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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

CONSUMO DE ENERGIA VS

CONSUMO DE ENERGIA VS METALIZACION ENERGIA CONSUMIDA (KWH/t acero liq.) 700 675 650 625 600 575 550 525 500 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 METALIZACION (en %) Fig No 68. Gráfico de la variación del consumo de energía eléctrica vs metalización. Como muestra el gráfico a medidas que disminuye la metalización (aumenta contenidos de óxidos de hierro residuales), aumenta el consumo de energía eléctrica para fundir este material en hornos eléctricos de arco REACTIVIDAD DEL HRD. El hierro de reducción directa (H.R.D.) se produce generalmente para su rápido consumo, en acerías que están en las cercanías de la Plantas de reducción. Sin embargo el alto valor comercial del HRD lo hace un material ideal para su exportación y comercialización. Muchas plantas de reducción directa se han instalado con estos fines, lo que implican un tratamiento adicional al material, como almacenaje, manejo y traslado a grandes distancias por vía marítima [29]. El HRD presenta una tendencia natural a la reoxidación, asociada a la gran relación entre la superficie del hierro esponja y su volumen, si se compara con el producto compactado o “briqueta”. Aplicando microscopía electrónica de barrido se puede establecer la diferencia entre estos dos productos. En la Figura No 69 se pueden establecer la diferencia morfológica entre estos dos productos, el “hierro esponja” presenta porosidades superiores al 50 % (el doble de la pella, que está alrededor del 25 %), mientras que la “briqueta” la porosidad está por debajo del 20 %, debido al rompimiento de la misma, ya que su superficie original es lisa, y esto minimiza la reoxidación. 120

Hierro Esponja Briqueta Fig. No 69. Morfología del hierro esponja y la briqueta por microscopía electrónica. La oxidación del hierro metálico a cualquiera de sus estados de oxidación, es un proceso espontáneo (ΔG < 0) y a la vez altamente exotérmico (ΔH < 0), como se muestra a continuación para cada uno óxidos formados: 1.- Formación de wustita (oxido ferroso = FeO): 0,945 Fe (α) + ½ O 2 (g) → Fe 0,945 O(s) Para el rango de temperaturas 298 a 1.300 oK, el cambio de energía libre ΔG y el cambio de entalpía ΔH, están dados por las siguientes relaciones: ΔG T (en Cal/mol) = - 65.320 – 11,26TlogT + 2,61x10 -3 T 2 + 0,44x10 5 T -1 + 48,41T ΔH T (en Cal/mol) = - 65.320 + 4,89T - 2,61x10 -3 T 2 2.- Formación de magnetita (oxido ferroso férrico= Fe 3 O 4 ): 3Fe (α) + 2O 2 (g) → Fe 3 O 4 (s) Para el rango de temperaturas 298 a 900 oK, el cambio de energía libre ΔG y el cambio de entalpía ΔH, están dados por las siguientes relaciones: ΔG T (en Cal/mol) = - 268.310 + 5,87TlogT – 12,45x10 -3 T 2 + 0,245x10 5 T -1 + 73,11T ΔH T (en Cal/mol) = - 268.310 – 2,55T + 12,45x10 -3 T 2 3.- Formación de hematita (oxido férrico= Fe 2 O 3 ): 2Fe (α) + 3/2 O 2 (g) → Fe 2 O 3 (s) Para el rango de temperaturas 298 a 900 oK, el cambio de energía libre ΔG y el cambio de entalpía ΔH, están dados por las siguientes relaciones: ΔG T (en Cal/mol) = - 200.000 – 13,84TlogT – 1,45x10 -3 T 2 + 1,905x10 5 T -1 + 108,26T ΔH T (en Cal/mol) = - 200.000 + 6,01T + 1,45x10 -3 T 2 A una temperatura de 30 oC (303 oK) los cambios de entalpía ΔH para las tres reacciones de oxidación son respectivamente: 121

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