BALANCE ACTUAL DEL ALTO HORNO

PRESENTANDO POR:

YANETH ANDREA GONZÁLEZ

MÓNICA KATHERINE SÁNCHEZ

YUDI PAOLA MOJICA

CRISTIAN VARGAS

MATERIA

LÍNEA DE PROFUNDIZACIÓN II

HORNOS

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

1

ESCUELA DE METALURGIA

TUNJA

2014

BALANCE ACTUAL DEL ALTO HORNO

PRESENTANDO POR:

YANETH ANDREA GONZÁLEZ

MÓNICA KATHERINE SÁNCHEZ

YUDI PAOLA MOJICA

CRISTIAN VARGAS

PRESENTADO A:

ING. RAFAEL BOTIA

MATERIA

LÍNEA DE PROFUNDIZACIÓN II

HORNOS

2

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE METALURGIA

TUNJA

2014

TABLA DE CONTENIDO

pág.

INTRODUCCION_____________________________________________ 4

ALTO HORNO____________________________________________ 5

MATERIAS PRIMAS PARA CARGAR EN EL ALTOHORNO__________6

BALANCE ALTUAL DEL ALTO HORNO ________________________8

DIAGRAMA DEL BALANCE _________________________________12

CONCLUSIONES _________________________________________13

INFOGRAFIA_______________________________________________14

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INTRODUCCIÓN

La producción de acero involucra diversas etapas deprocesamiento que incluyen la producción de arrabio. Elalto horno utiliza mineral de hierro como materias primasque contienen hierro, coque y carbón pulverizado comoelementos reductores y cal o caliza como elementosfundentes. El objetivo principal de la producción de hierroen altos hornos es producir arrabio con calidad. Un altohorno grande moderno posee un diámetro de crisol de 14–15m, y una altura de 35 m con un volumen interno de alrededorde 4500 m3. Un alto horno con estas características puedeproducir 10.000 toneladas de arrabio por día. Se llama deesta manera al proceso mediante el cual le extraemos elexceso de oxígeno al metal.

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1. ALTO HORNO

En el alto horno el óxido de hierro es reducido por elcarbono, en forma de coque, con una inyección de airecaliente. Se agrega piedra caliza para fundir las impurezasen la escoria. El arrabio líquido resultante, conocido como“metal caliente”, tiene una concentración de carbono muyalta para ser útil y se requiere un mayor procesamientopara producir acero partir de este metal caliente.

El mineral de hierro, coque y cal son las materias primasque ingresan en el alto horno para producir hierro líquido

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(a menudo llamado “metal caliente”). El hierro que sedesprende del alto horno contiene 4-4,5% en peso de carbonoy otras impurezas que hace que el metal sea demasiadofrágil para la mayoría de aplicaciones de ingeniería.

2. MATERIAS PRIMAS PARA CARGAR EN EL ALTO HORNO

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Hematita: es un mineral compuesto de óxido férrico, cuyafórmula es Fe2O3 y constituye una importante mena de hierroya que en estado puro contiene un 70% de este metal.

CAL

Siderurgia: Se utiliza como fundente y escorificante.

Metalurgia: Se utiliza en los procesos de flotación; en lafundición de cobre, plomo y zinc; en la producción demagnesio (se pueden utilizar dos tipos de procesos defabricación: proceso electrolítico o proceso de reduccióntérmica, en este último se utiliza cal viva); en laproducción de aluminio; y como escorificante de la síliceevitando la formación de compuestos de aluminio y sílice.

EL COQUE

Es un combustible sólido formado por la destilaciónde carbón bituminoso calentado a temperaturas de 500 a1100 °C sin contacto con el aire. El proceso de destilaciónimplica que el carbón se limpia de alquitrán, gases yagua. Este combustible o residuo se compone en 90 a 95%de carbono. Nitrógeno, oxígeno, azufre e hidrogeno estánpresentes en cantidades menores. Es poroso y de color negroa gris metálico. El coque se utiliza en grandes cantidadesen altos hornos para la elaboración de hierro aprovechandola siguiente reacción química:

Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO

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Materias primas del AH

Mineralde

Hierro

Sinter Coque Caliza

Hierro ( Fe )

45-60 35-40 - 0,5-2

Oxido Ferroso (FeO)

18-25 10-16 -

Cal ( CaO ) 2-4 25-30 0,2-0,5 50-55Silice ( SiO2 )

9-12 10-12 6-8 1-4

Carbono ( C )

- 12-20 87-92

Alumina ( Al2O3 )

- 3-4 0,5-2

Agua ( H2O ) 4-5 2-3Azufre ( S ) 0,5-1 20,1Magnesita ( MgO )

