Reduccion Directa e Indirecta

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN. FACULTAD INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA E.A.P. INGENIERÍA METALÚRGICA

2017 I SEPARATA N° 14 REDUCCIÓN DIRECTA E INDIRECTA HIERRO ESPONJA DE APOYO CURSO DE SIDERURGIA I FECHA INDICE DE CONTENIDOS 1. REDUCCIÓN DIRECTA E INDIRECTA 2. OBTENCIÓN DE HIERRO ESPONJA POR MEDIO DE REDUCCIÓN DIRECTA (HIERRO PRERREDUCIDO). 3. CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN EN LAS OPERACIONES DE PRODUCCIÓN DE HIERRO PRIMARIO. DESARROLLO

1. REDUCCIÓN DIRECTA E INDIRECTA ¿QUÉ SE ENTIENDE POR REDUCCIÓN DIRECTA?

En un sentido metalúrgico la reducción indirecta, es un proceso que se efectúa, sin llegar a la fusión. La materia prima (óxido de hierro) no cambia de estado, caso contrario la reducción directa (alto horno), donde el mineral en estado sólido se convierte en estado líquido (arrabio). Reducción, significa remoción del óxido de hierro, donde el reductor es el agente que elimina el oxígeno. Los agentes reductores normalmente normalmente usados son el carbono (C), el monóxido de carbono (CO) y el hidrógeno (H). El hierro reducido por la reducción directa es una carga metálica de alta calidad, que: Contiene los más bajos niveles de elementos residuales. Permite producir aceros de alta calidad en el Horno Eléctrico de Arco. Es interesante señalar que el 93% de la producción de hierro reducido por reducción directa a nivel mundial corresponde a los métodos que utilizan gas como reductor.  

¿QUÉ SE CONSIGUE CON LA REDUCCIÓN DIRECTA?

En la reducción directa, se consigue una serie de productos, de acuerdo al estado del óxido de hierro y del método de reducción que se emplee, así se obtiene: HBI (briquetas), DRI (hierro esponja), IRON NUGGETS (pepitas), HYTEMP, entre otros. De esta gama, la que más se utiliza en los procesos de afino y fundición son las briquetas y hierro esponja, que se pueden emplear en hornos ho rnos eléctricos de aceración, aceración , convertidores básicos al oxígeno y cubilotes. cubilo tes. En los hornos eléctricos de arco, la utilización de los productos reducidos es la mayor y más importante en reemplazo de la chatarra. Usualmente, en los procesos de reducción se obtiene una metalización del 90 al 92%. ¿CÓMO SE OBTIENEN LOS PRODUCTOS REDUCIDOS?

La evolución de los procesos de reducción directa se han basado principalmente en la utilización del gas natural o del carbón como reductor; sin embargo, más del 90% de las instalaciones de reducción directa que operan a nivel industrial utilizan el gas como reductor. Dentro de los tipos de métodos que utilizan el gas como reductor, dos de ellos son los más resaltantes, y se diferencian entre sí por el estado del material de carga (óxidos de hierro) y por el tipo de horno que se utiliza. Éstos son: Horno de lecho fluidizado. Horno de cuba.  

Horno de lecho fluidizado . En el horno de lecho fluidizado se utilizan finos de mineral de hierro, los cuales pasan a

través de reactores de lecho fluidizado que están ubicados en serie. Existen entre otros el FINMET, HIB, SPIREX, CIRCORED y el CARBURO DE HIERRO. La fuente de aporte del carbón, en este último método, es el metano, reformado en el reactor de lecho fluidizado, el cual genera monóxido de carbono, agente primordial de la formación de carburo de hierro. Horno de cuba. El El hierro reducido se produce principalmente en hornos de cuba, donde el mineral de hierro en forma

de trozos o pellets se reduce a hierro metálico mediante un gas reductor, obtenido principalmente de un gas reductor proveniente del gas natural. La producción total de productos reducidos por este sistema alcanza más de 10 millones de toneladas anuales, que representan los 2/3 de la producción total. Los métodos que han tenido más éxito son el MIDREX y el H y L; últimamente DANELI de Italia ha desarrollado el método DANAREX. Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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Tanto MIDREX y H y L han efectuado análisis del proceso, realizando innovaciones tecnológicas. Sin embargo, los cambios tecnológicos envuelven muchas variables, dentro de las cuales una de las primordiales corresponde al aspecto económico, aspecto que si bien no puede primar, ejerce un fuerte control sobre cualquier toma de decisiones al momento de una elección. ¿CÓMO SE OBTIENE EL GAS REDUCTOR DEL GAS NATURAL?

