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ALTO HORNO 23

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ricardo carbajal varela

on 26 May 2014

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Transcript of ALTO HORNO 23

Escoria.-
Es un residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto, ya qu
e se puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislante de la humedad y en la fabricación de cemento y vidrio. La escoria se recoge por la parte inferior del alto horno por la piquera de escoria.
Composición aproximada
SiO2 (30 – 40%) Al2O3 (5 – 12%) CaO (35 – 45%) MgO (5 – 15%) Na2O + K2O (0 – 1%) S (1 – 2,5%)
Relación de basicidad: (CaO MgO)/( SiO2 + Al2O3 ) = 1,1 – 1,2
PRODUCTOS OBTENIDOS DEL ALTO HORNO
Humos y gases residuales.-
Se producen como consecuencia de la combustión del coque y de los gases producidos en la reducción química del mineral de hierro que, en un elevado porcentaje, se recogen en un colector situado en la parte superior del alto horno. Estos gases son, principalmente:
dióxido de carbono,
monóxido de carbono
óxidos de azufre

PRODUCTOS OBTENIDOS DEL
ALTO HORNO
Las cuatro fases principales que se presentan en el alto horno para la obtención de arrabio son:

Combustión del coque y otros hidrocarburos (líquidos y gaseosos) con la finalidad de conseguir las temperaturas y gases reductores

Reducción de los óxidos presentes.

Carburación del hierro y fusión para obtener arrabio.

Separación del arrabio y escoria por diferencia de densidades.

RESUMIENDO
PRINCIPALES REACCIONES EN EL ALTO HORNO
Es la parte más baja del horno, su misión es recoger los productos fundidos: el arrabio y las escorias. Su diámetro varía según el tamaño del horno y es la dimensión más representativa del horno.

Las paredes del crisol están compuestas de grandes bloques de grafito, que tiene muy buena conductividad térmica; estando refrigeradas por una corriente forzada de agua.

El arrabio y la escoria se sangran generalmente por la misma piquera y son enviados a un sifón, donde se separan por densidad.

EL CRISOL
A continuación de la cuba se intercala una parte cilíndrica de
poca altura  que sirve de enlace entre la cuba y los etalajes.
Esta zona se recubre de una capa de refractario de espesor notable( del orden de1,5 m) y se le denomina VIENTRE.
El vientre es la parte del horno de mayor diámetro y es donde se realiza más intensamente la reducción del mineral.
Esta parte del horno térmicamente es una zona de transición en la que se alcanzan temperaturas entre los 950 y los 1250º C.
EL VIENTRE

MATERIAL REFRACTARIO:
En el tercio superior de la cuba, se emplea generalmente ladrillos sílico-aluminosos de 33 a 38 % de alúmina.
En el tercio medio, se emplean ladrillos sílico-aluminosos de 38 a 42 % de alúmina.
En el tercio bajo, se emplean ladrillos sílico-aluminosos de 42 % de alúmina y también, ladrillos de silimanita con más de 60 % de alúmina

CUBA
A continuación del tragante está la cuba, que es de forma troncocónica con su diámetro may
or en la parte inferior. Está formada por una chapa acorazada revestida interiormente por material refractario que puede alcanzar hasta 1 m de espesor.
Es la zona de mayor volumen del Horno Alto y en ella los materiales se van secando y calentando, dando comienzo la reducción de los minerales.
CUBA
OPERACION:
El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico
El resto se realiza bajo un control automático por ordenador (temperatura de los gases a la entrada y salida del horno, presión de soplado, flujos, etc)
El proceso es ininterrumpido durante 5 – 8 años

ALTO HORNO
Materia prima:
Sólidos ( se carga por la parte alta del horno, continua o periódicamente
Óxidos de hierro: hematitas y magnetitas con  > 1 cm
Coque metalúrgico: 90 % C, 9 – 9,5 % cenizas, 1 – 0,5 % S, con  = 2 – 8 cm
Fundente: CaO y MgO, = 2,5 – 5 cm
Capas alternas coque – fundente – mineral
Si ganga ácida SiO2 , fundente básico Al2O3, MgO, CaO
Si ganga básica MgO, CaO fundente ácido SiO2
Si ganga neutra fundente neutro CrO
Aire precalentado a traves de las toberas : Temperatura 950 – 1300 ºC. A veces se enriquece con oxigeno
Hidrocarburos gaseosos o líquidos: Fuel – coil, alquitrán y gas natural. Suministran CO y H2



ALTO HORNO

Estos son instalaciones complejas cuyo principal objetivo es la obtención de arrabio, que es como se denomina al material obtenido y que está compuesto por hierro y carbono, este último en porcentaje que oscilan entre el 2.5% y 6.7%, además de otros elementos que están presentes como impurezas.


ALTO HORNO
DESCRIPCION
FUNCIONAMIENTO PRODUCTOS

ALTO HORNO

ALTO HORNO

Reacciones metal escoria
Escoria oxidante => Transfiere oxigeno atómico a la fase metálica y facilita la oxidación de las impurezas






Escoria reductora => no transfiere oxigeno a la fase metálica. Se añade carbón

ESCORIA
En función de la proporción de óxidos ácidos o básicos la escoria puede ser acida, básica o neutra
ESCORIA
Fundición, hierro colado o arrabio.
-
Es el producto propiamente aprovechable del alto horno y está constituido por hierro con un contenido en carbono que varía entre el 2% y el 5%.
Se presenta en estado líquido a 1800 ºC. En ocasiones, a este metal se le denomina hierro de primera fusión.
A partir de la primera fusión, se obtienen todos los productos ferrosos restantes: otras fundiciones, hierro dulce, acero.



