Minerales de hierro: qué son, hematita, magnetita, yacimientos y usos
Los minerales de hierro son rocas y minerales de los que se puede obtener hierro metálico. Estos minerales varían en composición química y grado de concentración de hierro; algunos pueden fundirse o transformarse con poco procesamiento, mientras que otros requieren beneficio para aumentar su ley antes de ser utilizados en la industria.
Qué son y por qué son importantes
El hierro (Fe) es uno de los elementos formadores de rocas más abundantes y constituye aproximadamente el 5% de la corteza terrestre. Es el segundo metal más abundante y ampliamente distribuido (el aluminio es el más común). Su empleo es antiguo: la humanidad ha utilizado el hierro desde hace más de 3.000 años, pero su producción y uso masivo se expandieron cuando los hornos de fundición (precursores de los altos hornos) comenzaron a reemplazar a las forjas en la Edad Media y la Edad Moderna. El hierro es la materia prima principal para la fabricación del acero, imprescindible en la construcción, transporte, maquinaria y muchas otras aplicaciones industriales.
Principales minerales: hematita y magnetita
Las menas ricas en hematita (Fe2O3) o magnetita (Fe3O4) son las más valoradas. Cuando estas mena contienen un contenido de hierro elevado —aproximadamente más de un 60%— se denominan "mineral natural" o "mineral de expedición directa" (Direct Shipping Ore, DSO). Estas menas pueden introducirse prácticamente directamente en los altos hornos de fabricación de hierro y acero, con poco o ningún procesamiento previo.
La hematita suele presentarse en cristales, masas compactas o en forma de concreciones rojizas; es relativamente fácil de triturar y concentrar. La magnetita tiene la ventaja de ser magnética, lo que facilita su separación por medios magnéticos durante el beneficio. Cada mineral exige procesos diferentes para convertirse en carga adecuada para hornos o para transformarse en pellets o sinter.
Otros minerales de hierro
- Siderita (carbonato de hierro, FeCO3): frecuente en depósitos sedimenarios; requiere calcinación o beneficio para elevar su ley.
- Goethita y limonita (hidróxidos de hierro): comunes en yacimientos lateríticos y de alteración, con contenido variable de agua que complica su procesamiento.
Yacimientos y distribución geográfica
La presencia de hierro en la corteza terrestre es amplia, pero su concentración económica depende del tipo de yacimiento y de la historia geológica de la región. El hierro es abundante en los antiguos continentes, pero no suele encontrarse en altos contenidos en las cadenas de islas formadas por volcanes, como Japón y Hawai. Esta diferencia refleja la composición de la corteza continental —rica en muchos elementos comunes y raros— frente a la corteza oceánica y al material basáltico de las islas volcánicas, que contienen principalmente basalto y pocos depósitos minerales metálicos concentrados.
Las islas que en su día formaron parte de un supercontinente suelen conservar minerales de elementos pesados. El ejemplo clásico son las Islas Británicas, que proceden de la fragmentación de un antiguo gran continente —el Viejo Continente de Arena Roja (Larussia)— y, por ello, muestran una amplia gama de depósitos metálicos. En consecuencia, las Islas Británicas tienen muchos más y variados minerales metálicos en comparación con Hawái o el archipiélago japonés.
Los principales productores mundiales de mineral de hierro y de acero incluyen países como Australia, Brasil, China, India y Rusia. Por ejemplo, la principal fuente de mineral para el acero utilizado en el Japón moderno procede de Australia Occidental, donde existen enormes yacimientos de hematita de alta ley.
Procesamiento: del mineral al acero
El proceso general para convertir la mena en acero incluye:
- Extracción: minería a cielo abierto o subterránea, según el yacimiento.
- Concentración (beneficio): trituración, molienda, separación magnética o por gravedad, y flotación para aumentar la ley del mineral.
- Agregación: sinterización o pelletizado para fabricar partículas de tamaño y composición adecuadas para los hornos.
- Reducción: en altos hornos tradicionales (coque y mineral) o por procesos de reducción directa (DRI) con gas natural o hidrógeno.