El gas reductor se obtiene por la conversión del principal componente del gas natural: el metano. El gas que se obtiene se conoce como SYNGAS; éste se forma mediante un proceso de reformación con vapor de agua, oxígeno o bióxido de carbono, de acuerdo a las siguientes reacciones: CH 4 + H 2O = CO + 3H 2 CH 4 + O = CO + 2H 2 CH 4 + CO2 = 2CO + 2H 2 El CO y H son el SYNGAS que reduce al mineral de hierro de acuerdo a las siguientes reacciones: FemOn + nH 2 = mFe + nH 2O FemOn + nCO = mFe + nCO 2 Es importante señalar que algunos métodos de reducción directa han efectuado importantes innovaciones, tal como utilizar sólo hidrógeno como gas reductor (CIRCORED) y eliminar el reformador (H y L, DANAREX) logrando una autorreformación in situ del gas natural, es decir, en el reactor, aprovechando el efecto catalítico de hierro metálico. Para poder suministrar la energía necesaria, se aumenta la temperatura del gas de tobera mediante la inyección de oxígeno. Las principales características de este sistema son: Alta presión de operación, que permite una alta productividad del reactor y la optimización integral de energía. Alta temperatura de los gases reductores en la entrada del reactor mayor debido a la combustión parcial. Estas condiciones permiten la eficiente generación in situ de gases reductores y la reducción del mineral de hierro. La combinación adecuada de parámetros de proceso, tales como la inyección de gas natural, el flujo específico de gas reductor al reactor, la inyección de oxígeno y el ajuste de concentraciones de humedad (H 2O) y dióxido de carbono (CO2 ), permiten el nivel de metalización y contenido de carbón.  

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III. UTILIZACIÓN DEL GAS NATURAL EN LA SIDERURGIA EN EL PERÚ

Además de que el gas natural (metano) puede utilizarse en hornos de calentamiento, recocido y fusión, su mayor importancia radica en el empleo como insumo en la industria siderúrgica. El Perú tiene grandes reservas de mineral de hierro, aproximadamente 5 mil millones de toneladas; pero, no cuenta con carbón bituminoso de buena calidad con el que se podría obtener coque para abastecer el alto horno. El coque que se utiliza actualmente se importa. Por lo tanto, para un desarrollo siderúrgico, una alternativa muy confiable sería la vía REDUCCIÓN DIRECTA HORNO ELÉCTRICO, para producir acero. El insumo que se emplearía para la reducción del mineral de hierro sería el gas natural, que se podría dar en dos etapas: Mediano plazo Largo plazo  

MEDIANO PLAZO

Habiendo llegado el gas de CAMISEA a Pisco; hay una empresa que podría utilizar el gas como insumo, Aceros Arequipa en Pisco. Aceros Arequipa, empresa de gran prestigio dentro del campo siderúrgico, cuenta con dos módulos de reducción directa a carbón; pero, es deficitaria de un insumo necesario, la chatarra o hierro esponja, para la operación de sus hornos eléctricos en Pisco; para cubrir este déficit está importando hierro esponja. Si Aceros Arequipa decide cubrir este déficit con la instalación de un módulo de reducción directa con el gas de CAMISEA, en un lapso no mayor de 30 meses, a partir de la firma del contrato, podría estar operando. SHOUGANG-Hierro Perú, propietaria de las minas de Marcona, es productora de pellets para el alto horno y reducción directa, así como de concentrados para la sinterización y pelletización; exporta aproximadamente de 4 a 5 millones de toneladas anuales de producción a China y otros mercados de ultramar. El valor agregado del concentrado es mínimo si se Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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compara con el producto reducido. Si SHOUGANG decidiera convertir parte del concentrado de exportación para la reducción directa, podría resolver la necesidad que tiene SIDERPERÚ en Chimbote y Metalúrgica Peruana (MEPSA) en Lima, de contar con un insumo para operar sus hornos eléctricos y exportar el saldo. SHOUGANG tuvo intención de instalar nueve módulos de carburo de fierro para una producción de 3,6 millones de toneladas, tal como se indica en la Revista Acero Latinoamericana, N.° 449, publicada por el Instituto Latinoamericano del Fierro y Acero (ILAFA) [3]. La decisión de SHOUGANG de instalar reducción directa, aparte del factor mercado que es muy importante, el costobeneficio, decidirá la vialidad del proyecto. LARGO PLAZO

