Minerales Del Hierro

Los objetos de hierro y acero son parte de nuestra vida cotidiana y es de particular interés que conozcamos los procesos mediante los cuales se obtienen, así como los volúmenes de producción y la importancia de la industria siderúrgica para el desarrollo de un país. También es importante que tomen conciencia del efecto ambiental que provoca la reducción del metal por el carbón. La producción mundial de acero crudo ronda los 2.000 millones de toneladas métricas al año y por cada tonelada de metal se liberan a la atmósfera 20 – 2,2 toneladas de CO2, lo que hace que la industria siderúrgica sea una de las mayores emisoras de ese gas.

INTRODUCCION

RED CONCEPTUAL

MINERALES DE HIERRO

El hierro constituye cerca del 1,51% en peso de la corteza terrestre. Es uno de los siete metales conocidos desde la antigüedad. Aunque muy raramente se encuentra libre en la naturaleza, la facilidad con que sus óxidos son reducidos por el carbón y la abundancia de los mismos en la superficie terrestre, hicieron posible su descubrimiento y aplicación a la fabricación de utensilios y armas.

MINERALES DEL HIERRO El hierro se encuentra en numerosos

minerales y mineraloides, magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3), limonita (Fe2O3 .nH2O), siderita (FeCO3), pirita (FeS2), etc. Si bien hay una diversidad de minerales de hierro distribuidos sobre la corteza terrestre (óxidos, carbonatos, sulfuros, sulfatos, silicatos, etc.) son pocos los minerales usados comercialmente como fuente de hierro. La razón estriba en la cantidad de metal, o ley, que el mineral contenga. Para ser utilizados en la industria siderúrgica estos materiales deben contener un mínimo de 40% de hierro. Las impurezas (ganga), que siempre acompañan a los minerales, disminuyen el porcentaje de hierro en los mismos. La magnetita contiene, teóricamente 72,3 % de hierro, la hematita 69,9 %. En cambio, el contenido teórico de hierro en la pirita es de apenas 46,6 %. Los porcentajes reales disminuyen debido a la ganga.

EL HIERRO El hierro cristaliza en el sistema

cúbico. Por debajo de los 910 °C, la celdilla elemental es cúbica intracentrada. Hasta los 768 °C tiene propiedades magnéticas (hierro ɲ) a esta temperatura desaparecen las propiedades magnéticas (hierro ɴ) y la arista de la celdilla elemental aumenta ligeramente de 2,86 a 2,90 Ångstrom. A los 910 °C se produce la transformación a hierro ɶ en el cual la celdilla es cúbica de caras centradas. A partir de los 1.401°C es cúbica intracentrada (hierro ɷ estructura que se mantiene hasta los 1.530 °C (temperatura a la que el hierro funde). Por lo tanto, en sentido estricto, el hierro tiene sólo dos formas alotrópicas la ɲ, estable hasta 910°C y, desde 1.401 hasta 1.530 °C y la ɶ, que es estable únicamente entre 910 y 1.401 °C.

CARÁCTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL HIERRO

• Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta

propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.

• Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

• Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).

PROPIEDADES FÍSICAS

PROPIEDADES TÉRMICAS

FORMAS ESTRUCTURALES

Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión. A presión atmosférica:

• Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc).

• Hierro-γ: 911 °C - 1392 °C; presenta una red cúbica centrada en las caras (fcc).

• Hierro-δ: 1392 °C - 1539 °C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo.

• Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp).

APLICACIONES DEL HIERRO

El hierro es el metal duro más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.

• Son más fáciles de maquinar que los aceros.• Se pueden fabricar piezas de diferente tamaño y complejidad.• En su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy

costosos.• Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como

autolubricantes.• Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y tienen

buena resistencia al desgaste.

