El Hierro (página 2)

Aunque también se puede dar el proceso contrario al oxidarse el monóxido con oxígeno para volver a dar dióxido de carbono:

2CO + O2 2CO2

El proceso de oxidación de coque con oxígeno libera energía y se utiliza para calentar (llegándose hasta unos 1900 °C en la parte inferior del horno).

En primer lugar los óxidos de hierro pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monóxido de carbono, CO; por ejemplo:

Fe3O4 + CO 3FeO + CO2

FeO + CO Fe + CO2

Después, conforme se baja en el horno y la temperatura aumenta, reaccionan con el coque (carbono en su mayor parte), reduciéndose los óxidos. Por ejemplo:

Fe3O4 + C 3FeO + CO

El carbonato de calcio (caliza) se descompone:

CaCO3 CaO + CO2

Y el dióxido de carbono es reducido con el coque a monóxido de carbono como se ha visto antes.

Más abajo se producen procesos de carburación:

3Fe + 2CO Fe3C + CO2

Finalmente se produce la combustión y desulfuración (eliminación de azufre) mediante la entrada de aire. Y por último se separan dos fracciones: la escoria y el arrabio: hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria.

La función de la cal (CaO) es la de combinarse con los silicatos presentes en el mineral para formar la escoria, depositándose el hierro en el fondo.

En segundo lugar explicaremos la extracción del hierro mediante un proceso de peletización.

La peletización es un proceso que consiste en la aglomeración del mineral finamente molido o un concentrado por la adición de aglomerantes como el caso de la bentonita y determinada cantidad de agua para darle forma de partículas esféricas (Pellas verdes) las cuales son endurecidas por cocción en hornos rotatorios. La peletización constituye los siguientes mecanismos:

Exploración: consiste en la búsqueda del yacimiento o del terreno con el propósito de conocer las características cualitativas y cuantitativas del mineral del hierro.

– Perforación: Es cuando se forma los hoyos para colocar los explosivos que al ser detonados fracturan el mineral de manera que facilita su remoción y transporte.

– Voladura: Son los elementos que se utilizan como explosivos, se usa el ANFO , compuesto por 94% de nitrato de amoniaco, con 6% de gasoil y el ANFOAL compuesto por 87% de nitrato de amoniaco, 3% de gasoil y 10% de aluminio metálico.

– Excavación: Una vez fracturado el mineral por efecto de la voladura, es movido por palas eléctricas de los frentes de producción.

– Carga y Acarreo del Mineral: Se encarga de acarrear el mineral para depositarlo en vagones góndola ubicados en los muelles de carga.

– Transporte a Puerto Ordaz y Descarga: Este se realiza por vía férrea, que son trenes formados por 125 vagones arrastrados por locomotoras. La descarga se realiza con un volteador de vagones con capacidad para 60 vagones por hora.

– Trituración: El mineral pasa por tres molinos para ser reducido de tamaño.

– Cernido y Secado: Es el proceso donde se separa el mineral fino del grueso.

– Homogenización y Recuperación: Es depositado en capas superpuestas hasta conformar pilas de mineral homogenizado física y químicamente de acuerdo con las especificaciones de cada producto.

– Despacho: es el que se realiza por medio de sistemas de cargas compuesto básicamente por correas transportadoras y balanzas de pesaje.

Una vez separada el mineral, el fino se destina a ser cargado en los vagones para ser despachado a los mercados nacionales e internacionales.

FIGURA 2

La mina de hierro más importante de Sudamérica se encuentra en la provincia de Río Negro en un pueblito llamado Sierra Grande, con 96 km de túneles, 480 metros de profundidad y 1350 obreros en actividad.

Un túnel ligaba las áreas de extracción con Punta Colorada, en donde se encontraba la planta de peletización y el puerto donde embarcaba la producción hacia los hornos de Somisa, en San Nicolás. En total se obtenían alrededor de 2 millones de toneladas de pellets de hierro.

