Debido a la alta competitividad de las empresas por

REDUCCIÓN EN FASE DENSA
Debido a la alta competitividad de las empresas por la globalización de la economía, existe
la tendencia hacia la regionalización de la industria siderúrgica para atender mercados mas
pequeños y mas exigentes, a través de mejores tecnologías, plantas de menores capacidad
que los tradicionales altos hornos, así como mayor flexibidad para responder a los cambios
del mercado.
En la actualidad la tecnología siderúrgica desde el punto de vista de reducción directa
apunta hacia los procesos de reducción que utilizan finos de mineral de hierro como materia
prima (Por Ejemplo los Procesos FIOR y FINMET ) con el objeto de producir HBC
(Hierro Briqueteado en Caliente), obteniendo un ahorro considerable por la eliminación de
los procesos de peletización y fabricación de pellas además de una alta metalización del
producto de la reducción.
En vista de que recientemente, acá en SIDOR , diseñé, construí y evalué un Transporte
Neumático de HRD/Pellas , el cual también probé en el transporte de material fino y los
resultados fueron satisfactorios, existe la posibilidad de transportar finos de mineral de
hierro con un gas reductor ( Mezcla de CO y/o H2 ) a temperatura superior a la de
reducción (650 ºC), el cual la tubería de transporte seria a su vez el reactor donde tendrán
lugar las reacciones de reducción del mineral de óxido de hierro.
Las reacciones de reducción dependen principalmente de
dos factores:
Térmico y
Cinético, siendo el factor térmico el que determina el tiempo de reducción debido a que la
cinética química en caso de los finos es mucho más rápida por ser la superficie específica
mayor y el corto recorrido del gas reductor hacia el centro de la partícula durante la
difusión (núcleo sin reaccionar) por ser partículas de diámetro muy pequeño.
Desde el punto de vista térmico el tiempo requerido para elevar la temperatura de las
partículas de mineral de hierro (radio < 2mm) desde 25 ºC hasta 650ºC por medio de
convección forzada al introducirlas en un gas que este a 700ºC es de 1/2 segundo (ver
cálculos preliminares anexos). Para este tiempo y tomando un factor de seguridad igual a
3 la longitud tratada de la tubería es decir el tramo reactor_transporte es de 6 m.(ver
cálculos preliminares anexos). Esta sección de la tubería en un principio será de material
resistente a alta temperatura y a la abrasión como por ejemplo de materia AISI 310.
Ing. Andrés Bello
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Es de hacer notar que en los reactores actuales de mineral de hierro en forma de finos
(lecho fluidizado) , el principal problema que se ha presentado es la obstrucción o
estrangulamiento por la adherencia y deposición del mineral en forma de capas en los
sitios de acumulación, para el caso del diseño en referencia ( reactor_transporte) este
problema es eliminado debido a que el mineral nunca esta en reposo durante su reducción.
Los estudios efectuados por los investigadores de la reducción de mineral de hierro a partir
de CO/H2 como reacción gas-sólido determinan tres tipos : Modelo de Control Químico,
Modelo de Control por Difusión y Modelo de Control Mixto, estos modelos coinciden en
cuanto a que la dependencia de la Velocidad de Reacción es directamente proporcional a la
presión parcial de los gases reductores.
n' = (PH2 (CO2) - (P H2O (CO2)/Keq))
El nuevo Sistema de Reducción de Mineral de Hierro conceptualizado estaría formado por
un reformador de gas natural, una válvula de alimentación de mineral, un circuito de
reducción, un precalentador, un ciclón separador y un lavador de gas de tope (ver esquema
anexo). Actualmente la Unidad de Servicios Especializados cuenta con equipos que con
algunas pequeñas modificaciones y accesorios se pueden utilizar para la realización de las
pruebas preliminares y ver el grado de reducción que se puede obtener a nivel de
laboratorio, es importante resaltar que de no conseguir reducir totalmente el mineral fino de
óxido de hierro existe también la posibilidad de utilizar el material pre-reducido con este
sistema como materia prima para elaborar pellas pre-reducidas que también seria
beneficioso utilizar en los procesos normales de obtención de acero
Estos estudios a realizar sobre el nuevo proceso de reducción , iniciarían la investigación
sobre la utilización de finos en reducción directa en "fase densa" ya que hasta los
momentos sólo existen a nivel comercial sistemas de reducción en "lecho fluidizado" (Fior,
Finmet)
Ing. Andrés Bello
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VARIACION DE DELTA "G"
30
20
DELTA "G"
10
0
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000 1050 1100 1150 1200
CH4-CO2
-10
CH4-H2O
SHIFT
-20
BOUDOUARD
CRAQUEO
-30
R. CARBON
-40
-50
TEMPERATURA EN ºC
Ing. Andrés Bello
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