Producción de Hierro Contenido de Carbono en los aceros • • • • Hierro forjado Aceros Hierro colado ó arrabio Ferroaleaciones Centésimas en % 10.04 – 2.25 % 2-4 % 20 – 80 % de Mn, Si ó Cr. 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 1ra etapa • 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 2da etapa • • • • • Arrabio+chatarra+mineral de hierro+cal+fluorita Cal como fundente Fluorita para que la escoria sea más fluída 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 Preparación de materias primas a) Materias primas Preparación de materias primas a) Planta de Coque y subproductos Reducción del mineral para obtener arrabio a) Alto horno Fabricación del acero a) Acería de convertidores al oxígeno Fabricación del acero b) Colada continua de planchones Productos terminados finales a) Laminador de barras Productos terminados finales b) Laminador de planos en caliente Productos terminados finales c) Laminador de planos en frío El gas de síntesis como reductor del hierro Reducción directa del Hierro • Reducción Directa del Fierro El 3H2 + CO producidos por reforma de gas natural y concentrado de Fe son puestos en horno de retorta a 1.600ºC para dar: Fe2O3 + 3 H2 Fe2O3 + CO 2Feº + 3H2O 2Feº ( 4-5%C) + 2CO2 Este proceso produce “fiero esponja” con 4 a 5 %C. Desarrollado por HYLSA de México en la década de los 60 y luego adquirida por MIDREX en la década 1980 para comercializar en el mundo. (Artículo Dr Escalera) El hierro esponja es de mayor pureza que el arrabio Dr. Escalera ESQUEMA DE UNA PLANTA DE REDUCCION DE FIERRO Concentrado de Fierro Gas natural Unidad 3H2 + Reforma del GN + CO EUPG Gases y Humos Electrodeposición Horno de Reducción Directa (1600º C) Fierro Esponja Convertidor Horno electrico + O2 H2O (vapor) Escoria Rica en P2O5 TECNOLOGIA DEL ACERO •Producción de Acero El fierro esponja va a un horno eléctrico de arco ( Convertidor) con donde se insufla aire comprimido para bajar el contenido de carbono en el hierro. Esta mezcla es a una temperatura de 800ºC produce acero: Fe (4-5%C) + O2 Fe—C (2%C) + CO2 Acero producido con rendimiento mayor al 90%, totalmente comerciable como palanquilla, que es utilizado como materia prima para producción de otros derivados del acero (v.g. acero inoxidable) Ejemplo Aceros TESA en Oruro. PRODUCCION DE ACERO O2 Aire Comprimido Fierro Bruto (>4%C) Horno Eléctrico (800º C) Gases y humos Palanquilla Electrodeposición Laminación Fe-C (<2%C) Más del 80% del acero bruto producido se comercializa como palanquilla Perfiles de Acero EVALUACION ECONOMICA • Costos de Inversión: Una planta para producir un millón de TM/año por el proceso MIDREX es de $US 640 millones. En el caso boliviano la mayor parte del fierro y acero así producidos tendrá que ser exportado porque el consumo nacional es de solo 100 mil TM/año para los dos productos combinados. Se debe seguir adelante con el proyecto del Mutun porque el precio en Bolivia por Kg de hierro de construcción ($us 1,0) es el precio que tiene un Kg de acero especial en Brasil o Venezuela. FIERRO Y ACERO • Correlación entre Acero y Desarrollo Acero consumido Acero consumido PIB Desarrollo Económico Hecho firmemente establecido en el mundo. • Escenario Boliviano: Las perspectivas del crecimiento futuro de la economía boliviana están liga ligadas estrechamente al desarrollo siderúrgico, en base a las reservas del Mutun de 4.000 millones de toneladas de hematita Fe2O3 ( Dr Escalera)
