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Ing. Jorge Nicolini Ing. Jorge Nicolini

Proceso de fabricación del acero

Procesos de Reducción

Reducción Directa

Tecnologías Reducción - Fusión

72.02 INDUSTRIAS I

VÍAS DE FABRICACIÓN DEL ACERO

COQUE MINERAL Y/O AGLOMERADO

GAS NATURAL CARBON

ALTOHORNO

REDUCCIÓNDIRECTA

ARRABIOFUNDIDO - ESCORIA

HIERRO ESPONJAPELLET METALICO

ACERIA ALOXIGENO

ACERIAELECTRICA

ACERO LÍQUIDO

CARBÓN

FUSIÓNREDUCCION

MINERAL Y/OAGLOMERADO

HIERRO

ACERO

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REDUCCIÓN DE MINERALES DE HIERRO

REDUCCIÓN:

2FeO + C = 2Fe +CO2

Minerales:

Hematita (óxido férrico) Fe2O3

Magnetita (óxido ferroso – férrico) Fe3O4

Wustita (óxido ferroso) FeO

REDUCCIÓN INDIRECTA:

Reacciones principales en el Alto Horno:

A) FeO + C = Fe + CO Endotérmica (RD)

B) Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 Exotérmica (RI)

REDUCCIÓN DIRECTA

Entrada: Mineral de hierro calibrado – Pellets

Salida: HDR (hierro esponja) -Pellets metalizados

Grado de Metalización (%) =H.metálico/H. total=

54.5/64 = 85%Agentes Reductores: C - H2 - CO

CLASIFICACIÓN DE PROCESOS:

74.2100

1.50Carbono

02Agua

66Ganga

2.728Oxígeno

(54.5)0H. Metálico

6464H. Total

Pelletsmetál. - kgs

Pellets de óxido - kgs

FiorFluidizado

HL I - IIRetorta

Midrex - HLIIICuba

Gaseoso

SL/RNRotativoSólido

ClaseHornoReductor

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REDUCCIÓN DIRECTA

Reacciones de Reducción por el H2

3Fe2O3 + H2 ======= 2Fe3O4 + H2O

Fe3O4 + H2 ======= 3FeO + H2O

FeO + H2 ======= Fe+ H2O

Reacciones de Reducción por el CO

3Fe2O3 + CO ======= 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO ======= 3FeO + CO2

FeO + CO ======= Fe+ CO2

CO2 + C ======= 2CO

REDUCCIÓN DIRECTA

Fe2O3

Fe3O4

FeOFeO

Feº

H2

H2O

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REDUCCIÓN DIRECTA

Reacciones químicas

Reacción de Boudouard: C + CO2 === 2CO

Diagrama de equilibrio de composición de los gases y temperatura para el sistema Fe – C - O

Hierro

MIDREX

•Opción para alto carbono (~4%)

•No requiere calentar gas reductor

•Reforma con CO2

•Baja presión (<1bar)

•Metalización ~94%

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HL III - Energiron •Reforma con H2O

•Alta presión (~5bar)

•Metalización ~94%

•Requiere calentar gas reductor (925°)

•Reformación de gases reductores•CH4 + H2O CO + 3H2

•Reducción

•Carburación

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ELECCIÓN DEL MÉTODO: RD - ALTO HORNO

CAPACIDADES DE PRODUCCIÓN:AH. - CONV. PRODUCCIONES > 2000000 Tons/añoRD. - HE. PRODUCCIONES < 2000000 Tons/año

PRODUCCIÓN MODULAR DE RD.:FLEXIBILIDAD

DISPONIBILIDAD DE GAS NATURAL, MINERAL DE HIERRO Y ELECTRICIDAD A BAJO PRECIO.

DISPONIBILIDAD DE CHATARRA EN PRECIO Y CALIDAD

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ºC1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

100%Fe 90% 80% 70% 60%

Reducción parcial del mineral(y carburización)(la ganga queda incluida)

Pérdida de calor sensiblede la esponja

Afino en horno eléctricoEliminación de la ganga(Consumo energético externo.)

Afino en el convertidorUtilización del calor sensibley de las reacciones del C y Si

Alto horno – completamiento de la reducciónEliminación de la gangaDesulfuraciónIncremento en elementos termógenos (C y Si)

Alto hornoEtapa de Reducción

PORCENTAJE DE HIERRO TOTAL EN FUNCION DE LA TEMPERATURA DE EVOLUCIÓN

EVOLUCIÓN DEL

CONTENIDODE OXÍGENO

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Tecnologías: Reducción – Fusión

calibrado/pellets

gas de salida

gas reductor

Unidad Reductora Unidad Fusiónarrabio/escoria

oxigeno

carbón

REDUCCIÓN GASIFICACIÓNFUSIÓN

REDUCCION FINAL

Tecnologías: Reducción – Fusión

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Reducción – Fusión: COREX

•Reforma con H2O

•Requiere calentar gas reductor (925°)

arrabio/escoriaoxigeno

carbóncalibrado/pellets

gas de tope

gas reductor

Reactor:Fusión - gasificación

Reactor:Reducción

lavadores

polvos

Gas de enfriamiento

Reducción – Fusión: COREX - HLIII