1. Como se define la reducción directa de mineral de hierro

Es material metálico producido a partir de la oxidación-reducción directa del mineral de hierro, utilizando un gas reductor (un proceso de transformación química que elimina el oxígeno y el carbono sin alcanzar el punto de fusión del hierro).

Hierro de reducción directa (DRI), también llamado hierro esponja, se produce a partir reducción directa de mineral de hierro (en forma de grumos, pellets o multas) por un gas reductor producido a partir de gas natural o carbón. El gas reductor es una mezcla, la mayoría de los cuales es hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) que actúan como agentes reductores. Este proceso de reducción del mineral de hierro en forma sólida mediante la reducción de los gases se llama reducción directa.

2. Cuáles son las reacciones químicas en la reducción directa de mineral de hierro, explique.

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

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

FeO + H2 ======= Fe+ H2O 3

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

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

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

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

utiliza un flujo continuo de gases reductores que químicamente extraen el oxígeno del óxido de hierro. Los gases reductores, hidrógeno y monóxido de carbono, son producidos en un reformador estequiométrico y luego son introducidos en el horno de reducción con un análisis y temperaturas controladas. Fluyendo en contracorriente al óxido de hierro, los gases calientan, reducen, y carburizan el óxido a una composición deseada. La zona superior del horno es conocida como zona de reducción, y es aquí donde ocurren las reacciones químicas que dan como producto el hierro reducido.

Como el gas fluye en contracorriente al óxido, el monóxido de carbono y el hidrógeno son convertidos gradualmente en dióxido de carbono y vapor de agua mientras el material alimentado es reducido a hierro metálico. La velocidad con que ocurran estas reacciones, determinan el tiempo de residencia necesitado para

metalizar el producto por encima de 92 % (generalmente es entre 4 y 6 horas); esto también es determinado por la capacidad de los equipos existentes en planta. A medida que el gas reductor asciende dentro del horno, el mismo va perdiendo su poder reductor, este gas que sale de la zona de reducción, por el tope de horno (conocido como Gas de Tope o gas de cola), tiene una temperatura entre 300 ºC y 480 ºC. El gas tope pasa por el lavador de gas de tope donde se enfría a una temperatura entre 48 ºC y 56 ºC, y se le remueven las partículas finas de metálico y/o óxido que pueda contener, antes de ser reciclado en el reformador. El material reducido que sale por debajo del horno de reducción es conocido como H.R.D. (Hierro de reducción directa), y también se le conoce como Hierro Esponja, denominación viene dada por la forma que el mismo tiene al salir del horno.

3. Escriba y describa la importancia de la reacción de boudoverd en los procesos de reducción directa

La reacción del equilibrio de Boudouard (gasificación del coque – carbón por un gas oxidante, dióxido de carbono) es la siguiente:

C(s) + CO 2 (g) 2CO (g)

Esta es la reacción de equilibrio que ocurre en la zona de toberas del alto horno. La desgasificación del coque no es otra que la reacción del equilibrio de Boudouard.

Se puede representar gráficamente la fracción volumétrica de CO en función de la temperatura para obtener una curva de aspecto sigmoidal en la que se distinguen dos zonas:

- Zona de estabilidad del gas (CO).

- Zona de estabilidad del coque (C/CO2).

Si el gas de toberas se enfría muy rápidamente, se forma coque finísimo que precipita como “carbonilla”.En este sistema C-O hay dos componentes, que son el C y el O, y dos fases (la fase gaseosa y la fase sólida).