En el medio un sector del complejo fue concesionado a una empresa privada para la organización de excursiones turísticas al interior de la mina. La aventura se llama "Viaje al Centro de la Tierra", una inmersión 70 metros debajo del suelo recorriendo 3000 metros en la oscuridad. La travesía revive las jornadas de los mineros en la época de florecimiento de Hipasam. Equipados con mameluco, casco, botas y lámpara minera, los turistas recorren los túneles anegados y se asombran con las historias contadas por los guías. Nadie más experto que ellos para la tarea, ya que se trata de algunos de los antiguos mineros que decidieron transmitir sus experiencias pasadas a los visitantes como medio de subsistencia. La mayoría de ellos aclara que lo hacen por necesidad, ya que les produce congoja y nostalgia ver cotidianamente las galerías donde trabajaron por muchos años vacías. El recorrido, que incluye una navegación en bote, finaliza en el Museo Minero (bajo tierra), que conserva los elementos utilizados por los obreros en la explotación minera.

Con respecto a los compuestos, podemos decir que forma numerosas sales y complejos en estos estados de oxidación. El hexacianoferrato (II) de hierro (III), usado en pinturas, se ha denominado azul de Prusia o azul de Turnbull; se pensaba que eran sustancias diferentes.

Metabolismo del hierro

Aunque solo existe en pequeñas cantidades en los seres vivos, el hierro ha asumido un papel vital en el crecimiento y en la supervivencia de los mismos y es necesario no solo para lograr una adecuada oxigenación tisular sino también para el metabolismo de la mayor parte de las células.

En la actualidad con un incremento en el oxígeno atmosférico el hierro se encuentra en el medio ambiente casi exclusivamente en forma oxidada (o férrica Fe3+) y en esta forma es poco utilizable.

El hierro se encuentra en prácticamente todos los seres vivos y cumple numerosas y variadas funciones. Hay distintas proteínas que contienen el grupo hemo, que consiste en el ligando porfirina con un átomo de hierro. Algunos ejemplos son:

La hemoglobina y la mioglobina; la primera transporta oxígeno, O2, y la segunda, lo almacena.

Los citocromos catalizan la reducción de oxígeno a agua.

Los citocromos catalizan la oxidación de compuestos hidrofóbicos, como fármacos o drogas, para que puedan ser excretados, y participan en la síntesis de distintas moléculas.

Las peroxidasas y catalasas catalizan la oxidación de peróxidos, H2O2, que son tóxicos.

Las proteínas de hierro/azufre (Fe/S) participan en procesos de transferencia de electrones.

FIGURA 6

También se puede encontrar proteínas en donde átomos de hierro se enlazan entre sí a través de enlaces puente de oxígeno. Se denominan proteínas Fe-O-Fe.

Tanto el exceso como el defecto de hierro, pueden provocar problemas en el organismo. El envenenamiento por hierro ocurre debido a la ingesta exagerada de esté (como suplemento en el tratamiento de anemias).

La hemocromatosis corresponde a una enfermedad de origen genético, en la cual ocurre una excesiva absorción del hierro, el cual se deposita en el hígado, causando disfunción de éste y eventualmente llegando a la cirrosis hepática. En las transfusiones de sangre, se emplean ligandos que forman con el hierro complejos de una alta estabilidad para evitar que quede demasiado hierro libre.

Estos ligandos se conocen como sideróforos. Muchos microorganismos emplean estos sideróforos para captar el hierro que necesitan. También se pueden emplear como antibióticos, pues no dejan hierro libre disponible.

El hierro en exceso es tóxico. El hierro reacciona con peróxido y produce radicales libres; la reacción más importante es:

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH- + OH.

Cuando el hierro se encuentra dentro de unos niveles normales, los mecanismos antioxidantes del organismo pueden controlar este proceso.

Corrosión del hierro

La corrosión se define como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación).

La corrosión electroquímica se establece cuando en una misma superficie metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre sí en donde se establece una migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más elevado, llamado área anódica hacia aquella donde se verifica el potencial de reducción más bajo, llamado área catódica.

El conjunto de las dos semi reacciones constituye una célula de corrosión electroquímica.

FIGURA 7

Las características fundamentales de este fenómeno son:

Ocurre en presencia de un electrolito (como las sales), ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas.

En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

La corrosión por oxígeno ocurre generalmente en superficies expuestas al oxígeno diatómico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada ( ejemplo: calderas de vapor). La corrosión en las máquinas térmicas (calderas de vapor) representa una constante pérdida de rendimiento y vida útil de la instalación.

La corrosión microbiológica es uno de los tipos de corrosión electroquímica, algunos microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrógeno dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su acción está asociada al pitting (picado) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio.

