Un componente importante en la producción del acero
es el hierro esponja. Este se obtiene en la planta de reducción directa a
partir de la reducción del mineral de hierro que llega en forma de
"pellets" o como calibrado. Se le denomina "hierro esponja"
porque al extraerle el oxígeno al mineral de hierro se obtiene un producto
metálico poroso y relativamente liviano. La materia prima para la obtención del
hierro esponja es el mineral de hierro (óxido de hierro). Este, al igual que el
carbón y la dolomita, se almacenan en silos antes de ingresar a los hornos.
En los hornos rotatorios se reduce el mineral
de hierro, liberándolo del oxígeno gracias a la acción del carbón, para así
transformar la mayor proporción del hierro a su estado metálico y utilizarlo en
el horno eléctrico como carga metálica en la fabricación del acero, con la
ventaja de obtener un producto con menor cantidad de residuales y mejores
propiedades.
Para tener un mejor control en los procesos de
Acería y Laminación, así como mejorar la calidad de nuestros productos, pusimos
en funcionamiento en 1996 esta planta, que opera con dos hornos tubulares
rotatorios inclinados tipo "kiln", donde se producen alrededor de 12
toneladas de hierro esponja por hora. Lo que hace un promedio de 45,000 t/a
(toneladas anuales) cada uno; siendo la producción total de 90,000 t/a.
¿Cómo se extrae el oxígeno del mineral de hierro?
El mineral de hierro, junto con el carbón y la caliza, ingresa a los hornos
rotatorios en proporciones adecuadas mediante el uso de balanzas dosificadoras
(weight feeders) y el tiempo de permanencia en su interior se controla mediante
la velocidad de rotación. El interior de los hornos está recubierto de material
refractario para evitar las pérdidas térmicas.
Por efecto de la combustión controlada y de la
temperatura alcanzada (aproximadamente 1000 °C) se favorece la generación del
monóxido de carbono, el cual permite la reducción del mineral de hierro. Para
el control de la temperatura se dispone de 7 ventiladores a lo largo del horno
y de un quemador central ubicado en la zona de descarga, los que brindan el
aire necesario para la combustión del carbón y del gas natural inyectado como
combustible. El hierro esponja obtenido pasa luego al enfriador rotatorio donde
mediante un intercambio indirecto de calor con agua, se le disminuye la
temperatura a aproximadamente 130 °C.
Luego es clasificado por tamaños y vía separadores
magnéticos, en donde el hierro esponja es separado de los residuos de carbón y
cenizas, para que finalmente la carga metálica así obtenida se apile en la
bahía de consumo de metálicos en espera de su utilización.
PROCESO HYL
El Proceso HyL II, consiste
básicamente de dos secciones que operan independientemente, una sección para la generación del gas reductor y la otra para la reducción
de los minerales de hierro.
La sección de generación de gas reductor, está constituido por un
reformador gas - vapor convencional y su correspondiente equipo de recuperación
de calor que incluye el área de generación de vapor. Las reacciones de
reformación tienen lugar en tubos de alta aleación llenos con catalizador
estándar a base de níquel. La energía requerida por las reacciones es
suministrada por combustibles disponibles. El calor sensible de los gases de
combustión es utilizado para precalentar el gas de alimentación y para la
generación de vapor.
La sección de reducción está conformada por
el reactor de reducción, el lavador de gas, el calentador de gas, los
compresores de recirculación y la unidad de absorción de dióxido de carbono.
Una mezcla de gas de recirculación y gas reformado de reposición entran al
reactor después de haber sido precalentada alrededor de 925°C, donde fluye en
contracorriente con el lecho de óxido que desciende, efectuándose las
reacciones de reducción. Para reutilizar
los agentes reductores que no reaccionaron, del gas agotado que deja el reactor se eliminan selectivamente el vapor de agua y el dióxido
de carbono producto
de las reacciones de reducción.
Casi la totalidad del gas de tope es reciclado,
solo una pequeña porción es purgada
del sistema para controlar la concentración de los inertes y la presión
del
sistema.
La mayor parte de las plantas del proceso HyL, presentan
un circuito de enfriamiento, compuesto por la parte cónica del reactor, un compresor y un enfriador de contacto
directo.
El
mineral de hierro en forma de pellas, mineral en trozos o una mezcla puede ser procesada en el reactor, produciendo HRD homogéneo de alta calidad, con Metalización de 95 % y un contenido de carbono controlado entre 1,5 y 3,0 %.
El
proceso HyL es caracterizado por: a) la alta presión
de operación 5,5 Kg./cm2, b) Un sistema automatizado de válvulas que controlan la presurización y c) despresurización a la entrada
y salida de las tolvas
de carga de óxido y descarga
de HRD.
La energía sensible
del HRD, que es normalmente removida bien por un circuito de gas de enfriamiento en la producción de HRD frio o bien en el enfriamiento por contacto directo con agua del HBI producido, puede ser recuperada
en el EAF disminuyendo la energía requerida en el proceso de aceración. En este sentido HyL introdujo en los años noventa el transporte neumático para transportar HRD caliente hasta el EAF.
PROCESO FINMET
A diferencia de los proceso Midrex y HyL, el proceso Finmet se caracteriza principalmente porque el mineral que procesa es de granulometría fina, con un tamaño de partícula comprendido entre 0,1 y 3mm y porque el mismo es tratado en un lecho fluidizado
en lugar de un lecho empacado.
Al igual que los otros procesos
de reducción, el proceso Finmet está constituido por dos grandes secciones, una sección para la generación del gas reductor y la otra para la reducción
de los
minerales de hierro. La sección de gene ración de gas reductor, está constituido por un reformador gas - vapor convencional y su correspondiente equipo de recuperación de calor que incluye el área de generación de vapor. Las reacciones de reformación tienen lugar en tubos de alta aleación llenos con catalizador estándar a base de níquel.
La energía requerida por las reacciones es suministrada por combustibles disponibles. El calor sensible de los
gases de combustión es utilizado para precalentar el gas de alimentación y para la generación de vapor.
La
sección de reducción está conformada por un tren de tres reactores de lecho fluidizado de reducción, el lavador de gas, el calentador de gas, los compresores de recirculación y la unidad
de absorción de dióxido de carbono. Una mezcla de gas de recirculación previamente depurado de vapor de agua y dióxido
de carbono y una corriente de gas reformado de reposición entran al reactor inferior del tren después
de haber sido precalentada alrededor
de 780 °C, donde fluye a través
del lecho de óxido que está expandido y en serie atraviesa
los otros reactores, efectuándose las reacciones de reducción.
En
cada reactor en particular se completa una fase de la reducción, en el primer reactor el óxido se precalienta y pasa de hematita
a Magnetita, en el segundo reactor la Magnetita pasa a wustita
y en el tercer reactor el material
alcanza el porcentaje de Metalización deseado.
Para reutilizar los agentes reductores que no reaccionaron en su primer paso por los reactores, del gas agotado que deja el tren de reactores se eliminan selectivamente el vapor de agua y el dióxido de carbono producto
de las reacciones de reducción. Casi la totalidad del gas de tope es reciclado, solo una pequeña porción
es purgada del sistema para controlar la concentración de los inertes y la presión del sistema.
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