Desarrollo Tecnológico para el uso Industrial del Fino de Pellets

DESARROLLO TECNOLÓGICO
PARA EL USO DE FINO DE
PELLETS EN REDUCCIÓN DIRECTA
GRUPO DE PROGRESO IMPULSO METALÚRGICO
PROBLEMA
PELLETS DE MINERAL DE HIERRO
PLANTA DE REDUCCIÓN DIRECTA
Óxido - Fe total: 66%
HORNOS ROTATORIOS
HORNO ELÉCTRICO
FUSIÓN DE ACERO
Metal con Fe total: 90%
DRI Ó HIERRO ESPONJA
PROBLEMA
RUMA DE PELLETS
PLANTA DE REDUCCIÓN DIRECTA
HORNOS ROTATORIOS
Pellets +2.8mm (95% aprox.)
ZARANDA
Fino de Pellets
Fino -2.8 mm (5% aprox.)
Fuente: Laboratorio Químico
COMPOSICIÓN QUÍMICA:
Fe total: 59%
TAMAÑO:
100% Menor a 2.8 mm
Fuente: Planta de Reducción Directa
PROBLEMA
Año 2020:
≈ 60 000 t
IMPACTO DEL PROBLEMA
-Pasivo ambiental
-Ocupa espacio
-Dispersión por viento y manipulación
¿Por qué no se usa en la Planta de RD?
¿Porqué no se usa?
1
2
3
El tamaño del
Fino de Pellets no
cumple con los
parámetros
de
fabricación
del
Hierro Esponja
La Temperatura
del horno puede
llegar a fundir al
Fino de Pellets
El Fino de Pellets
sería arrastrado a
la
salida
de
polvos de la
Chimenea
Explicación
Debe ser mayor a 6.3
mm. Menores
tamaños
se
encostran en la pared
del horno
Menor masa (menor
tamaño)
se funde
con mayor rapidez.
Al ser de
El Fino de
Pellets
no puede ser
usado en RD
por su tamaño
Fino
tamaño fino
se comporta como
un material
pulverulento.
VARIOS PROCESOS DE INCREMENTO DE TAMAÑO
¿Cómo aumentar el tamaño?
El fino de
pellets puede
ser
Briqueteado.
El problema de las Briquetas
DURANTE LA
FABRICACIÓN
DURANTE LA
REDUCCIÓN DIRECTA
Aglomeración Deficiente
No resiste Temperaturas superiores a 900°C
Se degrada con facilidad
Se degrada durante el Proceso (rotación del
horno)
FINOS
Briquetas degradadas
DRI degradadas
Definición de Objetivos
OBJETIVO N° 1:
OBJETIVO N° 2:
Resistencia a la Compresión:
%Finos que se generan durante la Reducibilidad:
240 kgf promedio
10% máximo
270
262
256
Resistencia a la compresión, kgf
260
248
250
246
248
242
240
Valores
promedio
por encima
de
240 kgf
230
220
210
2013
2012
2011
2010
2009
2008
200
Año
Fuente: Laboratorio Químico
Las briquetas de Fino de Pellets se degradan
durante su manipulación y también en el proceso de
Reducción Directa
-Explotan por
contener alta
humedad.
-Las briquetas
están mal
conformadas.
La reacción de
reducibilidad
altera los
aglomerantes
-El aglomerante
usado no es el
adecuado.
-La briqueteadora
no tiene mucha
presión para
comprimir.
Se usan
aglomerantes
Orgánicos
Los
aglomerantes no
cumplen las
condiciones para
RD
Tiene bajo punto de
Inflamación
El aglomerante no
resiste altas
temperaturas de
Reducibilidad.
-El fino de pellets
presenta
residuos.
SOLUCIONES
ACTIVIDADES DE MEJORA
1. Pruebas con diferentes
aglomerantes orgánicos e
inorgánicos
DESARROLLAR O
MODIFICAR
AGLOMERANTES
PARA LA
FABRICACIÓN DE
BRIQUETAS
2. Pruebas con adición de
compuestos para soportar
altas temperaturas
3. Desarrollo de
Aglomerantes con
Proveedores Nacionales o
de Importación
BRIQUETEADO MANUAL
Horno de Pruebas de Laboratorio
PANEL DE
CONTROL
CALENTAMIENTO
POR RESISTENCIA
ELÉCTRICA
CONTROL DE
INGRESO DE
GASES
HORNO
ROTATORIO
ESQUEMADE
DEEXPERIMENTOS
PRUEBAS DE REDUCIBILIDAD
DE BRIQUETAS
ESQUEMA
DE REDUCIBILIDAD
ESTANDAR
PRODUCTO
CARGA
GASES:
CO, CO2, otros.
HORNO DE RESISTENCIA ELÉCTRICA
Pellets: 1 000 g.
