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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

1.- Los que usan como

1.- Los que usan como agente reductor gas natural reformado, 2.- Los que usan como reductor el carbón. En ambos procesos la carga es mineral de hierro hematítico, que puede estar en forma de pellets o en trozos, mezclas de ambos, o mineral calibrado. Como se ha citado previamente, el término “reducción” significa la remoción del oxígeno del óxido de hierro (FeO) donde el reductor (gas o carbón) es el agente que elimina el oxígeno. Los agentes reductores normalmente usados son el carbono (C), monóxido de carbono (CO) y el hidrógeno (H 2 ). El producto obtenido de la reducción directa, “hierro esponja” o “briqueta”, es un material sólido, generalmente de la misma forma del material de carga en el caso del “hierro esponja”, que contiene hierro metálico (Fe) óxido de hierro (FeO), carburo de hierro (Fe 3 C) o carbono grafito y ganga. Usualmente en los procesos de reducción se obtiene metalizaciones superiores 90%, dependiendo de la tecnología utilizada. La evolución de los procesos de reducción directa se ha basado principalmente en la utilización del gas natural o del carbón, como reductor; sin embargo, más del 90% de las plantas de reducción directa que operan en el mundo a nivel industrial utilizan el gas natural reformado como reductor. PROCESOS DE REDUCCIÓN DIRECTA BASADO EN GASES REDUCTORES. Dentro de los procesos que utilizan el gas como reductor, tres de ellos son los más resaltantes y que se diferencian por el tipo de horno que utilizan; estos son: Horno de lecho FIJO, Horno de lecho fluidizado y Horno de continuo. REACTOR DE LECHO FIJO El horno de lecho fijo fue utilizado por la empresa mexicana HyL en sus procesos HyL I y HyL II, este tipo de horno requería para la reducción un juego de 4 reactores, de los cuales 3 están en operación inherentes a la reducción y el cuarto realiza operaciones de carga y descarga. El proceso se efectúa en ciclos y los tres reactores que están en operación actúan en serie. La reducción de la carga se efectúa en dos etapas: reducción inicial y reducción final, luego se realiza el enfriamiento y deposición de carbono. Los reactores están diseñados para operar en el orden que se desee, dándole flexibilidad al sistema. El flujo del gas reductor es de arriba hacia abajo y la reducción del mineral se efectúa de acuerdo con las ecuaciones: Fe 2 O 3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO 2 Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3 H 2 O El producto obtenido tiene una metalización de 85 a 90% y un contenido de carbono de 2 a 2,5 %. REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO En el horno de lecho fluidizado se utilizan finos de mineral de hierro (-malla 4 + malla 325), los cuales pasan a través de cuatro reactores de lecho fluidizado que están ubicados en serie. El reactor N° 1 calienta el mineral y en los reactores 2, 3 y 4 se lleva a cabo la reducción. El gas reductor pasa en contracorriente a través de los sólidos, comenzando por el reactor N° 4, luego el reactor N° 3 y finalmente el N° 2. En el proceso Finmet, los gases reductores pasan por el reactor No 1 para el calentamiento del material. 80

Las ventajas que presenta este sistema son: El bajo costo del mineral fino Economía de escala de planta que está sobre el millón de toneladas año. Alta calidad química y física de las briquetas producidas. Posibilidad de usar diferentes tipos de reductores sólidos o gaseosos Las desventajas son: El tamaño del mineral fino debe ser controlado (20 % máximo malla 325), evitando la presencia ultrafinos. Costo de capital alto para plantas con producción menor a un millón de toneladas año. Costo de mantenimiento alto. El proceso es sensible a la calidad de los finos de hierro. REACTOR DE LECHO CONTINUO Los hornos de lecho móvil o continuo son en la actualidad los más utilizados a nivel industrial en la reducción directa del mineral y las plantas que usan este sistema alcanzan una producción total del orden de los 10 millones de toneladas anuales y que representa 2/3 de la producción total del mundo. Los procesos que han tenido mayor éxito y por ende más conocidos están los procesos MIDREX y HyL III En el diagrama de torta de la Figura No 42 se puede observar el enorme porcentaje de la producción total en el mundo, que representan estos dos procesos [19]. PORCENTAJE (%) 0,9 0,9 20,2 16,2 62,7 Fig. 42. Producción de HRD por tecnologías año 2014. Es interesante observar que el 80% de la producción de hierro reducido en el mundo corresponde a los procesos que utilizan gas como agente reductor. Es también importante señalar la ventaja que representa en la actualidad el briqueteado en caliente del producto obtenido en la reducción directa por lo cual deja de tener sentido el término hierro esponja ya que en las briquetas no se observa la porosidad en el producto como es evidente en el caso del hierro esponja. Lo más interesante en el briqueteado en caliente es que evita la reoxidación del producto haciendo más 81

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