INTRODUCCION Como ya se vio la peletización es un proceso que consiste en la aglomeración del mineral finamente molido o un concentrado por la adición de aglomerantes como el caso de la bentonita y determinada cantidad de agu a para darle forma de partículas esféricas (Pellas verdes) las cuales son endurecidas por cocción en hornos rotatorios. El Hierro se encuentra en mayor proporción ya que este representa la parte valiosa del producto. Los demás minerales representan el porcentaje restante, el cu al debe guardar cierta proporción para que no se vean afectadas ningunas propiedades como la basicidad. Con el proceso de reducción directa en el Horno Linder se pretende obtener un prerreducido de hierro con un grado de metalización aceptable teniendo en cuenta las condiciones iniciales del mineral. En el proceso de reducción directa (RD) que es el proceso por el cual se produce hierro metálico por medio de la reducción del mineral de hierro, por debajo de la temperatura de fusión de cualquiera de los materiales involucrados. El producto de la reducción directa recibe el nombre de hierro directamente reducido (HDR), conocido como hierro esponja (HE) el cual se define como hierro en forma porosa o que contiene muchos espacios gaseosos; específicamente es hierro crudo obtenido sometiendo la mena de óxido a una reducción gaseosa sin fundir. Este hierro esponja puede refinarse directamente para producir acero en un horno de manufactura eléctrica o utilizarse en metalurgia de polvos. El tema cobra cada vez más relevancia en virtud de la necesidad tecnológica de maximizar el aprovechamiento de los minerales de hierro, que se caracterizan por tener bajos contenidos de hierro y elevados contenidos de sílice; sin embargo, un manejo adecuado de mezclas permite tener nuevas alternativas en la producción de prerreducidos, para utilizarlos como sustituto parcial de la chatarra de hierro en el proceso de producción de acero en las siderúrgicas del país.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Lograr una metalización aceptable de los pellets obtenidos con anterioridad a través del proceso de reducción directa obtenido en el horno linder OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer las variables, funcionamiento y alcances del horno linder Determinar el grado de metalización obtenido en los pellets por este proceso Conseguir el prerreducido óptimo para seguir con el proceso de fabricación del aceración.
MARCO TEORICO
METALIZACION El término “Metalización” o “Thermal Spray” describe una serie de procesos que
usan energía térmica generada por métodos químicos (combustión) o eléctricos (plasma o arco eléctrico), para fundir (completamente o parcialmente) y acelerar dispersiones de partículas. Las partículas al impactar contra un sustrato forman capas delgadas y uniformes con espesores que van generalmente desde los 0,5 mm hasta 1,5 mm o más. Mediante la aplicación de recubrimientos de alta calidad es posible aumentar la duración de partes con respecto a sus materiales de fabricación, haciéndolas más eficientes y rentables PELETIZACION El prerreducido de mineral de hierro es producido a partir de finos de hematita o limonita en forma de pellets, para lo cual se emplea como agente reductor al carbón mineral. Este genera el monóxido de carbono, facilita la remoción del oxígeno del óxido de hierro y deja libre el hierro en forma de hierr o metálico. El pellet se somete a calentamiento hasta la temperatura de reducción, sin llegar a la fusión, y se mantiene durante un tiempo de residencia específico, hasta alcanzar su máxima metalización. El proceso de peletización tiene especial importancia para minerales de hierro. Ya que los pellets constituyen una materia prima de excelentes propiedades para los hornos dc reducción. En el caso de la peletización dc finos de mineral de hierro se peletizan minerales concentrados o minerales de alta ley sin concentrar, finamente molidos. El proceso de rodadura da como resultado la formación de los denominados pellets verdes que a continuación s on sometidos a un proceso térmico de endurecimiento (piro consolidación). a fin de otorgarles la resistencia mecánica necesaria para su utilización. Pellets de concentrados de magnetita. Durante el calentamiento en atmósferas oxidantes tiene lugar la siguiente reacción exotérmica: 2Fe304 + ½ O2 = 3 Fe2O3 Δ11298 -- 52000 cal (1)
