72.02 Industrias IFacultad de Ingeniería – Universidad de Buenos Aires

Reducción directaPrincipios, Tecnologías

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IntroducciónEl Hierro

Fe2O3

FeOFe3O4 Fe0

Reducción

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IntroducciónEl Acero

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IntroducciónMercados / Productos > Acero

Planos

Largos

Tubos

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Proceso de fabricación del aceroEsquemas

REDUCCIÓN

ACERACIÓN

SOLIDIFICACIÓN

•Mineral / Algomerado•Coque•Fundentes

•Arrabio fundido•Escoria

•Acero líquido •Acero líquido

•Hierro esponja /Pellet metálico

•Mineral / Aglomerado•Gas Natural•Vapor de Agua

Reducción Indirecta Reducción Directa

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Reducción DirectaPrincipios

Objetivo

“Pasar de óxidos a Hierro metálico.”

Vs. Reducción Indirecta

“No pasa al estado líquido.”“No separa escoria”.

Agentes Reductores

Sólidos > Carbón (¿coque?) Gaseosos > CO (CO2) - H2 (H2O)

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Reducción DirectaReacciones químicas

Reacciones de Reducción por el CO

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

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

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

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

Reacciones de Reducción por el H2

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

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

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

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Reducción DirectaReacciones químicas

Reacción de Boudouard

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Reducción DirectaMecanismo de Reducción

Reductibilidad

Fe2O3

Fe3O4

FeOFeO

Feº

H2

H2O

• Ley de Astier >> Baja Ganga

• Porosidad

D.R.I.

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Reducción DirectaGeneración de Gases Reductores

Combustibles Líquidos o Gaseosos• Reforma catalítica (Ni/Co a ~1000°C)

• Oxidación parcial

CH4 + H2O ======= CO + 3H2

CH4 + CO2 ======= 2CO+ 2H2

Combustión incompleta de Hidrocarburos

Combustibles Sólidos

• Alimentación simultánea al horno

• Gasificación por separado

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

Combustible Tipo de Horno Proceso

Gaseoso Cuba Midrex / HyL III-IV

Retorta HyL I-II

Lecho Fluidizado Finmet

Sólido Rotativo SL / RN

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

MIDREX •Reforma con CO2

•Baja presión (<1bar)

•Metalización ~94%

•Opción para alto carbono (~4%)

•No requiere calentar gas reductor

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

HyL III •Reforma con H2O

•Alta presión (~5bar)

•Requiere calentar gas reductor (925°)

•Requiere lavadora de gas de tope

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

HyL 4M •Reforma in situ

•Alta presión (~6bar)

•Combustión parcial de gas con O2

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

HyL I y II •Lecho fijo

•Gas descendente

•Reducción en etapas (4)

•Multireactor (I) o Monoreactor (II)

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

SL/RN •No importa forma

•1000-1100°C

•Metalización ~93%

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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa

FINMET

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DRI – Sponge IronUsos

Aplicación en Procesos Industriales

•Horno de Arco Eléctrico (EAF)

•Convertidor LD

•Alto Horno

Fusión Fe 0.4 KWh/Kg Fe

Reducción óxidos 0.6 KWh/Kg Fe

Fusión Escoria 0.9 KWh/Kg Fe

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ConclusiónReducción Directa vs. Reducción Indirecta

•Capacidades de producción

•Flexibilidad

•Disponibilidad (Gas, Mineral, Electricidad)

•Chatarra

Factores decisorios

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ConclusiónReducción Directa vs. Reducción Indirecta

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ConclusiónPlantas en Argentina - Fin

Plantas

•TENARIS > Red. Directa MIDREX

•TERNIUM > Red. Indirecta

•ACINDAR > Red. Directa MIDREX

To be continued…