FUNDICIONES

Las fundiciones tienen innumerables usos. Sus ventajas más importantes son:

FUNDICIONES

El color de la fundición no está determinado por el porcentaje de carbono (que generalmente no supera el 4,3 %), sino por el estado en que se encuentre: combinado o como grafito. Generalmente, la fundición gris tiene un porcentaje de carbono inferior a la blanca. La temperatura de fusión varía entre 1.100 °C para la fundición blanca y 1.200 °C para la fundición gris. La fundición blanca, perlítica, es de una dureza muy elevada, pero es frágil. Su dureza y fragilidad hacen que sea muy difícil mecanizarla en máquinas-herramientas normales.

FUNDICIONES

Fundición gris = 7 a 7,2Fundición atruchada = 7,3 a 7,4 Fundición blanca = 7,4 a 7,6

PESO ESPECÍFICO

El peso específico relativo varía con la composición y, por consiguiente, con el aspecto de la fundición. Por término medio se puede admitir:

FUNDICIONES

TEMPERATURA DE FUSIÓN

Varía con la composición y el aspecto de la fundición. En promedio es:Fundición negra gris 1.200° CFundición blanca 1.100° C

DUREZA

La dureza de las fundiciones es relativamente elevada. La fundición gris tiene una dureza de140 a 250 Brinell. S puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado que lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta.

OBTENCIÓN DEL HIERRO A PARTIR DE LOS MINERALES

En estos hornos se alcanzaba una temperatura más elevada lo que provocaba una fusión parcial del hierro. Según las técnicas de trabajo, se podía obtener hierro dulce, hierro duro y un material duro, pero frágil llamado arrabio. El arrabio se consideraba un producto desechable debido a su fragilidad. Más tarde, se comenzó a aprovechar fundiéndolo y colándolo en moldes. Todos estos procedimientos eran directos, es decir, se obtenía el hierro a partir del mineral. Posteriormente, fueron sustituidos por el proceso indirecto, mediante el cual, a partir del mineral, se obtiene primero el arrabio y de este, por un tratamiento posterior, la aleación de hierro con el contenido de carbono deseado

MIN

ERALES D

EL HIE

RRO

MINERALES DEL HIERROEn la naturaleza existe una gran variedad de minerales de hierro entre ellos tenemos:

• Actinolita

• Aerinita

• Aheylita

• Akaganeíta

• Allanita

• Alluaudita

• Almandino

• Amarantita

• Anapaíta

MINERALES DEL HIERRO

• Andradita• Ankerita• Arfvedsonita• Armalcolita• Arsenopirita• Arthurita• Astrofillita• Augita• Awaruita• Axinita• Babingtonita• Baileycloro• Bannisterita


• Bazzita• Beraunita• Berthierina• Berthierita• Beudantita• Biotita• Bornita• Botriógeno• Briartita• Buergerita• Bukovskyita• Cacoxenita• Calcopirita


• Camacita• Celadonita• Cerita• Chamosita• Chapmanita• Childrenita• Cilindrita• Clinocloro• Cloritoide• Cobaltita• Cohenita• Columbita• Copiapita• Cromita• Cronstedita• Cubanita


• Egirina• Emmonsita• Enigmatita• Enstatita• Epidota• Escorodita• Escuterudita• Esmeril• Estannita• Estaurolita• Estilpnomelana• Farmacosiderita• Fayalita• Ferberita• Ferrihidrita• Fosfofilita


• Franklinita• Freibergita• Gadolinita• Germanita• Glauconita• Goethita• Graftonita• Grunerita• Gudmundita• Halotriquita• Hedenbergit

a• Hematita• Hercinita• Hiperstena


• Ilmenita• Ilvaíta• Isocubanita• Jacobsita• Jadeíta• Jamesonita• Jarosita• Julgoldita• Kobellita• Kornerupina• Laueíta• Lazulita• Lepidocrocita• Limonita• Lollingita• Ludwigita


• Mackinawita• Maghemita• Magnesioferrita• Magnetita• Óxido de hierro • Majorita• Marcasita• Melanterita• Messelita• Metavauxita• Molisita• Mooihoekita• Navajoíta• Nefrita• Neptunita• Nigerita• Nontronita