FeT: 65.5%
Fe2O3: 92.3%
SiO2: 3.5%
S: 0.04%
REFRACTARIO
BRIQUETAS
MATERIAL MAGNÉTICO:
aprox. 700 g.
DRI:
FeT: 94.0%
Fe°:t 88.6%
Fe
= 84.0
G.M: 94.3%
FeG=
89.0
C: 0.04%
S: 0.041%
G.M.
= 92.0
RESISTENCIA ELÉCTRICA
Carb. Bitum.: 802 g.
CF: 53.5%
MV: 38.9%
CNZs: 7.6%
S: 1.1%
H2O: 5%
Caliza Dolom.: 50 g.
1050°C
Thermocupla
V: 8 RPM
CARBÓN
MATERIAL NO MAGNÉTICO:
aprox. 250 g
CaCO3: 70.4%
MgCO3: 23.8%
SiO2: 0.6%
S: 0.008%
R2O3: 3.0%
CALIZA
RESISTENCIA ELÉCTRICA
CF: 47.1%
MV: 3.8%
CNZs: 49.1%
S: 1.375%
REFRACTARIO
PERFIL DE TEMPERATURA DE EXPERIMENTOS DE REDUCIBILIDAD ESTANDAR
Reducción
Enfriamiento
1050°C
N2
2 LPM
T°C
NITRÓGENO: 2 LPM
25°C
00
11
2
3
34
TIEMPO EN HORAS
5
56
1. PRUEBAS CON AGLOMERANTES
ORGÁNICOS E INORGÁNICOS
CELULOSA
DEXTRINAGRAFICOL MELAZA SILICATO
CEMENTO
BENTONITA
CAL
ALMIDON
LIGATAC
SODICA
PORTLAND
POLVO
8080
DILUIDA DE SODIO
(POLVO)
ANÁLISIS DE RESULTADOS
240 Kgf en Pellets
10% en Pellets
AGLOMERANTE
1er
Objetivo
cumplido
2do
Objetivo
Falta
Optimizar
2. PRUEBAS CON ADICIÓN DE COMPUESTOS
PARA SOPORTAR ALTAS TEMPERATURAS
Mezcla de compuestos con
diferente punto de fusión.
Pruebas de Fusión
alta Temperatura con
distintos aglomerantes
3. DESARROLLO DE AGLOMERANTES CON
PROVEEDORES NACIONALES O EXTRANJEROS
DESARROLLO DE DEXTRINA CON COMPUESTOS QUE
RESISTEN ALTA TEMPERATURA
NACIONALES
IMPORTADO
3. DESARROLLO DE AGLOMERANTES CON
PROVEEDORES NACIONALES O EXTRANJEROS
ENSAYOS DE REDUCIBILIDAD CON DIFERENTES MEZCLAS
3. DESARROLLO DE AGLOMERANTES CON
PROVEEDORES NACIONALES O EXTRANJEROS
<10% FINOS
2do OBJETIVO
CUMPLIDO
MECANISMO DE ENDURECIMIENTO DE LA BRIQUETA
DURANTE SU REDUCIBILIDAD
BRIQUETA A
TEMPERATURA
AMBIENTE
GRANOS DE
FINOS DE
PELLETS
BRIQUETA AL INGRESAR AL
HORNO (850GC)
HIERRO
ESPONJA
BRIQUETA EN TEMPERATURAS
DE REDUCIBILIDAD (1050GC)
Acuerdo para Campaña Industrial
COMUNICACIÓN ENTRE JEFATURAS DE METALURGIA Y REDUCCIÓN DIRECTA
CAMPAÑA DEL 9 AL 11 DE ABRIL 2013
Fabricación de Briquetas Industriales
Maquina Briqueteadora
Descarga de briquetas
SECADO DE
LAS
BRIQUETAS
AL MEDIO
AMBIENTE
(3 DÍAS)
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE BRIQUETAS
ALIMENTADAS AL HORNO DE REDUCCIÓN DIRECTA
400
300
250
237.9
200
Promedio
Briquetas:292.7 Kgf
150
100
Promedio
Pellets: 240.0 Kgf
50
9 Abril
10 Abril
Hora de extracción de la muestra
11 Abril
11:15
09:15
07:15
05:15
03:15
01:15
23:15
21:15
19:15
17:15
15:15
13:15
11:15
09:15
07:15
05:15
03:15
01:15
23:15
21:15
19:15
17:15
15:15
13:15
11:15
0
09:15
Resistencia a la compresión, Kgf
349.9
350
CAMPAÑA INDUSTRIAL EN HORNOS DE REDUCCIÓN DIRECTA
PRUEBA PILOTO
ABRIL-2013
PRODUCTO OBTENIDO DE LA PRUEBA
HIERRO ESPONJA DE BRIQUETAS
GRADO DE METALIZACIÓN
Grado Metalización
Promedio DRI Pellets : 92.0 %
PELLETS
BRIQUETAS
100
97.3
92.0
92.0 92.8
90.5
91.5