Como consecuencia del calor liberado por esta reacción, la temperatura en el núcleo dc los pellets es mayor que en su superficie y que la temperatura media del horno. Con este aumento de temperatura aumenta la dureza dc los pellets. Según sea la
temperatura de calentamiento y el potencial oxidante de la atmósfera se distinguen los siguientes casos: a. A temperatura de 200-300°C en atmósfera oxidante: Unión por medio de puentes formados por cristales nuevos de hematita en los puntos de contacto entre partículas parcialmente oxidadas. b. A temperaturas entre 1100 -1250 °C en atmósfera oxidante: Unión más fuerte entre partículas totalmente oxidadas debido a la recristalización completa y crecimiento de grano de la hematita. c. A temperaturas de aproximadamente 900 °C en atmósfera neutra o con muy bajo potencial de oxigeno: Unión de partículas de magnetita que no llegaron a oxidarse. Sobre la superficie de las partículas comienza la recristalización de la magnetita con crecimiento de grano. d. A temperaturas de 1100- 1200°C en atmósfera con muy bajo potencial de oxígeno, en presencia de suficiente cantidad de ganga se forma una escoria. Por ejemplo silicatos (como en el caso de los pellets ácidos). La cual se extiende sobre la superficie de las partículas pudiendo impedir el progreso de la oxidación. En este caso, durante el enfriamiento de los pellets tiene lugar la unión de las partículas por adherencia, a través de la escoria. Este tipo de unión, sin embargo, es de menor resistencia que las uniones por recristalización. Se define: como reducción directa (RO) el proceso por el cual se produce hierro metálico por medio de la reducción del mineral de hierro, por debajo de la temperatura de fusión de cualquiera de los materiales involucrados. El producto de la reducción directa recibe el nombre de hierro directamente reducido (HDR), conocido como hierro esponja (HE), que se define como hierro en forma porosa () que contiene muchos espacios gaseosos: específicamente es hierro crudo, obtenido sometiendo la mena de óxido a una reducción gaseosa sin fundir. Este hierro esponja puede refinarse directamente para producir acero en un horno de manufactura eléctrica o utilizarse en metalurgia d e polvos. Dentro de la reducción directa de pellets de hematita se llevan a cabo cinco etapas cinéticas importantes: a. Transferencia de masa del reductor a través de la capa limite externa de la muestra esférica. b. Difusión del reductor a través de la capa del prerreducidos. c. Reacción interfacial. d. Difusión del producto gaseoso a través de la capa del producto sólido. e. Transferencia de masa del producto gaseoso a través del límite de la capa.
RESULTADOS A continuación se plasman los datos suministrados por el horno, siendo estos temperatura externa y la temperatura interna del reactor tomado cada 5 minutos por un periodo de tiempo cercano a 7 horas, obteniéndose su temperatura máxima interna a los 854°C y externa de 803 °C después de transcurridos 115 minutos, a su vez la temperatura máxima externa alcanzada fue 851°C, a los 70 minutos de iniciado el ensayo y con una temperatura interna de 827°C Tiempo Temperatura Temperatura (minutos) externa °C interna °C (Resistencia) (Reactor) 5 163 32 271 67 10 395 112 15 501 222 20 568 338 25 623 440 30 677 530 35 723 606 40 762 720 45 802 743 60 831 793 65 851 827 70 75 841 836 834 838 80 831 845 85 828 851 90 815 848 95 814 852 100 804 850 105 797 848 110 803 854 115 784 846 120 753 825 125 724 812 130 697 780 135 673 759 140 651 740 145
150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345
631 612 595 578 564 551 538 524 513 507 488 479 469 460 450 442 433 425 418 410 402 396 388 379 370 361 353 346 338 330 319 309 299 289 281 272 264 257 248 241
721 702 686 668 653 639 626 611 599 586 573 563 552 542 531 522 512 502 494 486 477 469 461 450 436 424 414 402 392 382 356 349 334 320 307 295 285 275 264 253
350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 405 410 415
227 217 167 141 124 113 111 103 96 90 84 78 75 68
231 217 189 156 130 108 98 81 70 64 57 51 47 44