En las regiones de Apurímac (Andahuaylas) y Cusco (Ferrobamba y Livitaca) se encuentran grandes reservas de mineral de hierro, más magnetita que hematita (aproximadamente de 3 mil millones de toneladas). La explotación del gas de Camisea ha despertado el entusiasmo de estas regiones al darle a su mineral un mayor valor agregado. Esto se podría conseguir con la reducción directa y el gas de Camisea. Indudablemente, los proyectos para la explotación de este mineral y su conversión en productos, ya sea reducción directa o terminados de acero, tendrán que tomar en cuenta una serie de factores tales como el mercado, el transporte económico entre otros, para la variable costo-beneficio. ACEROS AREQUIPA en Livitaca (Cusco) posee una mina de mineral de hierro compuesta por hematita y magnetita. La cercanía a la línea férrea y al gasoducto del gas de Camisea le da ventajas para el desarrollo de un proyecto siderúrgico. IV. CONCLUSIÓN

La cultura gasífica en el Perú es poco difundida en lo que se refiere al sector industrial, específicamente en lo siderúrgico. El empleo del gas natural como combustible es el más generalizado. Se emplea en las centrales térmicas generadoras de electricidad, en hornos de la industria del cemento, vidrios, cerámica, papel, textil, metalurgia y otros. Además, se utiliza como gas doméstico y de vehículos (GLP) y como insumo en la petroquímica y la siderurgia. En la siderurgia, el gas natural (metano) es el insumo para obtener el gas reductor. Los métodos de reducción directa con reductor gaseoso son los más confiables y amigables con el medio ambiente, además existe un gran abanico, tanto para la reducción de trozos, pellets y finos de mineral de hierro. Muy importante es tener en cuenta que en la reducción directa con gas para la producción de una tonelada de acero líquido, se contamina el ambiente con 15 gramos de SO2; mientras que con el alto horno se contamina con 1400 gramos; asimismo, con relación al CO2, la contaminación con reducción directa es de 1118 kilos por tonelada de acero líquido contra los 1760 kilos por tonelada de acero líquido para el alto horno [4]. No hay sector en la economía que no pueda ser beneficiado con el gas natural. La agricultura, la minería, el transporte, la generación de energía y la industria están en condiciones ventajosas para impulsar el desarrollo. Para concluir se puede decir que: El Perú cuenta con ventajas para el desarrollo del sector minero-siderúrgico, materia prima (mineral de hierro) e insumo (gas natural). Las inversiones que promuevan la ferro-minería deben estar orientadas a proyectos que implique valor agregado al mineral de hierro, así como el aprovechamiento de las reservas de mineral de bajo tenor. Existen expectativas favorables al crecimiento de la industria siderúrgica privada en el país; y en este sentido, los proyectos que se desarrollen en el Perú tendrán las garantías de suministro a largo plazo, no sólo del mineral de hierro, sino también del gas natural, en precio, calidad y oportunidad. 

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LA REDUCCIÓN DIRECTA:

