PROCESO COREX

ALUMNO: CUSIQUISPE HANCCO DANNY

EL SECTOR SIDERÚRGICO TIENE UNA GRAN IMPORTANCIA EN LA ECONOMÍA DE UN PAÍS Y EN SU

DESARROLLO INDUSTRIAL PUEDE EVALUARSE NO SOLO POR EL VALOR ECONÓMICO QUE REPRESENTA

LA ADQUISICIÓN DEL ACERO, DE ACUERDO A LA DEMANDA DEL PAÍS.

LA IMPLACABLE PRESIÓN SOBRE LOS COSTOS DE OPERACIÓN, PRODUCCIÓN E INVERSIÓN, ESTA OBLIGANDO A LOS PRODUCTORES DE ACERO A ACELERAR EL DESARROLLO TECNOLÓGICO Y A

CONSIDERAR NUEVAS TECNOLOGÍAS E INNOVACIONES, CON EL FIN DE OBTENER MEJOR

CALIDAD DEL ACERO, MEJOR PERFORMANCE, MENOS INTENSIDAD DE CAPITAL Y SOBRE TODO MENOR

IMPACTO AMBIENTAL.

INTRODUCCION

La implementación de nuevas tecnologías probadas, origino dos rutas actuales en la reducción del mineral de hierro y la producción del acero son:

ALTO HORNO, CONVERTIDOR BASICO AL OXIGENO

REDUCCION DIRECTA, HORNO ELECTRICO DE ARCO

Ambas rutas tienen sus ventajas y desventajas. La ruta del Alto Horno, Convertidor LD. sigue siendo el que produce la mayor cantidad de acero a nivel mundial

El Alto Horno requiere coque metalúrgico, un insumo que influye en el costo del arrabio

PROCESO COREXEl Proceso Corex es una alternativa

innovadora para la fabricación de arrabio, en la que el coque puede reemplazarse por una amplia gama de carbones.

El reemplazo del coque es el objetivo principal que ayuda a reducir el costo del arrabio y la consiguiente contaminación ambiental.

El proceso COREX separa las etapas de reducción y fusión del mineral de hierro en dos reactores:

La reducción del gas reductor y la liberación

de la energía del carbón para la fusión, tiene lugar en el horno FUSION GASIFICADOR.

La reducción del mineral de hierro se efectúa en un horno

de cuba.

Debido a esta separación se puede emplear una gran variedad de carbones no tratados.

HISTORIA El proceso COREX se desarrollo a finales de 1970 y su

viabilidad fue confirmada durante los 1980.

Tras la primera aplicación industrial de una planta COREX C-1000 (produccion nominal de 1000 Tn de arrabio (metal caliente) por dia en Iscor, Pretoria; Sudafrica.

Cuatro plantas COREX C-2000 con una producción nominal de 2000 Tn/dia fueron posteriormente puestas en operación en Posco/Korea Mittal Steel Sudafrica.

A principios de noviembre de 2007 la primera planta COREX C-3000, se puso en marcha en Baosteel en China.

Esta planta C-3000 tiene una producción nominal de 1.5 millones de Tn de arrabio por año

Los creadores de esta tecnología afirman que las emisiones de Corex ya cumplen con los futuros estándares de la Unión Europea.

Otra tecnología que compiten con el Corex es el Finex.

DECRIPCION DEL PROCESO COREX

El proceso Corex podríamos describirlo como un proceso de reduccion indirecta al igual que el alto horno y el horno electrico de reduccion, se producen la siguientes reacciones:

La liberación de energía calorífica por la combustión del carbón, que se produce por la inyección de oxigeno, generando un volumen apreciable de gas reductor (tiene lugar en el horno fusión- gasificador)

Se produce la reducción del mineral en un horno de cuba, utilizando el gas reductor generado en la primera etapa. El horno de cuba esta ubicado en la parte superior del horno fusión- gasificador

El mineral termina su reducción y se funde en el horno fusión- gasificador

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO COREXLa carga del carbón y mineral o pellet se efectúa por medio de

un elevador de cangilones e introducidos a los alimentadores con dos campanas en forma similar a los existentes en un alto horno. El proceso Corex esta diseñado para operar bajo elevada presión hasta 5 bar. El carbón y el mineral de hierro se cargan a través de un sistema de tolvas. El carbon es almacenado en una tolva de alimentación presurizada y cargado al horno fundidor-gasificador mediante un alimentador a tirabuzón con velocidad controlada.El carbón cae por gravedad en el gasificador donde entra en contacto con la atmósfera reductora a una temperatura de aproximadamente 1000ºC a 1200ºC grados. Un instantáneo secado y gasificado de las partículas de carbón ocurre en la parte superior del gasificador -reductor