• Odinita• Olivino• Onfacita• Osumilita• Parabutlerita• Paravauxita• Pentlandita• Pigeonita• Pirita• Piroaurita• Pirrotina• Povondraíta• Pseudobrookita• Pumpellyíta• Purpurita


• Renierita• Riebeckita• Rodalquilarita• Roemerita• Rozenita• Sakuraiíta• Samarskita• Santabarbaraíta• Saponita• Schafarzikita• Schreibersita• Schwertmannita• Scorzalita• Segelerita• Sekaninaíta• Serpentina• Siderita• Siderotilo


• Taenita• Talnakhita• Tantalita• Tetraedrita• Tranquilitita• Trevorita• Trifilita• Triplita• Troilita• Tschermakita• Tuperssuatsiaít

a• Turmalina• Vauxita• Vermiculita• Villamaninita


• Violarita• Vivianita• Voltaíta• Walfordita• Warwickita• Wicksita• Wolframita• Wustita• Zemannita• Zinnwaldita• Zykaíta

MINERALES DEL HIERRO MAS IMPORTANTES

Siderita

Pirita

Magnetita

Limonita

Entre los minerales del hierro mas importantes tenemos los siguientes:

SIDERITALa siderita es un mineral de la clase 05 (carbonatos), según la clasificación de Strunz. Es un carbonato de hierro (II) (FeCO3), del grupo de la calcita. Fue nombrado así, tras su descubrimiento en 1845, del término griego "sideros", que significa "hierro", en alusión a su composición en este metal.

Características

La siderita es un mineral pesado , tiene una composición de carbonato de hierro y un ordenamiento interno trigonal.

SIDERITASERIES

Forma series de solución sólida con otros minerales:• Con la magnesita (MgCO3) forma una serie sustituyendo el Fe

por Mg.• Con la rodocrosita (MnCO3) forma una serie sustituyendo el Fe

por Mn.• Con la smithsonita (ZnCO3) forma una serie sustituyendo el Fe

por Zn.

Formación y yacimientos

Muy a menudo se encuentra en depósitos de lechos sedimentarios mezclada con algún componente biológico, pizarras, arcillas o carbón, lo que sugiere que la siderita es creada biogénicamente bajo condiciones de bajo pH y baja concentración de oxígeno.También se puede encontrar en rocas sedimentarias metamorfizadas formando masas cristalinas masivas, como mineral principal de depósitos hidrotermales, así como en pegmatitas y en depósitos de pantanos.

SIDERITA

SIDERITAHábito

Típicamente se encuentra en forma de racimos de cristales romboédricos, del sistema trigonal, cuyas caras aparecen curvadas o compuestas. También se puede encontrar a menudo como una masa granulada de color marrón oscuro o bien como material cristalino masivo, con superficies de exfoliación expuestas claramente curvadas.

Usos

Es un mineral de importancia económica para la extracción del hierro. También se encuentra en el espacio y en satélites como la Luna o en meteoritos. La explotación era a cielo abierto, pero actualmente es subterránea, basada en minas.

PIRITALa pirita, a veces conocida cómo "el oro de los tontos" o "el oro de los pobres", llamada así por su increíble parecido con el oro, es un mineral del grupo de los sulfuros cuya fórmula química es FeS2. Tiene un 53,48% de azufre y un 46,52% de hierro. Frecuentemente macizo, granular fino, algunas veces subfibroso radiado; reniforme, globular, estalactítico. Insoluble en agua, y magnética por calentamiento. Su nombre deriva de la raíz griega pyr (fuego), ya que al rozarla con metales emite chispas, lo cual intrigaba al mundo antiguo.

Aspecto

Cúbica, las caras a veces encementadas, también a menudo en octaedros o piritoedros (doce caras pentagonales). A menudo maclada, masiva, radiada, granular, su color es gris pero tiene un brillo que le da aspecto de amarillo latón, dureza: es duro 6-6,5, de manera que no se exfolia, y las fracturas son de forma concoidea (de concha). Color raya: negruzco, diafanidad: opaco. La pirita se funde facilmente, 2,5-3 en la escala Kobell, y libera vápores de azufre y dejando como residuo sólido pirrotina (FeS).

