El hierro, el carbón y la humanidad, por Eddy Lavandaio

Eddy Lavandaio reaiza aquí una verdadera introducción a la divulgación de la Geología, su profesión.

 

El hierro (símbolo químico Fe) es un elemento químico abundante. Compone el 5% de la corteza terrestre. En orden de abundancia ocupa el cuarto lugar después del oxígeno, el silicio y el aluminio.

Si bien forma parte de la composición de una gran cantidad de minerales, los que se utilizan para obtener hierro para la industria son la hematita u oligisto (Fe2O3), la magnetita (Fe3O4) y la "limonita" (Fe2O3,nH2O). Químicamente son óxidos de hierro y los yacimientos más importantes del mundo son de origen sedimentario, formados en el pasado geológico por la precipitación química (y tal vez biológica) de óxidos de hierro en fondos marinos. Los yacimientos de la Sierra de Zapla (Jujuy) y de la Sierra Grande (Río Negro) son de ese tipo. También hay yacimientos residuales, magmáticos, hidrotermales y metasomáticos (Mina Hierro Indio, Mendoza).

Como dato curioso mencionemos que hay una variedad de hematita cuyos cristales presentan múltiples superficies brillantes, como si fueran pequeños espejos, que se llama especularita. Ejemplares de esa llamativa variedad se observan en las vetas de origen hidrotermal de la mina Oscarcito, al noroeste del Paramillo de Uspallata, en la precordillera de Mendoza.

La producción mundial de minerales de hierro está en el orden de las tres mil millones de toneladas y se provee principalmente desde grandes minas a cielo abierto. Australia, China, Brasil, India y Rusia son los productores más importantes, pero se registra producción en más de cincuenta países (Fuente: British Geological Survey). La producción argentina es intermitente y de muy pequeña cantidad. Prácticamente todo el mineral de hierro que usa nuestra industria es importado y varía entre cuatro y cinco millones de toneladas por año.

Mezclado con carbono (símbolo químico C), es la materia prima básica para fabricar acero que es una aleación de hierro con 0,03% a 1,075% de carbono (fuente: CAA).

En orden de abundancia en la corteza terrestre, el carbono ocupa el lugar 11º, por lo que podemos decir que es relativamente abundante. En diferentes combinaciones químicas se encuentra en numerosos minerales.

La fuente de carbono para la industria es el carbón mineral, una roca sedimentaria formada en tiempos geológicos pretéritos en ciertos ambientes lagunares o pantanosos en los que la materia orgánica de origen vegetal quedó protegida de la acción del oxígeno del aire y permitió la acumulación de un estrato muy rico en carbono con cantidades menores de oxígeno, hidrógeno y nitrogéno, y alguna cantidad de arcilla, en un proceso de alteración que se denomina "anaeróbico" por la ausencia de aire.

Esos estratos, con el transcurrir de los tiempos geológicos y por efecto de procesos relacionados con la presión y la temperatura, fueron evolucionando para formar carbones de tipos diferentes cuyas aptitudes para ser usados en la industria también son distintas. En orden al porcentaje creciente de carbono fijo y decreciente de humedad, se clasifican en lignitos, carbones sub bituminosos, carbones o hullas bituminosas y antracitas. De ellos, los carbones o hullas bituminosas son las más aptas para la industria del acero o siderurgia.

La producción mundial de carbón destinada a la siderurgia se estima en más de 2.000 millones de toneladas por año y entre los principales productores figuran India, Indonesia, Australia, China, Estados Unidos, Rusia y Sudáfrica. Vale la pena agregar que las estadísticas mundiales registran a 68 países con minas de carbón en producción (Fuente British Geological Survey) en algunos casos en explotaciones a cielo abierto y en otros en forma subterránea. En la Argentina la mina Río Turbio es la única mina importante de carbón pero su calidad no es la requerida por la siderurgia.

El acero se usa en toda clase de industrias y actividades. La producción mundial de acero crudo es de 1.800 millones de toneladas por año. Para elaborarlo, en los procesos siderúrgicos tradicionales se funde el mineral de hierro mezclado con carbono (o coque de carbono) y fundentes adecuados en un alto horno y se obtiene un producto que se llama arrabio (pig iron), que es una aleación frágil con mas de 1,5% de carbono. Este primer producto es tratado posteriormente en convertidores que lo transforman en acero.

En el proceso de conversión de arrabio en acero se usan las ferroaleaciones, productos intermedios preparados con minerales de otros metales para otorgar al acero determinadas cualidades, de acuerdo al uso o al destino. Así, según los casos, se puede usar manganeso, cromo, níquel, molibdeno, vanadio, wolframio, titanio, silicio o niobio.

Cada tipo de acero permite diferentes aplicaciones y usos, cualidad que lo convierte en un material versátil y muy difundido en la vida moderna. Además, se puede reciclar indefinidamente sin perder sus atributos.

Esta variedad y disponibilidad lo hace apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, vehículos de todo tipo, estructuras sismorresistentes, edificios y obras públicas, herramientas, instrumental médico, electrodomésticos, vajilla y otros utensilios hogareños, envases, etc. Además, chapas, alambres, planchuelas, perfiles, barras, caños, bulones, tornillos y tantas cosas más hechas de acero son insumos de uso diario en miles de actividades.

Por su volumen, su enorme diversidad de aplicaciones y su capacidad de reciclado, el acero es, lejos, la aleación metálica más usada por la humanidad.

EL AUTOR. Eddy Lavandaio. Geólogo - Matricula COPIG 2774A. Miembro de la Asociación Geológica de Mendoza.

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