Proceso metalúrgico que consiste en reducir los óxidos de hierro para obtener hierro metálico sin llegar a la fusión de éste. El producto así obtenido conserva aproximadamente la forma del mineral que le dio origen, pero, por haber perdido este el oxígeno constituyente de los óxidos, resulta con una estructura porosa que ha dado origen al nombre “Hierro Esponja”. Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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En el proceso interviene, mineral de hierro y un agente reductor. El hierro puede emplearse en trozos, en gránulos finos o en forma de aglomerados producidos con partículas muy pequeñas. El reductor suele ser un gas procedente del reformado del gas natural, o bien carbón o finos de coque. Excepcionalmente se está empleando también nafta, en un caso y petróleo residual en otro, como fuentes de gas reductor. El interés por este proceso de Reducción Directa es universal y, desde luego, está ligado a las ventajas que su producto “el Hierro Esponja” pueda ofrecer de acuerdo a las necesidades y circunstancias. En casos de obligada importación de chatarra, por ejemplo, la producción de Hierro Esponja para reemplazar esa importación es de vital importancia si se cuenta con un reductor apropiado. Puede también ser extraordinariamente atractivo el proceso de Reducción Directa para un país que cuente con un conveniente reductor y abundante y barato mineral rico de hierro para, así, poder exportar este en forma de Hierro Esponja con una valor por lo menos cuatro veces mayor. Este mismo interés se evidencia en naciones de gran desarrollo industrial como el Japón cuyas empresas siderúrgicas emplean grandes esfuerzos en el estudio de la posibilidad de utilizar el Hierro Esponja para la producción de acero, como lo demuestra la reciente visita que hiciera una numerosa comisión siderúrgica japonesa a México con el objeto de conocer los avances logrados en este campo bastante extendido en la industria mejicana. Característica común en las regiones subdesarrolladas es la escasez de chatarra industrializable, es decir susceptible de ser usada como insumo en la industria. A más altos niveles de vida, a mayores ingresos per cápita, mejor es el tiempo de vida en uso de los artefactos y artículos diversos que al pasar como desecho se convierten en chatarra. El Perú no escapa a esta realidad. El hombre común no precisa de estadísticas y severos análisis económicos para percatarse que un alto porcentaje de los vehículos que transitan por nuestras calles y carreteras hubieran sido ya hace muchos años chatarreados en los Estados Unidos o en naciones europeas. Afirmación similar cabe lo que se refiere a herramientas, artefactos domésticos, etc.

PROCESO DE HIERRO ESPONJA En el proceso del hierro esponja, la proporción de oxígeno que se encuentra combinada químicamente con el hierro en el mineral se va reduciendo paulatinamente gracias a la acción de una mezcla de hidrógeno (H 2 ) y monóxido de carbono (CO), que se inicia a 800° C. Ambas sustancias toman átomos de oxígeno del mineral (se oxidan) para formar H 2O y CO2. De esta manera, el óxido de hierro del mineral, Fe2 O3 se convierte en Fe3O4, luego en FeO y finalmente en el elemento Fe. Es decir, el mineral de hierro se reduce ( pierde oxígeno ). El resultado es un hierro poroso, esencialmente con la misma forma y tamaño que la partícula del mineral, que es una magnífica carga para la elaboración de acero en un horno eléctrico, pues está libre de impurezas metálicas, es fácil de manejar y transportar y posee una composición química uniforme y precisa. Un componente importante en la producción del acero es el hierro esponja. Se le denomina así porque al mineral de hierro se le ha extraído el oxígeno, convirtiéndose en un material sumamente liviano. La materia prima del hierro esponja es el fierro o mineral de hierro. Esta llega en forma de “pellets” y se almacena en silos junto con el carbón y la caliza.

Aquí se reduce el mineral de hierro, liberándolo del oxígeno gracias a la acción del carbón, para así e levar el porcentaje de contenido de hierro metálico y utilizarlo en el horno eléctrico, como carga metálica en la fabricación del acero, con la ventaja de obtener un producto con menor cantidad de residuales y mejores propiedades. Para tener un mejor control en los procesos de Acería y Laminación, así como mejorar la calidad de nuestros productos, pusimos en funcionamiento en 1996 esta planta, que opera con dos hornos tubulares rotatorios inclinados tipo "kiln", el cual produce 12 toneladas de hierro esponja por hora lo que hace un promedio de 45,000 t/a (toneladas anuales) cada uno; siendo la producción total de 90,000 t/a. ¿Cómo se extrae el oxígeno del mineral de hierro? El mineral del hierro, junto con el carbón y la caliza ingresan a los hornos rotatorios a una velocidad controlada por la misma rotación. El interior de los hornos está recubierto de material refractario. Por efecto de la combustión, se produce dióxido de carbono, el cual favorece la reducción del mineral de hierro. Para controlar la temperatura, se dispone de ventiladores a lo largo del horno los que brindan el aire necesario para la combustión del carbón. El hierro esponja obtenido, pasa luego al enfriador rotatorio donde se le suministra agua para su refrigeración. Al final, la carga metálica fragmentada se apila en la bahía de carga en espera de su utilización. Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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REDUCCIÓN INDIRECTA