PIRITA

PIRITA

Uso: La pirita es uno de los minerales más usados para la obtención del ácido sulfúrico (H2SO4) por su elevado porcentaje en azufre. La obtención del ácido se produce mediante el «tueste» del mineral, es decir, se calienta hasta altas temperaturas en presencia de óxigeno, ya que así emana dióxido de azúfre (SO2) y posteriormente este se transforma artificialmente a trióxido de azúfre (SO3) al que se añade agua para transformarlo en ácido.

MAGNETITA

La magnetita es un mineral de hierro constituido por óxido ferroso-diférrico (Fe3O4) que debe su nombre de la ciudad griega de Magnesia. Su fuerte magnetismo se debe a un fenómeno de ferrimagnetismo: los momentos magnéticos de los distintos cationes de hierro del sistema se encuentran fuertemente acoplados, por interacciones antiferromagnéticas, pero de forma que en cada celda unidad resulta un momento magnético no compensado. La suma de estos momentos magnéticos no compensados, fuertemente acoplados entre sí, es la responsable de que la magnetita sea un imán.

MAGNETITA

Propiedades: Es característico que este material tenga propiedades magnéticas en su estado puro.

Historia: Sus propiedades magnéticas las reconocieron Al norte de Grecia, exactamente en Magnesia

Aspecto: Se presenta en masas granuladas, granos sueltos o arenas de color pardo oscuro. También puede estar en forma de cristales octaédricos.

Yacimientos: Es frecuente en ambientes de tipos diversos. Hay gran abundancia de este material en la zona de Kiruna, Suecia.Una variedad particular la constituye la valentinesita, combinación de magnetita con cuarzo.

APLICACIONES

Como mineral: Junto con la hematita es una de las menas más importantes, al contener un 72% de hierro (es el mineral con más contenido en hierro).

En seres vivos: La magnetita es usada por diferentes animales para orientarse en el campo magnético de la tierra. Entre ellas las abejas y los moluscos. Las palomas tienen el pico pequeños granos de magnetita que determinan la dirección del campo magnético y les permiten orientarse.

MAGNETITA

APLICACIONES

Como material de construcción: Se usa como añadido natural de alta densidad (4,65 hasta 4,80 kg/l) en hormigones, especialmente para protección radiológica.

En calderas industriales: La magnetita es un compuesto muy estable a altas temperaturas, aunque a temperaturas bajas o en presencia de aire húmedo a temperatura ambiente se oxide lentamente y forme óxido férrico. Esta estabilidad de la magnetita a altas temperaturas hace que sea un buen protector del interior de los tubos de la caldera. Es por ello que se hacen tratamientos químicos en las calderas industriales que persiguen formar en el interior de los tubos capas continuas de magnetita.

MAGNETITA

LIMONITALa limonita es una mezcla de minerales del grupo IV (óxidos), según la clasificación de Strunz. Su fórmula general es FeO (OH)·nH2O. No obstante, en la actualidad el término se usa para designar óxidos e hidróxidos masivos de hierro sin identificar que carecen de cristales visibles y tienen raya pardo amarillenta. La limonita es normalmente el mineral goethita, pero puede consistir también en proporciones variables de magnetita,hematites, pitticita, jarosita, etc.

LIMONITAFormación y yacimientos

Es un material muy común en zonas oxidadas con depósitos con minerales de hierro. Se origina por la descomposición de muchos minerales de hierro, especialmente la pirita.

Usos

Antaño se extraía el tinte amarillo de este mineral, el llamado ocre. Además es una importante mena del hierro, extraída en las minas con este fin.

LINKOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Minerales_de_hierro

http://tecnometalesferrosos.blogspot.com/2009/02/tipos-de-minerales-de-hierro.html

http://www.inet.edu.ar/programas/capacitacion/materiales/guias/materias/05-Minerales_de_hierro.pdf

http://www.pdv.com/lexico/museo/minerales/hierro.htm

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