¿Qué catalizador se usa en la obtención de SO₃ y en la oxidación del amoníaco?

En ambos casos se emplea platino (Pt) como catalizador sólido. En el método de contacto favorece la oxidación del SO₂ a SO₃, y en el método de Ostwald la oxidación del amoníaco a NO.

¿Cuál es la función del coque en el alto horno?

El coque se obtiene a partir del carbón mineral y actúa como reductor del mineral de hierro durante el proceso.

¿Qué diferencia hay entre arrabio y acero?

El arrabio es una aleación de hierro y carbono con otras impurezas obtenida en el alto horno. El acero se fabrica afinando el arrabio en un convertidor para reducir su contenido de carbono e impurezas.

Producción industrial de ácido sulfúrico, ácido nítrico y acero: procesos y materias primas

Resumen

El documento explica cómo se fabrican tres productos industriales clave: ácido sulfúrico por el método de contacto, ácido nítrico por el método de Ostwald y acero a partir de mineral de hierro en el alto horno. Describe las etapas químicas de cada proceso, las materias primas necesarias y el tratamiento posterior del acero, como la colada.

Puntos clave

El ácido sulfúrico se obtiene por el método de contacto: combustión del azufre a SO₂, oxidación a SO₃ con catalizador de platino y absorción en ácido sulfúrico concentrado.
El ácido nítrico se sintetiza por el método de Ostwald: oxidación catalítica del amoníaco a NO a unos 800 °C, oxidación a NO₂ y absorción en agua.
Las materias primas del acero son mineral de hierro, coque obtenido del carbón mineral, fundentes y aire caliente.
En el alto horno se obtienen arrabio (aleación de hierro y carbono) y escoria, que se separan en el crisol.
El afino del arrabio en un convertidor reduce el contenido de carbono y otras impurezas para obtener acero.
La colada puede ser en molde (acero moldeado) o continua.

Ponte a prueba

Producción de Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

El ácido sulfúrico es el compuesto químico más utilizado a nivel mundial, principalmente en la fabricación de fertilizantes y abonos. El H₂SO₄ se obtiene mediante el método de contacto, que permite obtener ácido sulfúrico de gran pureza y concentración. Este proceso involucra varias etapas de oxidación-reducción:

1. Obtención de Dióxido de Azufre (SO₂)

Se utiliza azufre como materia prima. La combustión del azufre produce dióxido de azufre (SO₂):

S + O₂ → SO₂

2. Obtención de Trióxido de Azufre (SO₃)

El SO₂ obtenido se purifica. Una vez purificado, se cataliza su transformación en trióxido de azufre (SO₃) utilizando un catalizador sólido de platino (Pt), que favorece la oxidación del SO₂:

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

3. Obtención de Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

En esta etapa, el SO₃ se introduce en una torre de absorción, donde se disuelve en ácido sulfúrico concentrado, generando ácido sulfúrico fumante (óleum). La dilución posterior del óleum produce ácido sulfúrico concentrado.

Producción de Ácido Nítrico (HNO₃)

El ácido nítrico es un compuesto inorgánico de gran importancia industrial, utilizado como reactivo y en la síntesis de fertilizantes y explosivos. Su síntesis se realiza mediante el método de Ostwald, utilizando amoníaco (NH₃) como materia prima. Este proceso también incluye varias etapas de oxidación-reducción:

1. Oxidación del Amoníaco

El amoníaco se oxida a 800 °C utilizando un catalizador de platino, produciendo monóxido de nitrógeno (NO):

4NH₃ + 5O₂ → 6H₂O + 4NO

2. Oxidación del Monóxido de Nitrógeno

El monóxido de nitrógeno se oxida con el oxígeno del aire para formar dióxido de nitrógeno (NO₂):

2NO + O₂ → 2NO₂

3. Absorción en Agua

El dióxido de nitrógeno se burbujea a través del agua, obteniéndose ácido nítrico (HNO₃).

Producción de Acero

Materias Primas

Mineral de hierro: Los más utilizados son óxidos de hierro (hematita, magnetita) y carbonatos (siderita). Estos minerales se trituran y se someten a tratamientos de sinterización para mejorar la eficiencia del proceso.
Carbón mineral: Se transforma en coque mediante un proceso térmico. El coque actúa como reductor del mineral de hierro.
Fundentes: Disminuyen las temperaturas requeridas durante la reacción de reducción y facilitan la eliminación de impurezas.
Aire caliente: Permite la combustión del coque.

Proceso en el Alto Horno

Las materias primas se mezclan y se introducen en un alto horno, donde se lleva a cabo el proceso de reducción directa de los minerales. Las materias sólidas se introducen por la parte superior (tragante), mientras que el aire caliente y otros combustibles se inyectan por las toberas.

En la parte inferior del horno (crisol) se obtienen los productos fundidos:

Arrabio: Aleación de hierro y carbono con otras impurezas.
Escoria: Formada por fundentes e impurezas.

Afino del Arrabio (Obtención de Acero)

Para fabricar acero, el arrabio se somete a un proceso de afino en un convertidor. Este proceso reduce el contenido de carbono y otras impurezas.

Colada del Acero

La colada del acero es el proceso por el cual el acero líquido pasa a forma sólida. Existen dos procesos principales:

Acero moldeado: El acero se vierte en un molde con la forma del producto deseado.
Colada continua: El acero se vierte en un molde abierto por el fondo, del cual se extrae continuamente el producto solidificado.