- Aceración: conversión del hierro reducido en acero en convertidores de oxígeno básico o hornos eléctricos de arco, donde se ajusta la composición química.
Las menas de tipo DSO (alta ley) requieren menos procesamiento y son económicamente muy atractivas, mientras que los minerales de ley baja obligan a mayores inversiones en beneficio y aglomeración.
Usos del hierro y del acero
El hierro y sus aleaciones (principalmente el acero) son esenciales en la construcción de infraestructuras (edificios, puentes), transporte (automóviles, barcos, trenes), maquinaria industrial, herramientas, construcción naval, y numerosos bienes de consumo. Además, ciertos compuestos de hierro se utilizan en la agricultura (fertilizantes y corrección de suelos), pigmentos (óxidos de hierro) y en aplicaciones químicas y médicas.
Impactos ambientales y reciclaje
La extracción y procesamiento del mineral de hierro tienen impactos ambientales significativos: transformación del paisaje por minas a cielo abierto, generación de relaves y estériles, consumo intensivo de agua y energía, emisión de polvo y gases, y riesgo de contaminación de aguas superficiales y subterráneas (incluyendo drenaje ácido de minas en depósitos sulfurosos). La gestión responsable exige planes de cierre, tratamiento de relaves, control de emisiones y restauración del terreno.
El reciclaje del acero reduce drásticamente la necesidad de mineral nuevo y el consumo energético. El acero es uno de los materiales más reciclados del mundo: el uso de chatarra en hornos eléctricos de arco baja las emisiones de CO2 y la dependencia de combustibles fósiles.
Origen cósmico
El hierro se formó en procesos estelares; gran parte se produjo en la fusión y explosión de supernovas de tipo Ia. Fue incorporado al material que dio origen al Sistema Solar y, por tanto, el hierro terrestre proviene de esas explosiones estelares antiguas: “Fue recogido cuando el Sol se desplazó por las zonas donde las supernovas habían explotado”. Todos los elementos más pesados de la Tierra comparten ese origen cósmico.
Piezas de mineral de hierro utilizadas para fabricar acero.
Minerales de hierro
Los minerales suelen ser ricos en óxidos de hierro y varían en color desde el gris oscuro, el amarillo brillante, el púrpura profundo, hasta el rojo oxidado.
- magnetita (Fe
3O
4, 72,4% de Fe) - hematita (Fe
2O
3, 69,9% de Fe) - goethita (FeO(OH), 62,9% Fe)
- limonita (FeO(OH).n(H2 O))
- siderita (FeCO3 , 48,2% Fe)
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el mineral de hierro?
R: El mineral de hierro es una roca o un mineral del que se puede extraer hierro metálico.
P: ¿Qué cantidad de hierro debe contener para ser considerado "mineral natural" o "mineral de embarque directo"?
R: El mineral natural o el mineral de embarque directo tiene que contener más de un 60% de hierro.
P: ¿Cuándo empezó la gente a utilizar el hierro de forma generalizada?
R: La gente empezó a utilizar el hierro de forma generalizada en el siglo XIV, cuando los hornos de fundición empezaron a sustituir a las fraguas.
P: ¿De dónde procede el suministro de hierro de la Tierra?
R: El suministro de hierro de la Tierra procede de las supernovas de tipo Ia, que fueron recogidas cuando el Sol se desplazó por zonas donde habían explotado supernovas.
P: ¿Las cadenas de islas formadas por volcanes son abundantes en minerales metálicos?
R: No, las cadenas de islas formadas por volcanes no son abundantes en minerales metálicos porque tienen basalto y muy poco más.
P: ¿Por qué algunas islas tienen una gran variedad de minerales metálicos y otras no? R: Las islas que formaron parte de un supercontinente suelen tener minerales de elementos pesados, mientras que las islas formadas por vulcanismo (islas oceánicas) no tienen muchos elementos raros y comunes como las costras continentales.
P: ¿De dónde obtiene Japón la mayor parte de su acero?
R: Japón obtiene la mayor parte de su acero de Australia Occidental.
