Funcionamiento y Partes del Alto Horno: Proceso de Producción de Arrabio

Alto Horno

Un alto horno es un horno especial en el que tienen lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación química en un metal rico en hierro llamado arrabio. Está constituido por dos troncos en forma de cono unidos por sus bases mayores. Mide de 20 a 30 metros de alto y de 4 a 9 metros de diámetro; su capacidad de producción puede variar entre 500 y 1500 toneladas diarias.

Partes de un Alto Horno

La Cuba

Tiene forma troncocónica y constituye la parte superior del alto horno; por la zona más estrecha y alta de la cuba (llamada tragante) se introduce la carga. La carga la componen:

• El mineral de hierro: magnetita, limonita, siderita o hematita.
• Combustible: generalmente es carbón de coque. Este carbón se obtiene por destilación del carbón de hulla y tiene un alto poder calorífico. El carbón de coque, además de actuar como combustible, provoca la reducción del mineral de hierro, es decir, provoca que el metal hierro se separe del oxígeno.

El carbono, en su forma industrial de coque, se mezcla con el mineral, con cuyo oxígeno se combina, transformándose primero en monóxido de carbono (CO) y luego en dióxido de carbono (CO₂):

• FeO + C → Fe + CO (reducción del mineral de hierro – FeO – en metal hierro con CO)
• FeO + CO → Fe + CO₂ (reducción del mineral de hierro – FeO – en metal hierro con CO₂)

• Fundente: Puede ser piedra caliza o arcilla. El fundente se combina químicamente con la ganga para formar escoria, que queda flotando sobre el hierro líquido, por lo que se puede separar. Además, ayuda a disminuir el punto de fusión de la mezcla.

El mineral de hierro, el carbón de coque y los materiales fundentes se mezclan y se tratan previamente antes de introducirlos en el alto horno. El resultado es un material poroso llamado sínter. Las proporciones del sínter son:

1. Mineral de hierro: 2 toneladas.
2. Carbón de coque: 1 tonelada.
3. Fundente: 1/2 tonelada.

Estos materiales se introducen por la parte más alta de la cuba. La mezcla arde con la ayuda de una inyección de aire caliente (oxígeno), de forma que, a medida que baja, su temperatura aumenta hasta que llega al:

Etalaje

Está separado de la cuba por la zona más ancha de esta última parte, llamada vientre. El volumen del etalaje es mucho menor que el de la cuba. La temperatura de la carga es muy alta (1500 °C) y es aquí donde el mineral de hierro comienza a transformarse en hierro. La parte final del etalaje es más estrecha.

Crisol

Bajo el etalaje se encuentra el crisol, donde se va depositando el metal líquido. Por un agujero, llamado bigotera o piquera de escoria, se extrae la escoria, que se aprovecha para hacer cementos y fertilizantes. Por un orificio practicado en la parte baja del mismo, denominada piquera de arrabio, sale el hierro líquido, llamado arrabio, el cual se conduce hasta unos depósitos llamados cucharas.

Así pues, el producto final del alto horno se llama arrabio, también conocido como hierro colado o hierro de primera fusión.