Procesos Industriales: Obtención de Amoniaco, Acero y Aluminio

Industria Química

La industria química se ocupa de la extracción y el procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias distintas mediante reacciones químicas.

Obtención del Amoniaco

El amoniaco es un gas incoloro, con un olor agudo muy penetrante. Se obtiene a partir de sus elementos, hidrógeno y nitrógeno, por el método llamado síntesis de Haber:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇌ 2NH₃ (g)

Etapas

1. Preparación de los gases de síntesis: Se preparan el hidrógeno y el nitrógeno.
2. Síntesis catalítica: Los gases se ponen en contacto con un catalizador para acelerar la reacción en el reactor, que opera a 200 atm y 400 ºC. Estas condiciones optimizan el rendimiento y el tiempo de la reacción.
3. Separación del amoniaco: Se enfría la mezcla que sale del reactor y se separan los gases del amoniaco en un condensador (los gases son reutilizados).

Obtención del Acero

El acero es una aleación con dos componentes fundamentales: hierro y carbono. El proceso siderúrgico parte del mineral de hierro, el carbón de coque y la caliza como materias primas, y se obtiene como producto final el acero.

Etapas

1. Preparación de las materias primas: Se acondicionan y almacenan las materias primas. Hay que moler el mineral de hierro en pequeños aglomerados.
2. Reducción del mineral de hierro para obtener arrabio, que se produce en los altos hornos.
   • Por el tragante se cargan los minerales de hierro, la caliza y el carbón de coque.
   • Por la tobera se inyecta aire precalentado a 1000 ºC que facilita la combustión del coque.
   • Durante la combustión se libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico.

   2C (s) + O₂ (g) → 2CO (g)

   Fe₂O₃ (s) + 3CO (g) → 3CO₂ (g) + 2Fe (l)

   El hierro líquido (arrabio) y la caliza reaccionan con las impurezas del mineral, formando la escoria. Estos se acumulan en el crisol y se separan, ya que la escoria es menos densa y se sitúa en la parte superior.

3. Fabricación del acero: Mediante un proceso llamado afino, se elimina parte del carbono y las impurezas que contiene. En un convertidor de oxígeno se introducen hierro y arrabio. Se introduce oxígeno puro que oxida al carbono del arrabio, produciendo dióxido de carbono gaseoso.

   2C (s) + O₂ (g) → 2CO₂ (g)

   Se añaden aleaciones con cromo, wolframio, molibdeno, etc.

4. Laminación del acero en productos finales: El acero se somete a distintos tratamientos mecánicos para obtener barras, planchas, tubos, etc.

Obtención del Aluminio

El aluminio se obtiene a partir de la bauxita:

2Al(OH)₃ (s) → Al₂O₃ (s) + 3H₂O (g)

Electrólisis:

2Al₂O₃ (l) → 4Al (l) + 3O₂ (g)