Alto horno para niños
El alto horno es una construcción especial que se usa para transformar el mineral de hierro en un metal líquido llamado arrabio. Este arrabio es la base para fabricar otros productos de hierro y acero. Imagina un horno gigante donde el mineral de hierro se calienta a temperaturas muy altas para extraer el hierro puro.
¿Qué es un Alto Horno?
Un alto horno es como una torre muy alta, hecha de acero y recubierta por dentro con materiales que resisten mucho el calor, como ladrillos especiales. Puede medir unos 30 metros de altura. Su forma es un poco más ancha en el medio y se estrecha hacia arriba y hacia abajo.
¿Cómo funciona un Alto Horno?
El alto horno funciona de forma continua, es decir, no para. Por la parte de arriba se le añade una mezcla de mineral de hierro, coque (un tipo de carbón muy puro) y caliza. Por la parte de abajo, se inyecta aire muy caliente.
Partes principales del Horno
- Toberas: Son unas aberturas en la parte baja del horno por donde entra el aire caliente. Este aire ayuda a que el coque se queme y genere mucho calor.
- Orificio de arrabio: Cerca del fondo, hay un agujero por donde sale el arrabio líquido, que es el hierro fundido.
- Orificio de escoria: Un poco más arriba del orificio del arrabio, hay otro agujero por donde se retira la escoria. La escoria son los materiales que no sirven del mineral y que se separan del hierro.
- Tolvas: En la parte superior, hay unas compuertas por donde se introduce el mineral, el coque y la caliza.
- Respiraderos: También arriba, hay salidas para los gases que se producen durante el proceso.
El proceso de transformación
Dentro del alto horno, el coque se quema con el aire caliente, produciendo gases y mucho calor. Este calor derrite el mineral de hierro. Al mismo tiempo, los gases que se forman reaccionan con el mineral de hierro, quitándole el oxígeno y dejando solo el hierro puro. La caliza ayuda a que las impurezas del mineral se unan y formen la escoria, que es más ligera que el hierro y flota sobre él.
El hierro fundido, llamado arrabio, se acumula en el fondo del horno. De vez en cuando, se "sangra" el horno, es decir, se abre el orificio para que el arrabio líquido salga y se recoja. La escoria también se retira por su propio orificio.
Una vez que se obtiene el arrabio líquido, se lleva a otros hornos especiales para convertirlo en acero. En estos hornos, se ajusta la cantidad de carbono y se eliminan otras impurezas. También se pueden añadir otros elementos para darle al acero propiedades especiales.
La historia del Alto Horno
La idea de fundir hierro es muy antigua.
Los primeros hornos: Hornos bajos
Los primeros hornos para obtener hierro eran mucho más pequeños y simples. Se llamaban "hornos bajos". Eran agujeros en el suelo o construcciones pequeñas de unos 30 centímetros de diámetro. Se llenaban con carbón vegetal y mineral de hierro. Para avivar el fuego, se usaban fuelles de cuero.
Estos hornos alcanzaban temperaturas de entre 700 y 900 grados Celsius. Aunque esto era suficiente para empezar a transformar el mineral, no era suficiente para derretir el hierro por completo. El resultado era una mezcla de hierro y escoria que había que limpiar y forjar a golpes para obtener objetos. Con el tiempo, estos hornos se hicieron más altos y se les añadió una abertura lateral para el aire, lo que permitía alcanzar temperaturas de hasta 1200 grados Celsius y extraer la escoria líquida.
La invención en China
Los chinos fueron pioneros en la fundición de hierro. Desde el siglo V antes de Cristo, durante el Período de los Reinos Combatientes, ya usaban herramientas y armas de hierro fundido. En el siglo I después de Cristo, durante la dinastía Han, aparecieron en China los primeros altos hornos que producían hierro directamente del mineral.
Una mejora importante ocurrió en el año 31, cuando se empezó a usar la energía hidráulica (la fuerza del agua) para mover los fuelles. Esto hizo que la combustión fuera mucho más fuerte y eficiente. Los hornos chinos de esa época llegaron a ser muy grandes, con crisoles (la parte donde se funde el metal) de varios metros.
Durante la dinastía Han, la industria del hierro fue muy importante y se desarrolló mucho. Los chinos también fueron los primeros en usar hulla (un tipo de carbón mineral) para fundir hierro y acero, aunque para el alto horno, el carbón vegetal era el más adecuado por su contacto directo con el mineral.
Mejoras a lo largo del tiempo
Los altos hornos han mejorado mucho con el paso de los años, haciéndolos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.
Hornos más duraderos
Una de las mejoras más importantes ha sido hacer que los hornos duren más tiempo. El crisol, la parte inferior donde se acumula el hierro fundido, ahora se construye con materiales muy resistentes al calor y al desgaste. Esto ha duplicado la vida útil de los hornos, que ahora pueden funcionar hasta 20 años sin grandes reparaciones. Esto es muy importante porque reparar un alto horno es muy costoso.
Cuidado del medio ambiente
También se han hecho muchas mejoras para proteger el medio ambiente:
- Circuitos cerrados de agua: El agua que se usa para enfriar el horno se recicla y se usa una y otra vez, sin desperdiciarla.
- Recuperación de calor: El calor de los gases que salen del horno se aprovecha para calentar el aire que se inyecta, ahorrando energía.
- Generación de energía: La energía de los gases también se puede usar para mover turbinas y generar electricidad.
- Control de emisiones: Se trabaja para evitar que salgan gases contaminantes, como el dióxido de azufre.
- Reciclaje de carbono: Se investiga cómo reutilizar el carbono de los gases para reducir la emisión de gases de efecto invernadero.
Algunos ejemplos en el mundo
Existen y han existido muchos altos hornos importantes en diferentes partes del mundo, como:
- En Estados Unidos: Altos hornos Sloss en Birmingham (Alabama).
- En Argentina: Altos Hornos Zapla.
- En España: Altos hornos de Gijón y Avilés, Altos Hornos de Vizcaya, Altos Hornos del Mediterráneo.
- En México: Altos Hornos de México (AHMSA).
Véase también
En inglés: Blast furnace Facts for Kids
- Horno
- Horno de inducción