Zonas del alto horno Según el proceso de transformación, se diferencian las zonas siguientes: Zona I o de carga de materiales .- Es la parte más elevada y estrecha del horno, por la que se introducen las cargas sucesivas de mineral, carbón de coque y fundente. Zona II o de salida de gases residuales .- Está situada inmediatamente por debajo de la zona de carga y su función es recoger el gas del alto horno para su aprovechamiento posterior. Zona III o de deshidratación .- En esta zona se elimina el agua que acompaña las cargas, para poder proceder a su precalentamiento, hasta una temperatura de unos 400 ºC. Zona IV, o de reducción indirecta .- La reducción indirecta, denominada así porque no se hace directamente por el carbono, tiene lugar a una temperatura entre los 400 y 700 °C. En primer lugar, el oxígeno del aire inyectado por las toberas se combina con el carbono y se produce anhídrido carbónico: C + O2 → CO2 Seguidamente, el anhídrido carbónico que se ha formado asciende por la cuba, va reaccionando con el carbono que encuentra y se crea monóxido de carbono: CO2 + C → 2 CO Este monóxido de carbono es el causante de la reducción indirecta del mineral, que tiene lugar en tres etapas. Las reacciones que se producen son: 3Fe2 O3 + CO → 2Fe3O4+CO2 3FeO + CO2 → 3FeO + CO2 FeO + CO → Fe + CO2 En esta fase denominada reducción indirecta el monóxido de carbono actúa como reductor pasando a bióxido de carbono y hierro a estado líquido obtenido según las reacciones anteriores, dióxido de carbono en una proporción aproximada del 7 % formando el arrabio Zona V, o de reducción directa . En esta zona del horno, la temperatura oscila entre los 700 y 1.350 °C, y en ella tienen lugar tres procesos diferentes: El carbono reduce directamente los óxidos de hierro según las reacciones siguientes: 2Fe2 O3 + 3C → 4Fe+3CO 2 Fe3O4 + 2C → 3Fe+2CO 2 2FeO + C → 2Fe+CO2 El fundente, supongamos que sea carbonato cálcico, se descompone: CaCO3 → CaO+CO 2 La ganga se combina con el óxido resultante de la descomposición del fundente y se forma la escoria: CaO+SiO2 → CaSiO2 

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El carbón de coque utilizado como agente reductor y calefactor tiene que ser de buena calidad con poca humedad, reducido el contenido en cenizas y azufre, es suficiente resistencia al aplastamiento, el tamaño de sus trozos tiene que ser entre 4 y 8 cm. El fundente tiene que ser de naturaleza acida, cuando es básica la ganga del mineral y si ésta es acida el fundente debe de ser básico. Como fundente básico se utiliza caliza, y como fundente ácido el silicio. PROCESO QUÍMICO. EN EL ALTO HORNO , a alta temperatura se realiza la reducción de les minerales de hierro en forma de óxidos, se representa esquemáticamente así: REDUCCIÓN DEL MINERAL A HIERRO ELEMENTAL: REDUCCIÓN INDIRECTA (REDUCCIÓN CON MONÓXIDO DE CARBONO): Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO 2 FeO + CO → Fe + CO2 Reducción directa (reducción con carbono): 3C + Fe2 O3 → 2Fe + 3CO Carburación mediante CO y C. 3Fe + 2CO → Fe3C + CO2 3Fe + C → Fe3C . 2. OBTENCIÓN DE HIERRO ESPONJA POR MEDIO DE REDUCCIÓN DIRECTA (HIERRO PRERREDUCIDO) REDUCCIÓN DIRECTA

