Introducción

La producción de hierro a partir de su mineral implica una reacción redox llevada a cabo en un alto horno. El horno se llena en la parte superior con el óxido del mineral de hierro, normalmente hematita (\(Fe_2O_3\)), pero también puede ser magnetita (\(Fe_3O_4\)), carbón llamado coque y piedra caliza (\(CaCO_3\)). Para el propósito de esta discusión se mostrará el óxido de hierro hematita (\(Fe_2O_3\)). La hematita recibe su nombre de la palabra griega que significa «sangre» por el color de una de las formas de su polvo. Los antiguos griegos creían que los grandes depósitos de hematita se formaban a partir de las batallas que se libraban y la sangre de estas batallas fluía hacia el suelo.

Para comenzar el proceso se introduce una ráfaga de aire caliente en la parte inferior del horno que ayuda a crear una gran variación de temperatura, siendo la inferior de 2273 K y la superior de 473 K. La cantidad de oxígeno se controla estrictamente para que el monóxido de carbono sea el principal producto, como se muestra:

\Nde manera similar, el carbono y el monóxido de carbono contribuyen a la reducción del óxido de hierro (III) para dar el metal impuro, como se muestra:

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\N1309>Una de las partes más interesantes de esta reacción redox es que la mayor parte del dióxido de carbono formado se reduce a su vez al entrar en contacto con el coque no quemado y producir más agente reductor. A medida que el proceso continúa, el hierro fundido desciende por el horno y se acumula en el fondo, donde se extrae a través de una abertura en el lateral. Cuando se enfría, el hierro impuro es frágil y, en algunos casos, blando debido a la presencia de pequeñas impurezas, como el azufre y el fósforo.

Por lo tanto, el hierro impuro procedente del fondo del horno se purifica aún más. El método más común es el horno de oxígeno básico. En este horno se insufla oxígeno en el hierro impuro. Esto es vital porque el oxígeno oxida el fósforo y el azufre que se muestran en las siguientes reacciones redox:

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Los óxidos se escapan en forma de gases o reaccionan con los óxidos básicos que se añaden o se utilizan para revestir el horno. Este último paso de purificación elimina gran parte de las impurezas y el resultado es un acero al carbono ordinario. Así, el hierro se obtiene mediante el proceso de oxidación-reducción.