La siderurgia (del griego σίδερος, síderos, "hierro") o siderometalurgia es la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de este o de sus aleaciones tales como el acero. El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos. Los procesos básicos de transformación son los siguientes:
Óxidos → hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe3O4)
Carbonatos → Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)
Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas. Parte de la ganga puede ser separada del mineral de hierro antes de su envío a la siderurgia, existiendo principalmente dos métodos de separación:
Imantación: consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magnética.
Separación por densidad: se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este método es que el mineral se humedece, lo que resulta perjudicial en el proceso siderúrgico.
Una vez realizada la separación, el mineral de hierro es llevado a la planta siderúrgica donde será procesado para convertirlo primeramente en arrabio y posteriormente en acero.
Siderurgias integrales y acerías
Se denomina siderurgia o siderurgia integral, a una planta industrial, mientras que se denomina acería a la industria dedicada exclusivamente a la producción y elaboración de acero partiendo de otro acero o de hierro.
El acero es una aleación de hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de hierro es reducido o fundido con coque y piedra pómez, produciendo hierro fundido que es moldeado como arrabio o conducido a la siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de aceración, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como azufre y fósforo, al mismo tiempo que algunos elementos como manganeso, cromo, níquel, hierro o vanadio son añadidos en forma de ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.
En las instalaciones de colada y laminación se convierte el acero bruto fundido en lingotes o en desbastes cuadrados (blooms, palanquillas) o planos (slabs) y posteriormente en perfiles o chapas, laminadas en caliente.
Descarbonización y electrificación
A partir de la década de 2020, la necesidad de mitigar el impacto ambiental de la industria pesada impulsó la sustitución de los altos hornos tradicionales dependientes del carbón de coque por tecnologías basadas exclusivamente en electricidad renovable.
Al tratarse de un sector con una altísima demanda térmica y picos de consumo muy elevados, la estrategia de descarbonización total se orienta hacia un modelo 100 % eléctrico respaldado por almacenamiento energético masivo (baterías, en especial, batería de sodio):
Hornos de arco eléctrico con soporte de baterías: El proceso de fundición y afino del acero se realiza de forma totalmente eléctrica mediante hornos de arco alimentados por electricidad renovable. Para gestionar la enorme potencia requerida por estos hornos y garantizar la estabilidad de la red industrial, se integran sistemas masivos de almacenamiento de energía en baterías, los cuales acumulan el excedente renovable y regulan el consumo en tiempo real según las fluctuaciones del mercado eléctrico.
Electrólisis directa del mineral de hierro (Electrobtención o elobtención): Como objetivo tecnológico para la producción primaria sin combustión, se desarrollan procesos industriales donde el mineral se sumerge en una solución líquida y el hierro puro se separa mediante corriente eléctrica directa. Al depender única y exclusivamente de electricidad renovable y prescindir por completo de la combustión térmica, este sistema elimina de raíz las emisiones de gases de efecto invernadero en la obtención del metal.
Procesos en plantas integrales
Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.