93.6 93.4
93.3
92.0 92.7
92.6 92.7 93.3
89.5
91.5
90.1
89.1 89.0 89.0
90.8
88.6
80
Grado Metalización
Promedio DRI Briquetas: 91.8 %
70
60
50
9 Abril
10 Abril
Hora extracción de la muestra
11 Abril
20:00
18:00
16:00
14:00
12:00
08:00
06:00
04:00
02:00
00:00
22:00
20:00
18:00
16:00
14:00
12:00
10:00
08:00
06:00
04:00
02:00
00:00
22:00
40
20:00
Grado de Metalización, %
90
96.0 95.1
BRIQUETAS
REDUCIDAS
BENEFICIO ECONÓMICO
PELLETS
MINERAL DE
HIERRO
BRIQUETAS DE FINO
DE PELLETS
$/ t Pellets: 169.00
$/ t Mineral: 131.00
$/ t BRIQ.: 68.00
$/ t DRI: 379.57
$/ t DRI: 332.43
$/ t DRI: 283.00
FUENTE: PLANEAMIENTO DE COSTOS
AHORRO POR FABRICACIÓN DE BRIQUETAS
Costo $/t
DRI Pellets
DRI Briquetas
Diferencia
378.00
283.00
95.00
Peso de Hierro Esponja en 1 colada: 7.96 toneladas
Ahorro en 1 colada: 95.00 x 7.96 = 756.2
$/colada
Fuente: Costo de Fabricación de Briquetas: Reducción Directa y Costo en Reducción Directa estimado Cálculos por Logística
COSTO EN HORNO ELÉCTRICO
SiO2:
Hierro Esponja
de Pellets
Hierro Esponja
de Briquetas
Diferencia
6.1 %
7.1 %
1.0%
COSTO CALCULADO POR ACERÍA
PARA COLADAS CON 1% SiO2 adicional = 3.19 $/t
acero
COSTO POR COLADA = 62 t/colada x 3.19 $/t =
FUENTE: ING. MICHAEL LECCA - COSTO DE ACERÍA
197.78 $/col.
BENEFICIO ECONÓMICO POR COLADA
AHORRO POR FABRICACIÓN DE BRIQUETAS:
+ 756.20
COSTO EN HORNO ELÉCTRICO:
- 197.78
BENEFICIO ECONÓMICO $/COLADA:
558.42
BENEFICIO ECONÓMICO POR USO DE 500 t DE BRIQUETAS
EN 500 t DE BRIQUETAS SE OBTIENEN: 500/1.54 = 325 t DRI
EN 325 t DRI SE OBTIENEN: 325/7.96 = 41 COLADAS
PARA 41 COL., BENEFICIO ECONÓMICO ES DE 41 X 558.42 =
FUENTE: CÁLCULO DE INVESTIGACIONES METALÚRGICAS
22 895.22 $
Promedio 3
últimos años:
4 121 t/año
BENEFICIO ECONÓMICO
POSIBILIDAD DE AHORRO AÑO 2014
POR USO DE DRI DE BRIQUETAS
Si para: 500 t de Briquetas el ahorro es de 22 895 $
Entonces para 4121 t de briquetas fabricadas al año, el ahorro sería:
AÑO 2014 = 4 121 t X 22 895 $ / 500 t = 188
FUENTE: CÁLCULO DE INVESTIGACIONES METALÚRGICAS
700.59 $/AÑO
BENEFICIO ECONÓMICO
ESTANDARIZACIÓN
1.
INSTRUCCIÓN PARA LOS ENSAYOS
REALIZADOS EN EL LABORATORIO DE
INVESTIGACIONES METALÚRGICAS: PIDM013IM 6.3 – PRUEBAS DE BRIQUETEO
2.
INSTRUCTIVO PARA LA FABRICACION DE
BRIQUETAS DE FINOS DE PELLETS
3.
REGISTROS DE ENSAYOS DE REDUCIBILIDAD:
PRDM010IM
CONCLUSIONES
1. DESARROLLO TECNOLÓGICO HECHO EN PERÚ.
2. PERMITE OBTENER HIERRO ESPONJA DE BAJO COSTO.
3. REDUCE EL IMPACTO AMBIENTAL.
4. OTRAS APLICACIONES:
- FINO DE CARBÓN.
- FINOS DE MINERAL DE HIERRO.
- CASCARILLA (RESIDUO PROVENIENTES DEL PROCESO DE ACERÍA Y
LAMINACIÓN).
La opinión de otras empresas
México
“ Este aglomerante, es sorprendente por la exigencia de trabajo”
Argentina
“Felicitaciones por este desarrollo, único entre las siderurgias”
GRACIAS