Fusión de mineral de hierro y

transformación química en un metal rico

en hierro “Arrabio”

Materia prima

Mineral de Fe

Carbón de Coque

Fundente

Mineral de hierro Coque

Piedra caliza

• El sinter y el mineral de Fe se introducen en el tragante.

• La combustión del coque produce CO. • El CO reduce al mineral de Fe. • El Fe arrastra al coque que no se quemo y

pasa al etalaje donde se funde. • Luego pasa al crisol y la escoria se expulsa

por una piquera y el arrabio por otra.

ESCORIA HUMOS

ARRABIO

• El proceso de fusión de los

minerales de hierro ocurre

por la acción de las

temperaturas altas que se

desarrollan en el interior del

horno.

• Las cuales están entre 250 y

2000°C.

Podemos dividir el interior del

horno en cuatro zonas

térmicas:

Zona 1. ( 200-400°C )

Zona 2. ( 400-700°C )

Zona 3. ( 700-1150°C)

Zona 4. ( >1150°C )

Ninguna de las materias primas que se

emplean en los procesos metalúrgicos son

cargadas directamente, sin una preparación o

beneficio previo. Entre los cuales están:

Trituración

Clasificación

Homogenización

Enriquecimiento

Aglomeración

Proceso de combustión

El proceso se realiza en dos etapas:

C+ O2 = CO2

CO2 + C = 2CO

Sistema de Toberas

Creación de la zona de oxidación

1. Oxigeno libre

2. Reducción del CO2 a CO

Figura: Zona de oxidación en toberas

Factores dependientes en la zona de

combustión:

•La capacidad del horno

•La presión del soplo y su caudal

•El numero de toberas

•La granulometría del coque

•La superficie expuesta del coque

•La porosidad y reactividad

Forma libre

Formando compuestos

químicos

La humedad

Ocurre

300-800°C

Contenido 1%

CO2 CO H2 CH4 N2

Su composición cambia un poco al pasar a la corriente de gases ------cambio no es significativo--------

ELIMINACIÓN DE MATERIAS VOLÁTILES

Al alto horno

En calidad de fundente

como:

Caliza CaCO3

Forma de compuestos

minerales como:

Carbonato de hierro FeCO3

Descomposición

Forma de carga:

• En la actualidad: Calidad de fundente (para mantener la basicidad)

Aumenta el consumo del coque debido:

cal) (MeCO 23 QCOMeO

• Calor necesario para que la reacción de disociación ocurra

• Calor necesaria para que el CO2 del fundente reaccione con el carbono

del coque para formar CO.

• Al carbono del coque para la reacción anterior

• A la perdida de la capacidad de reducción del gas

MeO + R= Me + RO

El objetivo fundamental es el de reducir los óxidos de Hierro, obtener hierro metálico y cantidades deseables de otro elementos.

El carbono puede reducir casi todos los elementos dispuestos en el diagrama de

Ellingham. Excepto el Al, Mg y Ca.

En el proceso de alto horno; a temperaturas bajas, los reductores

pueden ser el CO y H2

MeO2 Me2O3 Me7O4 MeO Me

Fe2O3 FeO4 FeO Fe

Posee composición variable, estable a temperaturas mayores a 570°C.

Fórmula Estequiométrica: FexO

4FeO Fe3O4 + Fe

Presenta variación en su contenido de oxígeno a temperaturas mayores a 800°C.

Fórmula Estequiométrica: Fe3O4

En el diagrama el contenido de oxígeno es constante con respecto a la temperatura.

Fórmula Estequiométrica: Fe2O3

C + O2 CO2 = ∆G°= -94200 - 02T cal/mol

CO2 2CO = ∆G°= 40800 + 41.7T cal/mol

En exceso de Carbono

K = P2CO / P2CO2

Se clasifican en 3 grupos

• Estabilidad menor por lo óxidos de hierro,

reducidos por el CO y por el H2 a bajas temperaturas.

• Estabilidad mayor de la de los óxidos de hierro se reducen por vía directa a alta temperatura.

• Afinidad con el oxigeno mayor que con el C y no reducen en condiciones de alto horno.

• Estos óxidos se reducen por etapas

• El MnO2 y el Mn2O3 son menos estables

• El Mn3O4 y el MnO se reducen :

Se encuentra en forma de cuarzo, silicatos o sílice, se reduce prro vía directa

El índice de reducción del Si en el arrabio se determina por: Alta temperatura en los horizontes bajos del

horno

Basicidad baja que permite obtener altas cantidades de SiO2

Se encuentra unido al oxido de calcio se

reduce a altas temperaturas con CO y C

Con presencia de SIO2

Todo el fosforo se reduce y pasa al arabio

• A temperaturas de 80º y 100º C los

óxidos de cobre se reducen y pasan

completamente al arabio

• El NiO inicia la reducción a 230ºC con

el H2 y a 340ºC con el CO. El Ni se

reduce completamente y pasa al arabio

• El PbS y el PbSO4 se reduce fácilmente se

pierde con el flujo de gases y otra parte se

deposita por debajo del arabio sin mezclarse.

• El oxido de cromo [Cr2O3] es de difícil

reducción , con H2 se reduce a 1000ºC

No todo el cromo pasa al arabio una parte se

queda en la escoria

• El hierro reducido a partir de los minerales oxidados, absorbe carbono y otros elementos formando el arabio.

• La escoria se forma por la acción de temperaturas altas, por la fusión de la ganga, de óxidos mal reducidos, cenizas y fundentes que entran en la carga.

Los elementos que se encuentra son óxidos de Al, Ca, Mg, silicio y sulfuros metálicos.