72.02 Industrias IFacultad de Ingeniería – Universidad de Buenos Aires
Reducción directaPrincipios, Tecnologías
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IntroducciónEl Hierro
Fe2O3
FeOFe3O4 Fe0
Reducción
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IntroducciónMercados / Productos > Acero
Planos
Largos
Tubos
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Proceso de fabricación del aceroEsquemas
REDUCCIÓN
ACERACIÓN
SOLIDIFICACIÓN
•Mineral / Algomerado•Coque•Fundentes
•Arrabio fundido•Escoria
•Acero líquido •Acero líquido
•Hierro esponja /Pellet metálico
•Mineral / Aglomerado•Gas Natural•Vapor de Agua
Reducción Indirecta Reducción Directa
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Reducción DirectaPrincipios
Objetivo
“Pasar de óxidos a Hierro metálico.”
Vs. Reducción Indirecta
“No pasa al estado líquido.”“No separa escoria”.
Agentes Reductores
Sólidos > Carbón (¿coque?) Gaseosos > CO (CO2) - H2 (H2O)
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Reducción DirectaReacciones químicas
Reacciones de Reducción por el CO
3Fe2O3 + CO ======= 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO ======= 3FeO + CO2
FeO + CO ======= Fe+ CO2
CO2 + C ======= 2CO
Reacciones de Reducción por el H2
3Fe2O3 + H2 ======= 2Fe3O4 + H2O
Fe3O4 + H2 ======= 3FeO + H2O
FeO + H2 ======= Fe+ H2O
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Reducción DirectaReacciones químicas
Reacción de Boudouard
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Reducción DirectaMecanismo de Reducción
Reductibilidad
Fe2O3
Fe3O4
FeOFeO
Feº
H2
H2O
• Ley de Astier >> Baja Ganga
• Porosidad
D.R.I.
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Reducción DirectaGeneración de Gases Reductores
Combustibles Líquidos o Gaseosos• Reforma catalítica (Ni/Co a ~1000°C)
• Oxidación parcial
CH4 + H2O ======= CO + 3H2
CH4 + CO2 ======= 2CO+ 2H2
Combustión incompleta de Hidrocarburos
Combustibles Sólidos
• Alimentación simultánea al horno
• Gasificación por separado
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
Combustible Tipo de Horno Proceso
Gaseoso Cuba Midrex / HyL III-IV
Retorta HyL I-II
Lecho Fluidizado Finmet
Sólido Rotativo SL / RN
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
MIDREX •Reforma con CO2
•Baja presión (<1bar)
•Metalización ~94%
•Opción para alto carbono (~4%)
•No requiere calentar gas reductor
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
HyL III •Reforma con H2O
•Alta presión (~5bar)
•Requiere calentar gas reductor (925°)
•Requiere lavadora de gas de tope
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
HyL 4M •Reforma in situ
•Alta presión (~6bar)
•Combustión parcial de gas con O2
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
HyL I y II •Lecho fijo
•Gas descendente
•Reducción en etapas (4)
•Multireactor (I) o Monoreactor (II)
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
SL/RN •No importa forma
•1000-1100°C
•Metalización ~93%
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Reducción DirectaProcesos de Reducción Directa
FINMET
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DRI – Sponge IronUsos
Aplicación en Procesos Industriales
•Horno de Arco Eléctrico (EAF)
•Convertidor LD
•Alto Horno
Fusión Fe 0.4 KWh/Kg Fe
Reducción óxidos 0.6 KWh/Kg Fe
Fusión Escoria 0.9 KWh/Kg Fe
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ConclusiónReducción Directa vs. Reducción Indirecta
•Capacidades de producción
•Flexibilidad
•Disponibilidad (Gas, Mineral, Electricidad)
•Chatarra
Factores decisorios
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ConclusiónReducción Directa vs. Reducción Indirecta