En siderurgia, la reducción directa es el proceso mediante el cual se obtiene HIERRO ESPONJA a partir de mineral de hierro. Para lograr la reducción del mineral se hace uso de gases reductores, compuestos en su mayor parte por H 2 y CO, obtenidos de la reformación catalítica del CH 4 HIERRO ESPONJA , tal vez sea la tecnología mexicana más conocida en el extranjero. Fue desarrollada por la compañía Hojalata y Lámina (HYLSA) de Monterrey. Sobre dicha tecnología se informa en la Encyclopedia of Chemical Technology. EN EL PROCESO DEL HIERRO ESPONJA , la proporción de oxígeno que se encuentra combinada químicamente con el hierro en el mineral se va reduciendo paulatinamente gracias a la acción de una mezcla de hidrógeno (H 2 ) y monóxido de carbono (CO), que se inicia a 800° C. Ambas sustancias toman átomos de oxígeno del mineral (se oxidan) para formar H 2O y CO2 y. De esta manera, el óxido de hierro del mineral, Fe2 O3, se convierte en, Fe3O4, luego en FeO y finalmente en el elemento Fe°. Es decir, el mineral de hierro se reduce (pierde oxígeno). El resultado es un hierro poroso, esencialmente con la misma forma y tamaño que la partícula del mineral, que es una magnífica carga para la elaboración de acero en un horno eléctrico, pues está libre de impurezas metálicas, es fácil de manejar y transportar y posee una composición química uniforme y precisa. REFORMACIÓN CATALÍTICA El reformado con vapor es un método para la obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos. Este proceso consiste en exponer al gas natural, de alto contenido de metano, con vapor de agua a alta temperatura y presión. Se obtienen como resultado de la reacción química; hidrógeno y dióxido de carbono, y dependiendo el compuesto reformado, también monóxido de carbono, este proceso tiene una eficiencia de 65%, y en el caso de que el gas natural contenga azufre, este debe ser eliminado mediante la desulfuración. El proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la reacción de Water Gas Shift entre el agua y el CH 4 CH 4 + H 2O → H 2 + CO2 La primera reacción de reformado tiene lugar entre 800 –900 °C a una presión de 25 bars, obteniéndose un gas rico en CO2 e hidrógeno y CO en menor cantidad. Se elimina primeramente el CO por medio de las reacciones de cambio de alta a baja temperatura (High Temperatura y Low Temperature Shift) a 400 y 200 °C respectivamente y se produce una mezcla gaseosa de H 2, CO 2, H 2O y un poco de CO y CH 4. Después de esta etapa se realiza una última purificación, mediante el proceso Pressure Swing Adsorption (PSA), el cual permite obtener hidrógeno puro al 99.99%, cuyo contenido energético es mayor que del gas natural del cual precede. Este proceso requiere de una gran cantidad de energía para realizar la reformación y en el caso de otros combustibles, se necesita una remoción de contenidos de azufre y otras impurezas. Una vez realizada la reformación se debe realizar una limpieza del gas, cuando se precisa una gran pureza del hidrógeno. Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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REDUCCIÓN DIRECTA DEL MINERAL DE HIERRO.

En la producción del acero también se puede utilizar el método de reducción directa, el que emplea agentes reactivos reductores como gas natural, coque, aceite combustible, monóxido de carbono, hidrógeno o grafito. El procedimiento consiste en triturar la mena de hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementos no convenientes para la fusión del hierro son eliminados. El producto del sistema de reducción directa es el hierro esponja que consiste en unos pellets de mineral de hierro los que pueden ser utilizados directamente para la producción de acero con características controladas.

