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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

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)

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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:

Pellets de óxido - kgs

Pellets metál. - kgs

H. Total 64 64

H. Metálico 0 (54.5)

Oxígeno 28 2.7

Ganga 6 6

Agua 2 0

Carbono 0 1.5

100 74.2

Reductor Horno Clase

Sólido Rotativo SL/RN

Gaseoso

Cuba Midrex - HLIII

Retorta HL I - II

Fluidizado Fior - Finmet

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

FeO

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

REDUCCIÓN DIRECTA

PROCESOS CON REDUCTOR GASEOSO

BriquetasEn Caliente

Descarga en frío /caliente

Unidad Reductora

Preparación del Gas deProceso

Gas Natural

Otros Gases

Mineral de hierro

Gas de Proceso

CalibradoPellets

PreparaciónCarga

REDUCCIÓN DIRECTA

PROCESOS CON REDUCTOR GASEOSO

MIDREX – H Y L ENERGIRON

Gas Reductor

Gas SalidaMineral Calibrado,Pellets

REACTOR

Salida reducidopara briqueteado

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MIDREX

•Opción para alto carbono (~4%)

•No requiere calentar gas reductor

•Reforma con CO2

•Baja presión (<1bar)

•Metalización ~94%

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

HL III – Energiron ZR Process

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ELECCIÓN DEL MÉTODO: RD - ALTO HORNO

CAPACIDADES DE PRODUCCIÓN:

AH. - CONV. PRODUCCIONES > 2000000 Tons/año

RD. - 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

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 Fusión

arrabio/escoria

oxigeno

carbón

REDUCCIÓN GASIFICACIÓNFUSIÓN

REDUCCION FINAL

Tecnologías: Reducción – Fusión

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

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Reducción – Fusión: COREX - HLIII