La corrosión por presiones parciales de oxígeno es aquella en la cual el área sujeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como ánodo y la que tiene mayor presencia de oxígeno (mayor presión) actúa como un cátodo y se establece la migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de corrosión es común en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de oxígeno.

La corrosión galvánica es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.

La corrosión por actividad salina diferenciada se verifica principalmente en calderas de vapor, en donde la superficie metálica expuesta a diferentes concentraciones salinas forman a ratos una pila galvánica en donde la superficie expuesta a la menor concentración salina se comporta como un ánodo.

Experiencia vivida: Con respecto a la mina de hierro puedo asegurar y contar mi experiencia personal en la mina más grande de Sudamérica siendo la de Sierra Grande en la provincia de Río Negro. Hasta el año ´89, la misma funcionaba correctamente y era la fuente de trabajo de la mayoría de los habitantes del lugar, pero en el año ´90 se publicó un decreto del entonces presidente Carlos Menem, la cual fue prácticamente un acta de defunción para nuestro pueblo. Muchos servicios públicos fueron privatizados y otros como Hipasam (Hierro Patagónico Sociedad Anónima) directamente cerraron. La población comenzó a disminuir notablemente en muy poco tiempo. Sierra Grande sufrió una pérdida económica y humana inconmensurable quedando como resultado un pueblo fantasma. La mina dejó de funcionar cuando ni siquiera se había completado el 20 % de explotación de las 120 millones de toneladas de hierro descubiertas en 1945 por el geólogo Manuel Reynerio Novillo. Los cortes de ruta del movimiento obrero (los primeros del país) no pudieron revertir la situación, 1.300 trabajadores quedaron sin empleo, y las consecuencias fueron devastadoras para el poblado, que pasó de una población estable de más de 20.000 habitantes a 5.000 en sólo 5 años.

Muchos trabajadores (mineros y no mineros) se fueron hacia otros rumbos buscando trabajo, otros quedaron por no tener medios para irse o por amor a su tierra. Los que quedaban debían encontrar alguna alternativa para poder sobrevivir, y una de ellas fue el turismo en la mina de hierro. Comenzaron a ser guías turísticas los mismos mineros que habían trabajado años atrás contando todas sus experiencias vividas en la misma. Las excursiones hacia el interior de mina la titularon "Viaje al centro de la Tierra", en la cual en la entrada de la mina se encuentra la imagen de Santa Bárbara que es la que protege a los mineros. Las excursiones en ese tiempo eran muy utilizadas por los colegios, allí concurríamos con los docentes y padres escuchando las anécdotas, la explicación de la formación de la mina, es decir, la voladura y extracción del hierro y leyendas que contaban los ex – trabajadores.

En el año ´96 me fui de ese pueblo, ya que no había manera de salir de ese pozo tan profundo. Más adelante Capitales chinos pusieron el ojo en la mina y se reactivaron las actividades de explotación (seguida de la exportación a China). La empresa del país asiático A Grade Trading se hace llamar Compañía Minera Sierra Grande SA y se distingue por pagar los peores salarios de la Patagonia del rubro energético y minero. El nuevo recorrido incluye una navegación en bote que finaliza en el Museo Minero bajo tierra conservando los elementos utilizados por los obreros en la explotación minera.

Si bien Sierra Grande se las arregló para salir adelante, no podrá despegarse nunca del recuerdo de Hipasam en su apogeo, cuando el pueblo podía ofrecer a sus habitantes una muy buena calidad de vida y se perfilaba como un importante centro industrial de la Patagonia.  

Conclusiones

Puedo decir que esta monografía me sirvió para refrescar temas ya conocidos por mi experiencia vivida en la mina de hierro. El hacerla fue muy satisfactorio para mi por el contenido investigado y además es un tema importante que debemos tener presente ya que se encuentra en la vida cotidiana. Lo pude complementar con conocimientos aprendidos en Inorgánica II con respecto a metalurgia.

Bibliografía

*D.F.Shriver, Morrison Profesor of Chemistry, Editorial Reverté.

*www.infoacero.cl/procesos/mina/htm

*http://es.wikipedia.org/wiki/hierro

*www.patagonia.com.ar/rionegro/sierragrande

*http://es.wikipedia.org/wiki/corrosion

Autora:

Carolina Maria Mercedes Barroso