El Hierro: Propiedades, Minerales, Extracción y Usos

Minas de Hierro en Chile

• Mina Los Colorados
• Mina El Algarrobo
• Mina El Romeral

Ubicación de las Minas

• Mina Los Colorados: Interior del Valle del Huasco, III Región de Atacama
• Mina El Algarrobo: III Región de Atacama
• Mina El Romeral: IV Región de Coquimbo

Usos Actuales del Hierro

El hierro se utiliza principalmente para formar productos siderúrgicos, empleándolo 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.

Propiedades del Hierro

Propiedades Físicas

• Símbolo: Fe
• Clasificación: Metal de transición, Grupo 8
• Número Atómico: 26
• Masa Atómica: 55,845
• Número de protones/electrones: 26
• Número de neutrones (Isótopo 56-Fe): 30
• Estructura electrónica: [Ar] 3d⁶ 4s²
• Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 14, 2
• Punto de Fusión: 1538 °C
• Punto de Ebullición: 2861 °C
• Densidad: 7874 kg/m³ (20 °C)
• Volumen atómico: 7,09 cm³/mol
• Estructura cristalina: Cúbica
• Color: Plateado

Propiedades Químicas

• Números de oxidación: +2, +3
• Electronegatividad: 1,83
• Energía de ionización: 759 kJ.mol^-1
• Afinidad electrónica: 16 kJ.mol^-1
• Radio atómico: 128 pm
• Radio iónico: 82 pm (+2), 67 pm (+3)
• Entalpía de fusión: 14,9 kJ.mol^-1
• Entalpía de vaporización: 351 kJ.mol^-1

Minerales de Hierro

Los principales minerales de hierro son:

• Magnetita: (Fe₃O₄) Óxido de hierro con propiedades magnéticas. Contiene hasta un 72% de hierro.
• Hematites: (Fe₂O₃) Óxido de hierro, menos rico que la magnetita.
• Limonita: (3Fe₂O₃ + 2H₂O) Hidróxido de hierro con hasta un 60% de hierro.
• Siderita: (FeCO₃) Carbonato de hierro con hasta un 50% de hierro.

Procesos de Extracción del Hierro

El proceso industrial más común para obtener hierro es la reducción de sus óxidos con carbón. En este proceso, el óxido de hierro reacciona con el carbono, produciendo óxido de carbono y hierro libre. El óxido de carbono puede reaccionar con más óxido de hierro, generando anhídrido carbónico y más hierro libre. En el proceso indirecto, se reduce el óxido de hierro para obtener fundición.

El Acero

¿Qué es el Acero?

El acero es una aleación de hierro y carbono donde el carbono no supera el 2,1% en peso. Porcentajes mayores al 2% dan lugar a las fundiciones, que, al ser quebradizas, se moldean en lugar de forjarse.

Producción de Acero en Chile

La producción de acero en Chile ha aumentado de 704.000 toneladas en 1980 a 1.374.000 toneladas en 2003, lo que representa un incremento del 95%.

Obtención del Acero

La producción de acero se realiza mediante dos métodos principales: horno alto con acería LD y horno eléctrico de arco. El primero es el método tradicional, mientras que el segundo, basado en la fusión de chatarra reciclada y, en ocasiones, prerreducidos de hierro, ha experimentado un crecimiento significativo en las últimas décadas.

Molibdeno

La principal fuente de molibdeno es el mineral molibdenita (MoS₂). También se encuentra en otros minerales como la wulfenita (PbMoO₄) y la powellita (CaMoO₄). El molibdeno se obtiene mediante la minería de sus minerales y como subproducto de la minería del cobre, siendo esta última el principal método de explotación comercial.