PRODUCTOS OBTENIDOS DEL ALTO HORNO
9. Combustión del Coque:
Se realiza por defecto del aire que entra a las toberas a temperaturas
entre 800 a 1300ºC con presión de 4.5kg/cm2 y una velocidad promedio de 125m/seg, al ocurrir la combustión se alcanzan temperaturas de 1850 a 2000ºC en la zona de Etalaje.
Las reacciones características son:




El proceso desde la carga hasta la obtención de arrabio dura de 18 a 22 horas.
7. Formación de las escorias
Se inicia a temperaturas entre los 1000 y 1350ºC
y esta constituida por varios silicatos. Se busca una relación CaO/SiO2 = 1 , para favorecer la desulfuración y su temperatura de fusión sea mínima.
Las reacciones de formación de escoria son:

En este lugar tiene lugar la fusión de la carga. Finaliza la
reducción. En principio el mineral se hace más esponjoso y a continuación se fluidifica.

En esta parte del horno se encuentra un gran tubo de aire en forma de anillo metálico (morcilla) del cual salen
varias tuberías que va  una  a cada una de las toberas, a través de las cuales el aire llega al Horno Alto de una forma uniforme.

ETALAJES
La zona superior de la cuba es la zona de precalentamiento, donde el mineral pierde humedad y se hace más poroso. La zona inferior es la zona de reacción donde comienza la reducción y el hierro y las impurezas empiezan a separase







A < 570ºC secuencia es Fe2O3 → Fe3O4 → Fe
A > 570ºC secuencia es Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe
CUBA
Es la parte superior del horno y por ella se cargan los materiales sólidos( minerales, aglomerados, fundentes y coque.

TRAGANTE
PARTES INTERNAS DEL ALTO HORNO

EL ALTO HORNO

ALTO HORNO

La inyección de aire caliente a 900 a 1200°C, reduce el consumo de coque en un 70%.
El horno se descarga cada 5 o 6 horas, y por cada tonelada de hierro se produce aproximadamente 1/2 de escoria.

Los altos hornos pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La caliza, el coque y el mineral de hierro (pellet) se introducen por la parte superior del horno.


ALTO HORNO

Para producir 1000 toneladas de arrabio, se necesitan aproximadamente :
2000 toneladas de mineral de hierro,
800 toneladas de coque,
500 toneladas de piedra caliza y
4000 toneladas de aire caliente.
(Cantidades que dependen de la pureza de los minerales).
ALTO HORNO

El alto horno de hierro es un horno de eje vertical, de altura entre ~30 y ~80 metros, y sección circular, de diámetro máximo entre 10 y 14 metros. Está construido por un armazón de acero revestido en su interior de ladrillos refractarios, alcanzando las paredes un espesor de hasta 2.5 metros.

ALTO HORNO

Reacciones metal escoria

Escoria ácida => retiene impurezas que forma
óxidos básicos

Escoria básica => retiene impurezas que forma óxidos ácidos
ESCORIA
Naturaleza y proipiedades
Escoria iónica (formadas por óxidos en estado fundido)
Óxidos básicos: aportan iones O -2



Óxidos ácidos: captan iones O -2

ESCORIA
Fundición, hierro colado o arrabio.-
PRODUCTOS OBTENIDOS DEL ALTO HORNO
4. Descomposición de la caliza 800



5. Reducción del óxido ferroso a una temperatura > de 950ºC


6. Carburación del hierro Fe en forma de esponja sólida y elevado punto de fusión (1550ºC )



Al absorber un alto contenido de Carbono(1.5 a 3%) el hierro se funde y al descender adquiere hasta 3 a 4% de carbono, con lo que se ha transformado en fundición.
1. Precalentamiento y secado de las cargas (tragante-parte superior de la cuba a 200ºC )
2. Reducción directa del mineral y obtención del óxido ferroso (cuba) de 500 a 1000ºC





3. Descomposición del carbonato de hierro (en caso de estar presente) 600ºC



TRANSFORMACIONES QUE SE REALIZAN DENTRO DEL ALTO HORNO.

En los hornos construidos con tragante PAUL WURTH, las cargas llegan a la parte superior del horno generalmente por cintas transpor
tadoras, de allí, a través de unas tolvas y por medio de unos conductos inclinados, que tienen llaves de regulación y mecanismo de cierre, son conducidas las cargas a una canaleta o distribuidor, que gira en espiral consiguiendo así una distribución uniforme de la carga.


TRAGANTE
A: Tragante- zona de alimentación del material
B: Cuba - zona en la que ocurre las reacciones
C: Vientre - Sección media del alto horno
D: Etalaje - mayor temperatura y entrada de aire
E: Crisol - zona de recolección de metal líquido


PARTES DEL ALTO HORNO

ETALAJES, formada por una chapa acorazada y forrada de material refractario.
( En los etalajes se emplean ladrillos sílico-aluminosos, de silimanita y de semigrafito).
Enlazando con el vientre se encuentra una parte ligeramente troncocónica ( con el diámetro mayor hacia arriba ) denominada
ETALAJES
ALTO HORNO
8. Reducción de óxido de magnesio y silicio: Es difícil, se logra a elevadas temperaturas (mayores a 1350ºC ), y ocurre por acción directa del carbono, tales como:



Pasa a formar parte del Hierro líquido
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