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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

Oxido ΔH (en Cal/mol)

Oxido ΔH (en Cal/mol) Fe 0,945 O - 64.077 Fe 3 O 4 - 267.940 Fe 2 O 3 - 198.046 Considerando que a esa temperatura se produce suficiente calor como para que el hierro alcance su máximo estado de oxidación (hematita = óxido férrico), la cantidad de calor por tonelada será: 198.046 Cal x 1 mol = 3.546 Cal = 3,546 x 10 3 Kcal = 3,546 x 10 6 Kcal mol 55,85 g g Kg t Esa cantidad de calor desprendido, 3,55 x 10 6 Kcal/t, producida por la oxidación del hierro metálico, transforma al HRD en un material “pirofórico” (sustancia que se inflama espontáneamente en presencia del oxígeno del aire), que puede prenderse fácilmente si no se toman las medidas preventivas adecuadas. El hierro esponja por su alta porosidad, puede reoxidarse violentamente, con pérdidas de la producción del material, con el riesgo de producir daños colaterales a personas, instalaciones y equipos. En la briqueta por presentar una superficie lisa y estar mejor pasivada, el riesgo disminuye, y esto lo hace un material reducido ideal para ser enviado a grandes distancias o almacenado por tiempos relativamente prolongados. La cantidad de calor desprendido por la reoxidación del hierro metálico del HRD, se puede comparar con el calor de combustión del gas natural, sustancia usada normalmente como combustible: Para un gas natural con un peso molecular promedio de 18,15 g/mol Calor de combustión 9.350 Kcal/Nm3 = 11.532 Kcal/kg = 11,53 x 10 6 Kcal/t Hierro metálico = 3,55 x 10 6 Kcal/t Gas natural = 11,53 x 10 6 Kcal/t Esto indica que el poder calorífico del hierro metálico contenido en el HRD es aproximadamente un tercio del poder calorífico del gas natural. También es conveniente comparar el poder calorífico del hierro metálico, con el poder calorífico el carbón. Para la combustión del carbono: C (grafito) + O 2 (g) → CO 2 (g) el cambio de entalpía (ΔH) para el rango de 298 a 2000 K, está dado por la siguiente relación: ΔH T (en Cal/mol) = - 93.690 – 0,71T + 0,07x10 -3 T 2 , para T = 30 oC (303 K): ΔH = - 87478,5 Cal/mol = - 7.290,0 Cal/g = - 7.290,0 Kcal/Kg, En este caso el poder calorífico del hierro metálico es la mitad del poder calorífico correspondiente al carbono sólido. Aún cuando la reoxidación del HRD sigue siendo un problema tecnológico a resolver, para un manejo seguro, el poder calorífico de este material se transforma en un potencial a utilizar como subproducto. 122

Los finos metalizados, pueden venderse como tal, o utilizarse como fuente de energía en la fabricación de pellas, sustituyendo a otros combustibles tradicionales. Se puede sustituir total o parcialmente el carbono sólido usado como combustible, en la producción de pellas, tomando en cuentas las siguientes relaciones empíricas: Poder calórico del Carbono (Kcal/Kg) = 7.290 x 100 % C fijo Poder calórico del HRD (Kcal/Kg) = 3.546 x 100 % Fe° Equivalencia en toneladas: t finos metalizados = 2 % Fe° x t carbón % C fijo 5.5.- TÉRMINOS DE USO COMÚN EN REDUCCIÓN DIRECTA. 1.- Basicidad del material (Pella y HRD): Es la relación entre los óxidos alcalinos y alcalinotérreos y los otros óxidos no ferrosos. Puede clasificarse como Basicidad Total, secundaria o cuaternaria. Basicidad total = [CaO] + [MgO] + [O y M x ] alcalino o alcalino térreo [SiO 2 ] + [Al 2 O 3 ] + [O w X z ] no ferrosos Basicidad Binaria = [CaO] [SiO 2 ] Basicidad Cuaternaria = [CaO] + [MgO] [SiO2] + [Al2O3] 2.- Briquetas: Aglomerado obtenido por aplicación presión mecánica a sólido fino, usualmente en una rueda de presión. El briqueteado de finos y chips de HRD debe ser hecho en caliente, como en el caso del HIB (Hot Iron Briquette), o en frio, en cuyo caso debe añadirse un aglomerante, para obtener una adecuada resistencia. 3.- HRD (Hierro de reducción directa) o DRI (Direct-Reduced Iron): Término genérico referido al producto de cualquier proceso de reducción directa. Otros términos como hierro esponja, hierro prerreducido, mineral parcialmente reducido, hierro parcialmente reducido también son usados regularmente. 4.- Finos: Material con una granulometría menor a un valor estipulado. En algunos casos se usa el valor ½ pulgada (12,7 mm) como el límite entre un mineral fino y un mineral grueso. 5.- Gruesos: Material con una granulometría mayor a un valor estipulado. En el casos de mineral de hierro se considera grueso todo aquel que tenga un tamaño mayor a ½ pulgada (12,7 mm). 123

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