72.02 industrias i -...
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Ing. Jorge Nicolini
Proceso de fabricación del acero
Procesos de Reducción
Reducción Directa
Tecnologías Reducción - Fusión
72.02 INDUSTRIAS I
VÍAS DE FABRICACIÓN DEL ACERO
COQUE MINERAL Y/O AGLOMERADO
GAS NATURAL CARBON
ALTOHORNO
REDUCCIÓNDIRECTA
ARRABIOFUNDIDO - ESCORIA
HIERRO ESPONJAPELLET METALICO
ACERIA ALOXIGENO
ACERIAELECTRICA
ACERO LÍQUIDO
CARBÓN
FUSIÓNREDUCCION
MINERAL Y/OAGLOMERADO
HIERRO
ACERO
REDUCCIÓN DE MINERALES DE HIERRO
REDUCCIÓN:
2FeO + C = 2Fe +CO2
Minerales:
Hematita (óxido férrico) Fe2O3
Magnetita (óxido ferroso – férrico) Fe3O4
Wustita (óxido ferroso) FeO
REDUCCIÓN INDIRECTA:
Reacciones principales en el Alto Horno:
A) FeO + C = Fe + CO Endotérmica (RD)
B) Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Exotérmica (RI)
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REDUCCIÓN DIRECTA
Entrada: Mineral de hierro calibrado – Pellets
Salida: HDR (hierro esponja) -Pellets metalizados
Grado de Metalización (%) =H.metálico/H. total=
54.5/64 = 85%Agentes Reductores: C - H2 - CO
CLASIFICACIÓN DE PROCESOS:
Pellets de óxido - kgs
Pellets metál. - kgs
H. Total 64 64
H. Metálico 0 (54.5)
Oxígeno 28 2.7
Ganga 6 6
Agua 2 0
Carbono 0 1.5
100 74.2
Reductor Horno Clase
Sólido Rotativo SL/RN
Gaseoso
Cuba Midrex - HLIII
Retorta HL I - II
Fluidizado Fior - Finmet
REDUCCIÓN DIRECTA
Reacciones de Reducción por el H2
3Fe2O3 + H2 ======= 2Fe3O4 + H2O
Fe3O4 + H2 ======= 3FeO + H2O
FeO + H2 ======= Fe+ H2O
Reacciones de Reducción por el CO
3Fe2O3 + CO ======= 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO ======= 3FeO + CO2
FeO + CO ======= Fe+ CO2
CO2 + C ======= 2CO
REDUCCIÓN DIRECTA
Fe2O3
Fe3O4
FeO
Feº
H2
H2O
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REDUCCIÓN DIRECTA
Reacciones químicas
Reacción de Boudouard: C + CO2 === 2CO
Diagrama de equilibrio de composición de los gases y temperatura para el sistema Fe – C - O
Hierro
REDUCCIÓN DIRECTA
PROCESOS CON REDUCTOR GASEOSO
BriquetasEn Caliente
Descarga en frío /caliente
Unidad Reductora
Preparación del Gas deProceso
Gas Natural
Otros Gases
Mineral de hierro
Gas de Proceso
CalibradoPellets
PreparaciónCarga
REDUCCIÓN DIRECTA
PROCESOS CON REDUCTOR GASEOSO
MIDREX – H Y L ENERGIRON
Gas Reductor
Gas SalidaMineral Calibrado,Pellets
REACTOR
Salida reducidopara briqueteado
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MIDREX
•Opción para alto carbono (~4%)
•No requiere calentar gas reductor
•Reforma con CO2
•Baja presión (<1bar)
•Metalización ~94%
HL III - Energiron •Reforma con H2O
•Alta presión (~5bar)
•Metalización ~94%
•Requiere calentar gas reductor (925°)
•Reformación de gases reductores•CH4 + H2O CO + 3H2
•Reducción
•Carburación
HL III – Energiron ZR Process
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ELECCIÓN DEL MÉTODO: RD - ALTO HORNO
CAPACIDADES DE PRODUCCIÓN:
AH. - CONV. PRODUCCIONES > 2000000 Tons/año
RD. - HE. PRODUCCIONES < 2000000 Tons/año
PRODUCCIÓN MODULAR DE RD.:
FLEXIBILIDAD
DISPONIBILIDAD DE GAS NATURAL, MINERAL DE HIERRO Y ELECTRICIDAD A BAJO PRECIO.
DISPONIBILIDAD DE CHATARRA EN PRECIO Y CALIDAD
ºC1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
100%Fe 90% 80% 70% 60%
Reducción parcial del mineral(y carburización)(la ganga queda incluida)
Pérdida de calor sensiblede la esponja
Afino en horno eléctricoEliminación de la ganga(Consumo energético externo.)
Afino en el convertidorUtilización del calor sensibley de las reacciones del C y Si
Alto horno – completamiento de la reducciónEliminación de la gangaDesulfuraciónIncremento en elementos termógenos (C y Si)
Alto hornoEtapa de Reducción
PORCENTAJE DE HIERRO TOTAL EN FUNCION DE LA TEMPERATURA DE EVOLUCIÓN
EVOLUCIÓN DEL
CONTENIDODE OXÍGENO
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Tecnologías: Reducción – Fusión
calibrado/pellets
gas de salida
gas reductor
Unidad Reductora Unidad Fusión
arrabio/escoria
oxigeno
carbón
REDUCCIÓN GASIFICACIÓNFUSIÓN
REDUCCION FINAL
Tecnologías: Reducción – Fusión
Reducción – Fusión: COREX
•Reforma con H2O
•Requiere calentar gas reductor (925°)
arrabio/escoriaoxigeno
carbóncalibrado/pellets
gas de tope
gas reductor
Reactor:Fusión - gasificación
Reactor:Reducción
lavadores
polvos
Gas de enfriamiento
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Reducción – Fusión: COREX - HLIII
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