METALES FERROSOSIndice

¿Qué es un metal ferroso? Historia Localización del mineral El hierro El acero Fundiciones El grafito El Grafeno Impacto medioambiental de la explotación de los metales Reciclaje de los metales ferrosos.

¿Qué es un metal ferroso?

• Los metales ferrosos o férricos son aquellos que contienen hierro como elemento base, sus principales características son su tensión y dureza.

A pesar de que son muy pesados y difíciles de trabajar son de los más usados hoy en día.

Historia

• La técnica de fundición del hierro se inicio a gran escala por los hititas en la zona de la actual Turquía hacia el 1700 a.C.

• En el 600 a.C. los celtas descubrieron los procesos de cementación y temple.

• En el año 700 de nuestra era apareció en Cataluña un nuevo tipo de horno conocido como forja catalana.

• Ya desarrollado el proceso de fundición, en el 1784 Henry Cort invento el proceso de pudelaje. Este consistía, a grandes rasgos, en introducir el hierro colado en un horno de reverbero. En este horno el hierro colado no estaba en contacto con el carbón vegetal, sino que estaba en contacto con el aire, lo que permitía poder quitar casi la totalidad de la escoria.

Localización del mineral

El hierro

• El hierro es un metal maleable, ferromagnético y blando.

• Después del aluminio es el segundo metal más abundante en la corteza de la tierra.

• Sus principales aleaciones son aquellas de la familia de los ferro-carbonos.

• Es el elemento más pesado que se produce por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión.

• De todo el metal producido en el mundo el hierro ocupa el 95 %.

• El hierro es el elemento químico de número atómico 26, grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica.

Aplicaciones:

• La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro forjado.

• Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener láminas metálicas galvanizadas y electroimanes.

• Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia.

Acero

• El acero es una mezcla de hierro y una cantidad de carbono variables entre 0.03 % y 2.14 %.

• El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro.

• Existen muchos tipos de acero en función del elemento maleante que esté presente: aceros al carbono, aceros al silicio, aceros de cementación, aceros inoxidables y aceros especiales.

Altos hornos

El alto horno es la construcción para efectuar la fusión y la reducción de minerales de hierro, con vistas a elaborar la fundición.

Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 metros de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor.

La parte inferior del horno tiene varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.

Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se vacía el alto horno.

La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.

Tratamiento del acero

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES:

• Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse es necesario proteger la superficie de los componentes para protegerlos de la oxidación y corrosión.

• Los tratamientos superficiales más usados son: Cincado, cromado, galvanizado, niquelado, pavonado y pintura

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

• Los procesos de tratamientos térmicos ayudan a aumentar la dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero.

• Estos tratamientos cambian las micro estructuras del material

• Estos tratamientos son templado, revenido, recocido y normalizado.

TRATAMIENTOS MECANICOS

• Los tratamientos mecánicos mejoran los tratamientos del metal por deformación mecánica.

• Dependiendo de la temperatura a que se realicen pueden ser temperaturas en frío o en caliente.

• Las temperaturas en caliente se realizan con la temperatura menor a la de recristalización y las frías por debajo.

Fundiciones

1. Fundiciones Blancas

• Mantienen relativamente bajos los contenidos en Carbono y Silicio, y una velocidad de solidificación elevada.

• La microestructura de una fundición blanca contiene grandes cantidades de carburo de Fe.

1. Fundiciones Grises

• Cuando se rompe su superficie se ve gris. Contiene más de 2 % de carbono, 1 % de silicio y manganeso fósforo y azufre.

• El carbono que tiene en su interior se encuentra en la misma estructura que el grafito.

1. Fundiciones Maleables .

• Se fabrican por tratamiento térmico aplicado sobre fundiciones blancas.

Fundición maleable Europea o de corazón blanco.

Fundición maleable Americana o de corazón negro.

Las fundiciones maleables son muy dúctiles y se moldean bien.

Los tratamientos térmicos de maleabilización son largos y costosos.

Las composiciones es de 3% de C y 0.75% de Si para la fundición Europea y de 2.5% de C y 1% de Si para la Americana (el contenido alto de Si favorece el tratamiento térmico).

El grafito

• El grafito es una de las formas en la que se presenta el carbono o el diamante. A presión atmosférica y temperatura ambiente es más estable el grafito que el diamante.