La generación del gas reductor se hace en lecho fluidizado por la oxidación parcial del carbón. En primer lugar el carbón es oxidado y convertido en CO2 y luego reacciona con el carbón libre pera formar CO

C + O2 = CO2

CO2 + C = 2CO H2O + C = CO + H2

La temperatura alcanzada en lecho fluidizado es de 1600/1700 °Clo que permite conseguir en la parte superior al lecho fluidizado una atmosfera reductora de 65 a 70% de CO y 20 a 25% de H2 .

GASES COMPOSICION

CO 65 - 70 %

CO2 2 - 4 %

H2 20 - 25 %

METANO, N2, VAPOR El resto

Lecho fluidizado

1600ºC a 1700ºC

C + O2 = C

CO2 + C = 2CO

H2O + C = CO + H2

1000ºC a 1200ºC

El gas caliente así obtenido es enfriado con la mezcla de un gas enfriado introducido en esta zona a fin de obtener un gas de 800ºC a 900 ºC que es la temperatura apropiada para el proceso de reducción.

Este gas es limpiado en un ciclón caliente y luego alimentado al horno donde se produce la reducción del mineral, una parte del gas limpio es enfriado para luego ser inyectado al horno de fusión y gasificación. Los finos colectados en el ciclón caliente son recirculados dentro del gasificador

El mineral de hierro que se carga al horno reductor por medio de campanas en forma similar a las usadas en un alto horno, descienden por gravedad en contra corriente al gas reductor que asciende y actúa reduciendo el mineral.

La velocidad de descenso del mineral es controlado por un sistema motorizado de alimentadores permitiendo de esta forma la permanencia del mineral hasta obtener una reducción promedio del 95% y con un contenido de carbón del 3 a 6%

El gas que ha atravesado toda la carga del mineral actuando como reductor pasa a un sistema de limpieza con agua “scruber “, disponible para usos diversos.

Reacciones

FemOn + n CO m Fe + nCO2.

FemOn + n H2 m Fe + n H2O.

FACTORES A TENER EN CUENTA EN EL PROCESO COREXEL TAMAÑO DE MINERAL DE HIERRO, debe de ser uniforme e incidir directamente en el rendimiento del proceso.EL MINERAL O PELLET PREREDUCIDO al ingresar al horno de fusión y gasificación a la temperatura de 800 y 900 ºC reduce la velocidad en el lecho fluidizado con lo que consigue la completa reducción y fusión del metal. El metal liquido y la escoria descienden a la parte inferior, la temperatura de colada es de 1400 a 1600 ºC, se realiza cada 2 horas. LOS FUNDENTES (Dolomita, piedra caliza) se agregan en función del carbón usado, se agrega silicosa por causa de los altos contenidos de oxido de aluminio presentes en las cenizas de carbón

COMPARACIÓN DE CONSUMO DE CARBÓN Y OXIGENO POR 1TN DE

ARRABIOProceso con gas de exportación

Hasta 0.5-0.7 TM De 500 a 600 Nm3

Proceso con gas recirculado

Hasta 0.5 TM Hasta 300 Nm3

CARACTERISTICAS DEL CARBON A UTILIZARCE EN COREX : COMPOSICION

Contenidos Máximo aceptable Recomendación

Materias volátiles 2 – 35 % Optimo 3 – 12 %

(que corresponde a antracitas)

Contenidos de ceniza 0 – 35 %  

Contenido de humedad

3 – 8 % mas

(no necesita ser secado)

