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130 electrodo (monofásico, Rel = 1,3 in). Resolviendo el sistema de tres ecuaciones con tres incógnitas planteado anteriormente, se obtiene: Del= [16Pa/(π·l 2 K))] = 2,26 in (6,6 cm), I= πDel 2 I/[4·√(Del)]= 823 A y U= 4Pa∙·√(Del)/[πD 2 l) = 35 V Al realizar los cálculos en función de determinar las características de un horno monofásico, se trabaja en función de la Figura 3 del Anexo 1, o sea en la zona de reacción mínima, considerando el límite de la zona de reacción para un electrodo como el perímetro interno del horno. Rr = 2Rel = 6,6 cm o sea: Dr= 2Rr = 13,2 cm. Al ser un solo electrodo el diámetro mínimo, entonces este va a coincidir con el diámetro de la zona de reacción: Dh = Dr = 13,2 cm. La altura del crisol será: Hc = 1,05Dp, Dp = Dr. Por tanto: Hc = 13,86 cm. El volumen total del crisol es de 1,9 dm 3 , lo que permite un volumen mínimo disponible de 1,42 dm 3 y uno máximo utilizable de 1,66 dm 3 . Para la construcción del crisol del horno deben cumplirse las premisas siguientes: que el mismo sea conductor de la corriente, resistente a altas Figura 3.14. Horno eléctrico de arco conectado a la fuente de energía eléctrica para obtención simultánea de FeCr y escoria. temperaturas y no incorpore elementos que puedan alterar la composición química de la escoria. Estos aspectos unidos a la posibilidad de maquinar el crisol, llevan a seleccionar al grafito como el material más adecuado para la construcción del mismo. El horno quedó constituido por un crisol de grafito, recubierto exteriormente de un material aislante formado por una mezcla refractaria clásica, compuesta por ladrillo refractario aislante (molido) y bentonita. La posibilidad de fabricación de estos crisoles es importante debido a que ello permite variar las dimensiones de las diferentes partes del crisol de acuerdo con los niveles de desgaste de cada una de ellas. El crisol está montado sobre una base que posibilita que este gire hasta un ángulo de 125 o con respecto a su eje vertical (Figura 3.13), con lo cual se logra realizar por la piquera un vertido eficiente, regulándose la velocidad de vertido de la masa fundida, parámetro que influye en la textura, fragilidad y granulometría de la masa solidificada. A la estructura metálica del horno está fijado y aislado eléctricamente un brazo, al que se instaló un electrodo de grafito, del tipo utilizado clásicamente en los hornos eléctricos de arco. El brazo contiene un tornillo sinfín, que regular manualmente el ascenso y descenso del electrodo, posibilitando inicialmente establecer el arco entre el electrodo y el crisol. El crisol y el electrodo
131 están conectados a los polos de la fuente de corriente directa. En la Figura 3.14 se muestra una foto del horno y sus partes en pleno funcionamiento. La capacidad de producción puede determinarse a partir de la siguiente correlación [236]: donde: Q= Capacidad (3.33) W = Potencia del transformador para el voltaje de trabajo (kVA) cos = Factor de potencia W. cos. k. 24. N Q A k = Coeficiente de utilización del horno (0,75-0,85) N = Número de días de operación considerados en el periodo A = Consumo de potencia eléctrica efectiva (kWh/ton) [235] 3.3.4. Obtención simultánea de ferrocromo y matriz para fundentes La obtención simultánea de ferrocromo y matrices por reducción carbotérmica de cromitas refractarias en horno de arco eléctrico consiste en el desarrollo de varias etapas: 1- conformación de la carga metalúrgica, 2- fusión-reducción controlada, 3- vertido de la masa fundida y 4- separación del ferrocromo de la escoria. Como estrategia general estas etapas no difieren mucho de la obtención clásica de ferrocromos, pero difieren sustancialmente en que las intenciones no solo están concentradas en la extracción máxima del ferrocromo de la mena cromífera sino también en la síntesis de la matriz adecuada para el fundente aglomerado. Estrategia para la conformación de la carga El diseño para conformar la carga metalúrgica consiste en conjugar multifacéticamente las posibilidades que brindan las composiciones químicas de las materias primas seleccionadas. Las materias primas no cromíferas seleccionadas son portadoras fundamentalmente de sílice, cal 23 y fluorita que se encuentran en concentraciones superiores al 90 % (véase Anexo 2, Tabla 8) y que éstas no solo fungen como facilitadoras de la extracción del Cr y Fe de la crompicotita sino que desempeñan también una labor de ajuste a la composición química de la escoria para convertirla con todos los atributos en una matriz de fundentes, así como funciones de agente fundente y de componentes estabilizadores del arco eléctrico. Un primer aspecto para la extracción de Cr y Fe es valorar integralmente el carácter refractario del concentrado cromífero, el cual está dado, en parte, por su relativo alto contenido de alúmina (Al2O3) y periclasa (MgO) en la crompicotita, mineral que representa el 85 % del concentrado cromífero (Epígrafe 2.3.5). La normalización de los contenidos de óxidos SiO2, Al2O3 y MgO (un 23 Después de descompuesta térmicamente la caliza, el contenido de cal (CaO) es de alrededor del 98 %.
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