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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

fácil su transporte y

fácil su transporte y manipulación, esto ha originado un menor costo en el flete y seguro marítimo. Por ser los procesos MIDREX y HyL III los más usados dentro de la reducción directa, más adelante se hará una descripción más detallada de ellos. 4.3 PROCESO DE REDUCCIÓN DIRECTA BASADO EN EL CARBON. En el proceso de reducción directa usando carbón como reductor generalmente se utiliza horno rotatorio. Este horno consta de un cilindro horizontal que gira a muy baja velocidad. En el interior está cubierto con refractarios y su diámetro varía entre 3,60 m a 6,00 m, teniendo una longitud que también varía entre 50 y 125 m. Este horno se alimenta con el mineral de hierro o pellets y el carbón como reductor; en algunos casos utiliza también un agente desulfurante como la caliza. La carga dentro del horno se mueve en a contracorriente con respecto al gas (gasificación del carbón) que fluye sobre ella. Se introduce aire para quemar el monóxido de carbono que emerge del lecho del horno y provee de esta manera calor para el proceso. En la primera sección longitudinal del horno se realiza el precalentamiento de la carga hasta la temperatura de operación liberándose la mayor parte de los volátiles del carbón y llevándose a cabo una parte de la reducción. En el resto de la longitud del horno culmina el proceso reducción del mineral, obteniéndose así la metalización necesaria. La longitud de cada zona está determinada por la reactividad de la carga. El proceso de reducción directa a carbón en horno rotatorio que en apariencia parece sencillo, involucra una serie de elementos complejos en su operación que requieren de una visión integral de ellos y un análisis detallado de cada uno de sus aspectos; siendo los de mayor importancia el mezclado de las partículas, la transferencia de calor y la cinética de las reacciones de reducción y gasificación que suceden simultáneamente. 4.4 PROCESOS DE REDUCCIÓN DIRECTA DE MAYOR USO EN EL MUNDO. La producción mundial en R.D. usando gas como reductor, representa el 82 % de la producción mundial y los procesos a carbón que operan a nivel industrial en el mundo representan el 18 %. Por razón se hará una breve descripción de los procesos MIDREX y HyL III los cuales aunque existen diferencias entre ellos guardan cierta similitud. En primer lugar es necesario enfatizar que ambos procesos utilizan gas natural reformado tanto en el proceso MIDREX (USA) como en el HyL III (México) hay dos partes bien definidas: - El sistema reformador del gas natural - El sistema reductor del mineral de hierro o pellas por medio del gas reformado para convertido en hierro de reducción directa con una alta metalización. El sistema reformador del gas natural difiere entre el MIDREX y el HyL III. El proceso MIDREX produce el reformado del gas natural usando un reformador conocido como reformador “estequiométrico”, utilizando el gas de tope del sistema reductor (sistema donde se realiza la reducción del mineral de hierro), este gas de tope que contiene dióxido de carbono y vapor de agua, se le agrega una cantidad estequiométrica de gas natural, para luego fluir hacia el catalizador que está en el los tubos portacatalizadores del reformador, donde se producen las siguientes reacciones químicas: CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2 , 82

CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 , En el proceso MIDREX el excedente del gas de tope que sale del reactor sirve como combustible para los quemadores del reformador y a su vez los gases de combustión que salen del reformador, se utilizan para calentar el aire de combustión para los mismos quemadores del reformador y adicionalmente para calentar el gas de alimentación antes de entrar al reformador. En el caso del sistema HyL III el reformador “a vapor” realiza la reformación catalítica, en base a Níquel, al mezclarse el gas natural con vapor de agua antes de entrar al reformador. Evidentemente los requerimientos de vapor son mayores, pero este vapor en exceso puede utilizase luego en la generación eléctrica a fin de lograr un bajo consumo energético por tonelada de mineral de hierro reducido. Las reacciones químicas en el proceso de reformación del gas natural son en el HyL III: CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 , CO + H 2 O → CO 2 + H 2 O En cuanto al proceso de reducción tanto en el proceso MIDREX como en el HyL III consiste en ambos casos en el proceso de remoción del oxígeno del mineral. El reactor utilizado tanto en el proceso MIDREX como en el proceso HyL III es un horno de cuba o de lecho continuo, donde las pellas o mezcla de pellas y mineral de hierro grueso descienden por gravedad y a su vez el gas reformado asciende en contra corriente, produciendo la reducción del mineral. La temperatura del gas reductor en ambos casos está por el orden de los 900°C. Tanto en el proceso MIDREX como HyL III la metalización que se logra puede ser superior al 92% y lo más interesante de estos procesos es que tienen un consumo calorífico de sólo 2.5 Gcal/t , que difiere completamente de los sistemas de horno rotatorio a carbón, que son del orden de 5 Gcal/t. Las reacciones que ocurren durante la metalización en el horno de lecho continuo durante el proceso son: Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2Fe° + 3H 2 O Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe° + 3CO 2 Una vez concluida la reducción el producto obtenido es el “hierro esponja” el cual presenta ciertos riesgos de ignición espontánea y es pirofórico esto puede originar riesgos en su almacenaje o en el transporte marítimo. Lo expresado anteriormente ha sido minimizado instalando a la salida del reactor una maquina briqueteadora en caliente del hierro esponja. La fabricación en briquetas le quita sentido a la denominación de “hierro esponja” ya que reduce drásticamente la porosidad del material (< 20 %) y hace desparecer los peligros que existían antes en su manipulación y transporte. El hierro esponja se sigue produciendo en plantas integradas donde a este producto se le da un uso casi inmediato. Es necesario indicar que HyL ha efectuado una importante innovación con su modelo HyL IV, al eliminar el reformador, logrando una autorreformación del gas natural, eliminado así todo el 83

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