• También se llama plumbagina y plomo negro.

• Puede extraerse de yacimientos naturales, pero también se produce artificialmente. El principal productor mundial del grafito es China.

El Grafeno

Características del grafeno

Es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en patrón regular hexagonal, similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de espesor.

Es muy ligero, una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan solo 0.77 miligramos.

Se considera 200 veces más fuerte que el acero y su densidad es aproximadamente la misma que la de la fibra de carbono, y es aproximadamente 5 veces más ligero que el acero.

Usos del grafeno

1. Electrónica: Podría emplearse en la fabricación de microchips o de transistores, ambos elementos imprescindibles en prácticamente todos los dispositivos electrónicos.

2. Informática: El uso del grafeno permitirá el desarrollo de ordenadores mucho más rápidos y con un menor consumo eléctrico que los actuales de silicio. Se estima que un disco duro de este compuesto podría almacenar hasta mil veces más información.

3. Telefonía móvil: Con el grafeno se crearía una nueva generación de dispositivos adaptados a la fisionomía del ser humano, sin formas ni colores preestablecidos, con pantallas flexibles, plegables y táctiles.

4. Industria del blindaje: Chalecos antibalas, cascos y multitud de elementos de protección que se emplean por diversos profesionales, mucho más ligeros y seguros.

5. Industria automovilística: Su aplicación en el chasis de los vehículos los haría mucho más resistentes, por lo que el número de muertes en accidente de circulación anuales se podría reducir mucho.

Impacto medioambiental de la explotación de los metales

• La utilizaciones de los metales implica un fuerte impacto en el medioambiente desde que se extrae el metal hasta que termina su vida útil.

• Durante la extracción de los minerales se produce una transformación del paisaje por la explotación minera.

• Durante la fabricación del producto se producen residuos de sustancias perjudiciales.

Consecuencias de la minería a cielo abierto

Por cada gramo de oro producido, queda una tonelada de tierra con cianuro, arsénico, ácido sulfúrico, plomo y otros metales pesados, que por siglos contaminará el aire y los mantos de agua.

Donde antes había ecosistemas complejos quedan cráteres enormes donde la flora y fauna no se regeneran.

La economía local, lejos de mejorar, es afectada. Se pierden tierras para cultivo y la presencia de minas ahuyenta al turismo.

Se consumen enormes cantidades de agua: la Minera San Xavier, en San Luis Potosí, zona desértica, utiliza 32 millones de litros al día. Aunque a veces se recicla una parte, no hay ninguna garantía de que esa agua sea segura.

Reciclaje de metales ferrosos.

• El acero y el hierro, al igual que el resto de los metales, puede ser reciclado una vez que su uso inicial ha llegado a su término un número prácticamente ilimitado de veces, sin perder calidad, y cualquiera que haya sido su origen. Tal y como se mencionó anteriormente, las principales fuentes de chatarra de hierro y acero provienen del fin de uso de productos (electrodomésticos, envases, aerosoles, máquinas, automóviles, etc.) y de mermas industriales (tanto propia como industrial).

• Son fácilmente identificables en los residuos a través de la separación magnética. Si se logra obtenerlo sin ningún tipo de contaminantes, se trata de un material 100% reciclable y puede reciclarse un gran número de veces donde la única limitación al rendimiento del reciclado viene determinada por tres factores:

– La efectividad del proceso de recuperación de los usos previos

– La efectividad del sistema de recolección y selección

– Las dificultades técnicas del reprocesamiento

Preguntas

1. ¿Qué es un metal ferroso?

Un metal ferroso es aquel que contiene hierro como elemento base.

2. ¿Qué es el hierro? Nombra uno de sus aplicaciones.

Es un metal maleable, ferromagnético y blando.

- Hierro forjado.

- Laminas metálicas galvanizadas o electroimanes.

- Tratamiento de la anemia.

3. Nombra las tres fundiciones de los metales ferrosos.

- Fundiciones blancas

- Fundiciones grises

- Fundiciones maleables

4.Características del Grafeno.

- Es muy ligero.

- Es 200 veces más fuerte que el acero

- Es una sustancia formada por carbono puro

5. ¿Qué es el Acero?

Es una mezcla de hierro con carbono