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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

Fig. No 32. Gráfica

Fig. No 32. Gráfica Concentración de Fe 2 O 3 , FeO y Fe° vs t*x100 CONCLUSIONES: 1.- Con estos ensayos se demuestra que la reducción de la pella PS5 con una mezcla de gases tipo Midrex, sigue un mecanismo cinético que se corresponde con reacciones competitivas y consecutivas de primer-orden. Estas reacciones pueden agruparse en un mecanismo de dos pasos: K 1 Fe 2 O 3 + H 2 /CO → 2 FeO + H 2 O/CO 2 K 2 FeO + H 2 /CO → Fe + H 2 O/CO 2 2.- El paso lento del mecanismo de reacción, lo constituye la reducción del óxido ferroso a hierro metálico, en todo el rango de temperatura estudiado. 3.- La Energía de Activación presenta un valor a bajas temperatura (25,80 Kcal/mol) y otro a altas temperaturas (4,57 Kcal/mol), lo cual indica un cambio en el mecanismo de reacción. Este cambio ocurre a temperaturas alrededor de 800 oC, coincidiendo con la temperatura a la cual, las reducciones con monóxido de hidrógeno e hidrógeno tienen iguales valores de Energía Libre (ΔG). 4.- A temperaturas inferiores a 800 oC, se favorece la reducción con monóxido de carbono (CO) la cual es exotérmica, mientras que a temperaturas mayores se favorece la reducción con Hidrógeno (H2) la cual es endotérmica. Se recomendó realizar los mismos ensayos con gas reductor tipo HyL para estudiar su efecto y poder extrapolar correctamente con los resultados a las Plantas de Reducción, estudiar el efecto del cambio de flujo sobre la velocidad de reacción para completar el estudio y aplicar estos conocimientos en la elaboración de Recomendaciones de Proceso y/o Prácticas Operativas en las diferentes Plantas de Reducción Directa. 68

3.4 CÁLCULOS CINÉTICOS EN ENSAYOS DE REDUCIBILIDAD. Cuando en los ensayos de reducibilidad de mineral y pellas de mineral, se usan hornos tipo Gakushin o equivalente, como se muestra en la Figura No 18, y se puede medir con balanza la pérdida de peso en función del tiempo, se puede “hacer cinética”, o sea, se puede calcular las constantes de velocidad involucradas y determinar el mecanismo de reducción del mineral o la pella, que en las condiciones de trabajo aplicadas tanto en el Laboratorio, como en el reactor de la Planta, corresponde a una reacción de primer-orden. REDUCIBILIDAD ESTATICA DE LA PELLA. Para determinar la reducibilidad de una pella, se usa horno tipo Gakushin, con una masa de 500 g de pellas, flujo de gas reductor constante (15 l/min), mezcla de gas acorde al tipo de gas usado en la planta y temperatura de 850 oC, aun cuando esta puede variar para estudios cinéticos más complejos. A continuación se muestran la condiciones aplicadas para la reducción de una pella tipo PS5 en condiciones estáticas, usando gas tipo Midrex: Pella: (FeT)=67,49 %, O.R. = 29,00 %, Ganga = 3,51 % Peso Inicial = 500 g Peso Final = 368 g Tiempo de reducción = 90 min. Gas = Tipo Midrex Flujo = 15 l/min Temperatura = 850 °C En la tabla siguiente se muestran los datos obtenidos (peso) y los cálculos realizados: Tiempo (en min) Peso (en g) Peso Perd.(en g) Peso Oxig (en g) Ln Peso Oxig 0 376 0 145 4,98 5 360 16 129 4,86 10 346 30 115 4,74 15 330 46 99 4,6 20 322 54 91 4,51 25 312 64 81 4,39 30 300 76 69 4,23 35 293 83 62 4,13 40 287 89 56 4,03 45 277 99 46 3,83 50 270 106 39 3,66 55 265 111 34 3,53 60 261 115 30 3,4 65 258 118 27 3,3 70 254 122 23 3,14 75 250 126 19 2,94 80 247 129 16 2,77 85 245 131 14 2,64 90 243 133 12 2,48 Cuando se grafica peso (en g) versus tiempo, se observa una disminución regular y del mismo en función del tiempo, lo cual indica que la reacción de reducción (pérdida de oxígeno unido al hierro), es una reacción de primer-orden. En la Figura No. 33 se muestra la gráfica con el comportamiento correspondiente: 69

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