Si es mayor a 8 % debe ser secado

CONSUMO DE MATERIAS Y ENERGÍA POR TONELADA DE ARRABIO

  CANTIDAD UNIDAD

CARBON 500 – 650 Kg de carbon fijo

MINERAL 1450 – 1500 Kg

ADITIVOS 200 – 500 Kg

O2 500 – 600 m3

N2 60 – 80 m3

AGUA INDUSTRIAL 1 – 2 m3

ENERGIA ELECTRICA

60 – 70 KWH

REFRACTARIOS 1.3 KG

VAPOR HUMO 15 KG

MANTENIMIENTO 4 – 6 USD dolares

ESCORIAS 300 a 400 KG

BALANCE DE GASES

  CANTIDADES UNIDADES

CO 15 – 38 %

H2 15 – 23 %

CO2 30 – 35 %

CH4 1 – 2 %

N2, Ar, H2O Resto %

H2S < 100 ppm

PODER CALORIFICO

NETO

7500 – 8000 KJ/m3

POLVO < 5 mg/m3

TEMPERATURA

30 – 50 ºC

PRESION 5 - 150 kPa

GAS DE EXPORTACIÓN Y GAS RECIRCULADOEl horno fundidor- gasificador puede generar un exceso de gas dependiendo del carbón usado. Parte del gas en exceso es refrigerado y utilizado para enfriar el gas producido en el gasificador-fundidor, al resto del gas se le llama gas de exportación , que puede aplicarse a diferentes usos.

USOS DEL GAS DE EXPORTACIONPuede ser usado como energía

para la generación de O2

Recalentamiento de hornos de laminación

Gas para plantas termoeléctricas, generación de energía

Producción de sub productos químicos de uso industrial (amonio, metanol, urea).

Gas reductor en los métodos de reducción directa.

El gas puede ser utilizado en el alto horno

El consumo de oxigeno en el proceso COREX es del orden de 500/600 Nm3 por 1 Tn de arrabio y la producción del Oxigeno se puede realizar con el uso de la tercera parte de la energía del gas de exportación de esta planta.

El consumo del carbón oscila entre 0.5 a 0.7 Tn de carbón fijo por Tn de arrabio.

Cuando el exceso de gas en vez de exportarlo es recirculado, el consumo del carbón llega a 500 Kg por 1 Tn de arrabio y el consumo de O2 seria reducido a 300 Nm3 por Tn de arrabio liquido

Diagramas de flujo con gas de Exportación

Horno de fusion-gasificacion

Horno de fusion-gasificacion

Lavador de gas enfriador

Lavador de gas de tope

HORNO DE CUBA DE REDUCCION

Sistema de carga de carbon

Ciclón para polvo caliente

Diagramas de Flujo sin gas de

exportación

Lavador de gas de tope

Absorbedor de humedad

Ciclón para polvo calienteHorno de cuba de reduccionSistema de

carga de carbon

Horno de fusion-gasificacion

VENTAJAS DEL PROCESO COREX

La reducción de la inversión de carbón, debido a que se puede usar cualquier tipo de Carbón en su estado natural, como puede ser lignito, antracita, sub. bituminosos y otros que no se pueden utilizar para obtener el coque metalúrgico apto para el alto horno.Ocupa menor espacio, 15-20% menos en relación al AH Produce menor contaminación que el AHUsa un amplio rango de minerales de hierro y carbones.Eliminación de plantas de coquización.Flexibilidad operacional (podemos en rendimiento detener la producción y cambios de materias primas).Producción de gas de exportación para un amplio rango de aplicaciones.Bajo porcentaje de CO2 producido por tonelada de arrabio

DESVENTAJAS DEL PROCESO COREX

Alto consumo de refractarioEl tipo de refractario usado es caro y

patentado. En solera usa placas de grafito. Capacidad de producción es limitada,

menor que la del Alto HornoAlto consumo de refractarioRequiere de una planta de O2

No esta muy difundido

ASPECTOS AMBIENTALES

Las emisiones de la planta de Corex contienen solo pequeñas cantidades de NOx, SO2, polvo, fenoles, sulfuros y amonio. Los valores de emisión son menores con respecto a los estándares de las normas europeas.

Las emisiones de aguas residuales del proceso Corex son mucho mas bajos que los convencionales en el Alto Horno

El nuevo proceso de producción de arrabio COREX, después de 10 años de desarrollo, se ha utilizado con éxito en la producción comercial y es hasta ahora la única nueva tecnología de producción industrial de arrabio.

La tecnología COREX esta en fase de desarrollo industrial, todavía no ha alcanzado la madurez del Alto Horno.

La tecnología COREX para las condiciones económicas de las diversas y diferentes regiones, con la carencia de áreas baratas de carbón coquizable, mejora su economía. El costo de producción del arrabio sigue siendo levemente mas alto que el del Alto Horno.

La posibilidad de obtener simultáneamente arrabio y reducción directa da la posibilidad de proporcionar una fuente estable de materia prima de alta calidad para la acería.

CONCLUSIONES

GRACIAS POR SU ATENCIÓN