Petroquimica

CAPÍTULO 6

PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE GAS DE SÍNTESIS COMO REDUCTOR DEL MINERAL DE HIERRO

6.1 Gas reformado como reductor del hierro en la industria del acero.-

6.1.1 Hierro y Acero:

Correlación entre Acero y Desarrollo.

Tradicionalmente la cantidad de acero que consume un país es un indicador de su crecimiento económico. En las siguientes páginas mostramos un resumen de las principales características de la producción tradicional del hierro y la variante nueva a partir de la reducción con gas de síntesis.

Contenido de Carbono en los aceros.-

• Hierro forjado Centésimas en %

• Aceros 10.04 – 2.25 %

• Hierro colado ó arrabio 2-4 %

• Ferroaleaciones 20 – 80 % de Mn, Si ó Cr

6.1.2 Etapas de reducción del mineral.-

1ra Etapa

• Mineral de hierro + Coque + Caliza

• El coque es una fuente de CO

• La caliza es un fundente, remueve el Si como silicato de Calcio de menor punto de fusión

• La reacción es:

Fe2O3+3CO --- 3CO2+2Fe

• Composición típica del arrabio:

92 % de Fe

3 a 4 % de C

0.5 – 0.3 % de Si

0.25 – 2.5 % de Mn

0.04 – 2 % de P

Partículas de S

FIGURA 6.1 Diagrama del proceso-Reducción del mineral

2da etapa

• Arrabio + chatarra + mineral de hierro + cal + fluorita.

• Cal como fundente.

• Fluorita para que la escoria sea más fluida.

• Mineral de hierro como fuente de oxígeno adicional.

• La impurezas de Si, P, Mn y S reaccionan con la cal y forman las escorias

• El C se oxida y se puede obtener el % deseado.

• Inyección de Oxigeno a velocidad supersónica mejora el proceso, produciendo mayor cantidad de acero.

FIGURA 6.2 Diagrama del proceso-Fabricación del acero

FIGURA 6.3 Diagrama del proceso-Laminación del acero I

FIGURA 6.4 Diagrama del proceso-Laminación del acero II

FIGURA 6.5 Diagrama del proceso-Laminación del acero III

FIGURA 6.6 Diagrama del proceso-Laminación del acero IV

6.1.3 Preparación de materias primas.-

a) Materias primas:

Esta etapa incluye la descarga, clasificación, pesaje y almacenamiento de las materias primas necesarias para la fabricación del acero, que básicamente son: mineral de hierro, carbones metalúrgicos y caliza.

FIGURA 6.7 Materia prima

Planta de Coque y subproductos.-

La mezcla de carbones metalúrgicos se somete a un proceso de destilación seca que lo transformamos en coque metalúrgico. Este proceso se realiza en la planta de coque, la que cuenta con 58 hornos. La coquificación del carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto poder calorífico, que es utilizado como combustible en los diversos procesos de la industria.

FIGURA 6.8 Planta de Coque

Reducción del mineral para obtener arrabio

a) Alto horno:

La reducción del mineral para obtener arrabio, se realiza en los Altos Hornos. Por el tragante (parte superior del horno) se carga por capas los minerales de hierro, la caliza y el coque.

La inyección de aire precalentado a 1000 °C, aproximadamente, facilita la combustión del coque, generando elevadas temperaturas y gases reductores que actúan sobre el mineral y caliza, transformándolos en arrabio (hierro líquido) y en escoria, respectivamente.

La colada, que consiste en extraer estos elementos acumulados en el crisol (parte inferior de los altos hornos), se efectúa aproximadamente cada dos horas. El arrabio es recibido en carros torpedo para ser transportados a la Acería de Convertidores de Oxígeno; la escoria, separada del arrabio por su menor densidad, se hace fluir hacia el foso donde es “apagada” y granulada por un chorro de agua.

FIGURA 6.9 Carro Torpedo

FIGURA 6.10 Alto Horno

6.1.4 Fabricación del acero.-

a) Acería de convertidores al oxígeno:

Se cuenta con dos convertidores de 115 toneladas cada uno. El arrabio proveniente de los Altos Hornos, se carga junto con chatarra de acero Por la acción del oxígeno puro que se le inyecta al convertidor se oxidan el carbono, silicio y fósforo del arrabio.

Estas reacciones son exotérmicas y causan la fusión de la carga metálica fría sin necesidad de agregar ningún combustible y, por adición de cal, se forma escoria en que se fijan otras impurezas como azufre y parte de fósforo.

Una vez finalizada la inyección de oxígeno se analiza su composición y se mide su temperatura agregando finalmente las ferroaleaciones que

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