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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

1 CAPITULO 1 1.1

1 CAPITULO 1 1.1 REDUCCIÓN DIRECTA. INTRODUCCIÓN: Durante las últimas décadas del siglo pasado, la industria siderúrgica dedicó una considerable atención al desarrollo de nuevos métodos para reducir el mineral de hierro directamente a hierro metálico para la fabricación de acero. Como estos métodos evitan varios de los pasos, usados convencionalmente en la acería, se les llaman procesos de Reducción Directa (o procesos de RD), y el producto obtenido en estos procesos reciben la denominación genérica de Hierro de Reducción Directa (HRD) [1]. El desarrollo de la Reducción Directa, antesala a la producción masiva de acero, está directamente relacionada con el desarrollo y demanda de este material en el Mundo. Las exigencias de aceros de calidad, bajos en residuales, de bajas aleaciones, de ultra bajo carbono, así como la necesidad de disminuir la dependencia de la “Chatarra” en los procesos de aceración, abonaron el camino para el desarrollo de tecnologías para la obtención del hierro metálico necesario, a través de procesos de reducción directa. Los procesos de producción de acero en hornos eléctricos de arco (H.E.A.) están prácticamente “pegados” a la producción de hierro de reducción directa, motivo por el cual se han desarrollado más de cien diferentes procesos y tecnologías de reducción directa, aunque muchos de ellos no dieron los resultados esperados, fueron desechados o se encuentran en estado de obsolescencia. En Venezuela, país del Mundo con una de las mayores capacidades instalada para la producción de Hierro de Reducción Directa (HRD), el desarrollo de estos procesos está asociado a la creciente demanda de acero y su auge se inicia con el desarrollo del proyecto Plan IV de Sidor (Producción de 4,5 millones de toneladas de acero líquido al año) [2]. A partir de este momento Venezuela se convierte, no solo en un país donde se aplican diferentes tipos de tecnologías para la reducción de mineral de hierro, sino que superada la curva de aprendizaje en procesos “importados”, se transforma en un país creador de nuevas tecnologías, pasando de simples observadores y ejecutores, a protagonistas en la historia de la reducción directa mundial. 1.2 DEFINICIÓN DE REDUCCIÓN DIRECTA: Se conoce como Reducción Directa a cualquier proceso para producir hierro metálico, a partir de la reducción de minerales de hierro o aglomerado de mineral, a temperaturas por debajo de la temperatura de fusión de los materiales involucrados en el proceso. En este proceso no hay fusión del producto, aun cuando pueda aglomerarse durante el proceso o ser aglomerado por presión al final del mismo (Briqueteado). Esta definición se apoya en la evolución de la tecnología siderúrgica, pues con los procesos primitivos se obtenía un hierro pastoso, mezclado con escoria, muy poco carburado y susceptible de trabajarse directamente para convertirse en diversos objetos; mientras que, al aparecer el alto horno, fue necesario un procedimiento adicional de refinación para eliminar la mayor parte del carbono absorbido por el hierro y convertirlo en acero. De este modo, el proceso de reducción en el alto horno, por no conducir directamente al producto buscado, fue considerado indirecto. Otra definición considera que la reducción directa engloba todos los procesos de reducción que se efectúan sin llegar a la fusión de los óxidos de hierro, llegando a un producto que recibe el nombre de prerreducido o hierro esponja, o el nombre genérico de Hierro de Reducción Directa (H.R.D.). Como definición de Reducción Directa se ha establecido la siguiente: 8

“Es un proceso de reducción para la obtención de hierro metálico, a temperaturas inferiores al punto de fusión del hierro, del mineral de hierro y de las impurezas que acompañan al mineral”. [3] El producto es un material altamente metalizado que inicialmente recibió la denominación de “Hierro Esponja” por su carácter poroso, pero que actualmente recibe el nombre genérico de Hierro de Reducción Directa (H.R.D.), designándose como Hierro Briqueteado en Caliente (H.B.C.) para procesos cuyo producto es la “briqueta”, un aglomerado en caliente por presión de ese material. La limitación en la temperatura indica que los procesos de reducción directa tienen establecido una temperatura que no debe aproximarse al punto de fusión de hierro, o sea el producto no es hierro fundido, sino que puede mantener si no es “briqueteado”, la forma original de la materia prima (pella o mineral). A esa temperatura (inferior a 1534 °C) solo es posible reducir los óxidos de hierro como se muestra en la gráfica que se muestra en la Figura No 1: Fig. No 1. Gráfica de la reducción de óxidos en el mineral de hierro 1.3 DEFINICIÓN DE METALIZACIÓN: El término reducción en química significa la remoción del oxígeno, en este caso de los óxidos de hierro (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 y FeO) donde el agente reductor (carbón o mezcla de gases) es el encargado de eliminar el oxígeno. Los agentes reductores normalmente usados son el carbono sólido (C), o mezclas de gases monóxido de carbono (CO) y el hidrógeno (H 2 ). El producto obtenido de la reducción directa, “hierro esponja” es un material sólido, que puede conservar la misma forma del material de carga, que contiene hierro metálico (Fe°), restos de óxidos de hierro (FeO y Fe 2 O 3 ), carbono como grafito (C) y/o carburo de hierro (Fe 3 C), y la ganga. Los términos asociados con la medición de la efectividad de la reacción de reducción se definen de diversas maneras y el más utilizado, con base a la calidad del producto es el porcentaje de metalización, o simplemente la “metalización” (MTZ), que viene a representar “la relación porcentual entre el hierro metálico y el hierro total, en una muestra de hierro de reducción directa (HRD)”. El Hierro Metálico es la suma de los contenidos de hierro metálico y el hierro presente en la 9

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