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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

(Fe T)max. = (Fe

(Fe T)max. = (Fe T)o________ x 100 = (Fe °)max. ((FeT)o + (Ganga)o) y la metalización será 100 %. En un proceso de reducción directa 100 % eficiente se cumple lo siguiente: PELLA → HRD Fe° = 0,00 % Fe° = (Fe°)Max. FeT = (Fe T)o FeT = (Fe T) Máx MTZ = 0,00 % MTZ = 100,00 % Para una pella con contenido total inicial (FeT)o = 67,50 %, el Hierro Total máximo (FeT)max será 95,08 %. Esto indica que el hierro total inicial (FeT)o no solamente “controla” la composición química de la materia prima, sino que “marca” el proceso indicando el valor máximo de hierro total que se podría obtener en dicho proceso. Para un proceso hipotético 100 % efectivo donde hay deposición de carbono la relación para el cálculo del hierro total máximo se transforma en: (Fe T)max. = _______(Fe T)o______ x 100 = (Fe °)max. ((FeT)o + (Ganga)o + C) no se incluye el azufre (S), porque su contenido es inferior al 0,01 %. Para los procesos reales donde queda parte de los óxidos de hierros sin reducir, la fórmula incluye el oxígeno no reducido en el denominador y el contenido de hierro recibe la denominación de hierro total (FeT). FeT = ______(Fe T)o__ ____ x 100 , ((FeT)o + (Ganga)o + C + O.R.R.) donde O.R.R. es el oxígeno reducible residual o remante. 2.8 CÁLCULOS MATEMÁTICOS EN PELETIZACIÓN Y REDUCCIÓN DIRECTA. Cálculo 1 Pella 100 % Hematítica → Proceso de Reducción Directa → HRD (FeT)o = 66,50 % FeT = 90,00 % (Fe2O3)o = 95,08 % Fe2O3 = 0,00 % O.R. = 28,58 % O.R.R. = 1,85 % FeO = 0,00 % FeO = 8,31 % (Ganga)o = 4,91 % Ganga = 6,65 % C = 0,01 % C = 1,50 % Fe+2 = 0,00 % Fe+2 = 6,46 % Fe° = 0,00 % Fe° = 83,54 % MTZ = 0,00 % MTZ = 92,82 % 30

Nota: En negrillas los datos de entrada, los otros datos se calculan usando estequiometría y balance de masas. Para los cálculos de la composición química del HRD se hace la consideración de que todo el oxígeno reducible residual (O.R.R.) está como óxido ferroso (FeO). - La ganga del HRD aumenta de manera proporcional al hierro total (6,65 %). - El O.R.R. se calcula por balance de masa (1,85 %) - El FeO se calcula aplicando estequiometría y considerando que todo el O.R.R. está como FeO (8,31 %). - El Fe+2 por estequiometría o FeO – O.R.R. = 6,46 %. - El Fe° se calcula Fe° = FeT – Fe+2 = 83,54 %. (se considera que no hay Fe+3) - La Metalización (MTZ), aplicando la relación Fe°/FeTx100 (92,82 %). Cálculo 2 Pella 100 % Hematítica → Proceso de Reducción Directa → HRD (FeT)o = 66,50 % FeT = 90,03 % (Fe2O3)o = 95,08 % Fe2O3 = 0,00 % O.R. = 28,58 % O.R.R. = 1,83 % FeO = 0,00 % FeO = 8,22 % (Ganga)o = 4,91 % Ganga = 6,65 % C = 0,01 % C = 1,50 % Fe+2 = 0,00 % Fe+2 = 6,39 % Fe° = 0,00 % Fe° = 83,64 % MTZ = 0,00 % MTZ = 92,90 % - La Ganga + FeT en el HRD se calcula aplicando balance de masa 100 – O.R.R. - C = 96,67 % - La Ganga + FeT en la pella (71,41 %) aumenta proporcionalmente en el HRD (96,68 %), la ganga a 6,65 % y el FeT a 90,03 %. - El FeO se calcula aplicando estequiometría y considerando que todo el O.R.R. está como FeO (8,22 %). - El Fe+2 por estequiometría o FeO – O.R.R. = 6,39%. - El Fe° se calcula Fe° = FeT – Fe+2 = 83,64 %. - La Metalización (MTZ), aplicando la relación Fe°/FeTx100 (92,82 %). 2.9 PROCESOS BASICOS EN REDUCCIÓN DIRECTA En toda planta de reducción directa ocurren tres procesos básicos identificados por los siguientes sistemas de reacciones: 1. Reformación del gas natural: CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2 CH 4 + CO 2 → 2 CO + 2 H 2 2. Reducción del óxido férrico: Fe 2 O 3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO 2 Fe 2 O 3 + 3 H 2 → 2 Fe + 3 H 2 O 3. Deposición de carbono: 3Fe + C → Fe 3 C 1.- REFORMACIÓN DE GAS NATURAL. 31

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Orosco, P., D. Lavarra, E. Perino, M. del C. Ruiz y J. González. 2008.