ESQUEMA 1 El proceso de reducción directa de Midrex y HYL son prácticamente el mismo, el esquema 1 Es un proceso Midrex, por que se llaman horno de reducción a lugar donde ocurre la reacción y HYL le llama reactor. PROCESO MIDREX. La carga para Midrex puede ser 100% PELLETS (Óxido de hierro en forma esférica aglomerado mediante el uso de aditivos) o 40% Mineral de hierro (trozos triturados y cribado para una granulometría especifica) y 60% pellets aproximadamente. El horno reductor también conocido como reactor consta de 3 zonas. Zona de reducción, zona de transición y zona de enfriamiento (esto es de arriba hacia abajo) La zona de Reducción es donde ocurre el contacto del gas bustle (gas rico en CO y H 2 ) el cual es el agente reductor con los pellets o carga. El gas es ascendente y las pellets van descendiendo. Lo que ingresa se asume que es 100% Hematita a medida que va descendiendo se van transformando a magnetita - Wustita y Fe°. Las temperaturas de la zona de reducción mientras más elevadas son mejores porque favorece la cinética de reacción pero a la vez son desfavorables porque el mineral se comienza a aglomerar dentro del reactor obstruyendo el flujo del gas bustle y situándose en las paredes de horno disminuyendo así su volumen y por ende la productividad del mismo. Se trabaja entre un rango aproximado de 960 ºC - 1100 ºC. El gas a medida que va ascendiendo y entrando en contacto con la carga se va empobreciendo y formándose CO2 y H 2 O al salir del reactor se llama gas tope. La carga a medida que desciende va perdiendo oxigeno obteniéndose mayor contenido de Fe°. Al entrar al la zona de transición (zona en la cual se igualan presiones) se le inyecta gas natural para hacer lo que se conoce como reformación in-situ para aumentar el contenido de metálico. Al ir descendiendo entra a la zona de enfriamiento donde se ingresa gas natural a 40ºc para enfriar los pellets ya convertidas en HRD (HIERRO ESPONJA O HIERRO DE REDUCCION DIRECTA con un porcentaje de metalización mayor a 90% si el modulo está en buenas condiciones) ese gas natural sale aproximadamente a 350-400ºc el cual es lavado y enfriado para volverse a recircular en esta zona. Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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Los procesos Midrex- HyL pueden fabricar briquetas. Después que ocurre la reducción, pasa a la zona de transición pero no son enfriados ya que se requiere tener temperatura para que la briqueteadora pueda compactar bien y formar la briqueta. Ahora el gas tope cuando sale se lava y comprime y es impulsado 40% pasa a ser gas proceso combustible y 60% pasa a ser gas proceso. El gas PC, es enviado a los quemadores auxiliares y principales del reformador para generar la temperatura requerida de reformación. El gas proceso pasa a los compresores y sigue limpiándose por el separador de gotas para obtener el % H 2O especificado y luego es mezclado con gas natural allí se transforma en gas de alimentación para entrar al reformador donde se elimina parte del azufre y se dan las reacciones de reformación para obtener CO y H 2O . Algunas plantas tienen torres desulfurizadoras estas son las que trabajan con mineral y pellets a la vez. Lo que se requiere es un alto contenido de hierro metálico para trabajarlo en las acerías y obtener el acero.

PROCESO HYL

El Proceso HyL es un sistema de reducción directa del hierro patentado por la empresa mexicana Hojalata y Lámina S.A. (Hylsa) en 1957, del cual se obtiene como producto final fierro esponja o hierro esponja (en inglés: fire sponging ), nombres con los que también se conoce a este procedimiento de reducción. 1 2 Fue desarrollado por un equipo de técnicos comandado por el ingeniero Juan Celada Salmón con la idea de facilitar la producción de materia prima para la fabricación de acero.3 Con el tiempo, y después de mejorar los estándares de calidad, exportaron la tecnología,4 que se considera una de las tecnologías mexicanas más conocidas a nivel internacional.5

Índice 

1 Historia Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN. FACULTAD INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA E.A.P. INGENIERÍA METALÚRGICA   

2 Proceso 3 Referencias 4 Bibliografía

Historia Valores Industriales, S. A. de C. V. (VISA), un holding regiomontano que se encargaba de manejar un conglomerado de empresas relacionadas con la Cervecería Cuauhtémoc,6 7 fundó Hojalata y Lámina S.A. (Hylsa) en 1943, con la finalidad de procesar el acero necesario para las corcholatas de sus envases de cerveza, en esa época Estados Unidos le había cortado a México los suministros de acero debido a que se habían involucrado en la Segunda Guerra Mundial y, como el acero escaseaba, precisaban satisfacer sus propias necesidades. Con el tiempo, Hylsa se convirtió en la mayor acería privada en México.1 Años después, durante la guerra de Corea los precios de la chatarra se encarecieron y como Hylsa utilizaba este componente para la fabricación de aceros planos, encargaron a un equipo de investigadores la tarea de idear otros procedimientos para obtener los materiales que necesitaban para su producción y así surgió la tecnología del fierro esponja en 1957, un proceso de reducción directa del mineral de hierro.5 El ingeniero Juan Celada Salmón fue el líder del equipo creado por la empresa para la investigación de nuevas tecnologías.3

Proceso El proceso consiste en reducir químicamente la cantidad de oxígeno del hierro, lo que se consigue mezclándolo con hidrógeno (H) y monóxido de carbono (CO) a 800° C. Tanto el hidrógeno, como el monóxido de carbono, sustraen el oxígeno del hierro, es decir, se oxidan, y forman H2O y CO2. Durante el proceso, el óxido de hierro Fe2 O3 se convierte en Fe3 O4, después en FeO y al terminar el proceso en el elemento Fe. El hierro reducido (o fierro esponja) es poroso, carece de impurezas y resulta fácil de manejar en el proceso de fabricación de acero.3

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Reduccion Directa e Indirecta

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