja oolítica: contiene pequeños granos de mineral, con ganga arcillosa.

Hematites roja terrosa: cuando está mezclado con arcillas y se usa para pinturas.

Hierro oligisto: es de color negro brillante y aparece mezclado con la hematites roja y la magnetita.

Hierro especular: constituido por delgadas capas brillantes de carácter laminar.

Limonita (óxido férrico tri-hidratado) es un tipo de óxido férrico hidratado, también llamado hematites parda, con 3 moléculas de agua. La limonita, contiene un 60 % de hierro y 40 % de oxígeno. En la práctica el hierro va desde un 30 hasta un 56 %.

Se clasifican en 4 tipos:

Limonita ordinaria: es blanda, mancha los dedos y al rayarla, aparece una raya de color pardo amarillento. Las más arcillosas son conocidas como ocres amarillos. Puede aparecer tanto con alta pureza, como casi completamente impurificada.

Limonitas estalactíticas: mineral de estructura fibrosa y forma esférica. Posee un brillo metálico superficial y su color es negruzco o pardo.

Limonita oolítica: aparece en granos con forma de guisante, acompañados por un material calcáreo, silicioso o arcilloso. Son de muy baja reducción, y su riqueza es baja y varía entre un 28 y un 36 % de hierro.

Limonita terrosa de lagos y pantanos: son limonitas terrosas de formación reciente, producidas por depósitos de aguas ferruginosas. Ocupan, normalmente, grandes extensiones de bajo espesor (<50 cm.). A veces aparecen en masas y su color varía del pardo al negro. Su explotación es fácil y barata. Suelen contener mucha sílice, y otras veces aparecen mezcladas con fosfato.

Siderita (carbonato de hierro) este mineral, cuya fórmula es CO₃Fe, contiene teóricamente un 48,2 % de hierro y un 37,9 % de anhídrido carbónico. En la práctica, sin embargo, su porcentaje de hierro suele variar del 30 al 45 % por ir acompañado con cierta cantidad de ganga. El contenido en carbonato es bajo, pero aumenta después de ser calcinado.

Existen 3 variedades:

Hierro espático o siderita: mineral compacto con fractura cristalina muy típica. Es de un color blanco amarillento, que a veces varía a anaranjado y rojo oscuro. Suele encontrarse formando grandes filones. Una vez calcinado es muy fácil reducirlo en el alto horno. A veces hay zonas donde el carbonato no se ha transformado totalmente en óxido hidratado, y así, tiene un aspecto entre hematites parda y el carbonato.

Esferosiderita granular: tiene un aspecto esferoidal, diferente de la siderita. Hay 2 clases: la clayband y la blackband.

Esferosiderita arcillosa (clayband): es de carácter oolítico, es muy fosforosa, y solo sirve para fabricar fundiciones en instalaciones básicas. Su color varía del gris a rojo.

Esferosiderita carbonosa (blackband): contiene importantes cantidades de materia carbonosa, de color oscuro o negro, y puede considerarse mineral combustible. Su materia carbonosa va desde un hasta un 25 %. Los que tienen más materia carbonosa son consumibles, porque arden con bastante facilidad.

Sulfuros de hierro estos minerales, prácticamente, no se emplean en siderurgia. Esto se debe a que es muy difícil eliminar la importante cantidad de azufre que contienen (del orden del 2 %) y que para los aceros es muy pernicioso. También suelen contener en ocasiones arsénico, que es también muy perjudicial.

Los 4 minerales más frecuentes son:

Pirita de hierro: es el sulfuro de hierro Fe₂S que aparece con relativa frecuencia en la naturaleza solo o mezclado con otros minerales. Marcasita o pirita blanca: tiene un color blanco más claro que la pirita ordinaria.

Pirrotina o pirita magnética: es un sulfuro de hierro magnético amarillento rojizo.

Arsenopirita (mispickel): es un sulfuro arseniuro de hierro (Fe₁As) de color blanco plateado. Nunca se puede usar como mineral de hierro por su alto contenido en arsénico.