0,4-1,5

La composición aproximada del arrabio obtenido a la salidadel alto horno, dependiendo de factores tales como lacalidad del mineral de hierro utilizado, la eficiencia delhorno y la proporción existente entre las materias primas,es la siguiente:

Hierro 91 - 94%

Carbono 3 - 4%

Silicio 0,5 - 2%

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Fósforo 0,5 - 3%

Manganeso 0,5 - 1,5%

Azufre 0,1%

3. BALANCE ACTUAL DEL ALTO HORNO

Para realizar el balance de carga de un alto horno, debemospartir de información que nos permita obtener buenosresultados después del proceso.

Se tiene un mineral que tiene la siguiente composición:

Fe2O3 = 78%

SiO2 = 8.4%

MnO = 0.6%

Al2O3 = 5%

P2O5 = 1.7%

MgO = 1.2%

H2O = 5%

El fundente es la ¼ parte del peso del mineral, y tiene unacomposición _

CaCO3 =96%

MgCO3 = 2%

SiO2 = 2%9

El coque utiliza 900 kg de coque por cada tonelada de arrabio, presentando una composición de:

C=88%

SiO2=9%

Al2O3 = 1%

H2O = 2%

En el proceso se asumirá que el 99.5% del Fe se reduce, y el 0.5% pasa a la escoria.

Así mismo se debe producir arrabio, con la siguiente composición:

Fe = 92.8%

C=3.8%

Si= 2.1%

Mn =0.4%

P=0.9%

De acuerdo a los datos obtenidos anteriormente, se pretendeobtener:

1. Cantidad en peso del mineral necesario 2. Peso de la escoria formada y su composición química3. Volumen del aire requerido para el proceso

a. Peso del mineral necesario

Fe2O3 + 3C = 2Fe +3CO

Si 160 de Fe2O3 112 de 2Fe

Cuanto Fe2O3 928 kg de Fe en el arrabio

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Fe2O3 requerido= 160x928

112=1325.71kg

Pero si 1325.71 x 100%78%delmineraldehierro

=1700kg de Fe2O3

b. peso de la escoria formada

Lo que entra = lo que sale

Peso de la escoria = SiO2 + MnO + P2O5 + FeO + Al2O3 + MgO + CaO

Peso de SiO2 en la escoriaPeso de SiO2 en la escoria formada por: (SiO2 mineral + SiO2

fundente + SiO2 coque) – SiO2 arrabio

SiO2 mineral = 1700kgx8.4 %100 % = 142.8 kg

Peso del fundente = 1700kg de mineral x 1/4 = 425 kg

SiO2 fundente = 425kgx2%100% = 8.5 kg

SiO2 coque = 900kgx9%

100% = 81 kg

El peso de SiO2 que se cargo es 142.8 + 8.5 + 81 = 232.2 kg

En el arrabio nos piden 2.1% de Si, entonces:

SiO2 Si + O2

SiO2 en el arrabio = 60x2128

=45kgdeSiO2

Peso de SiO2 en la escoria = 232.2 (lo que entra) – 45 (lo que sale) = 187.2 kg

Peso de MnO en la escoriaPeso de MnO en la escoria formada por: MnO mineral - MnO arrabio

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MnO mineral = 1700kgx0.6 %100 % = 10.2 kg

En el arrabio nos piden 0.4% de Mn, entonces:

MnO Mn + ½ O2

MnO en el arrabio = 71x455

=5.16kgdeMnO

Peso de MnO en la escoria = 10.2 (lo que entra) – 5.16 (lo que sale) = 5.04 kg

Peso de P2O5 en la escoriaPeso de P2O5 en la escoria formada por: P2O5 mineral - P2O5 arrabio

MnO mineral = 1700kgx1.7 %100 % = 28.7 kg

En el arrabio nos piden 0.9% de P, entonces:

P2O5 2P + 5/2 O2

P2O5 en el arrabio = 142x962

=20.61kgdeP2O5

Peso de P2O5 en la escoria = 28.7 (lo que entra) – 20.61 (loque sale) = 8.09 kg

Peso de FeO en la escoriaComo se mencionó anteriormente, se asumirá que el 99.5% delFe se reduce, y el 0.5% pasa a la escoria. Entonces:

928 kg de Fe puro son 99.5%

X 0.5%

X= 4.66 kg de Fe

FeO Fe + ½ O2

FeO en el arrabio = 72x4.66

56=5.99kgdeFeO

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Peso de Al2O3 en la escoriaPeso de Al2O3 en la escoria formada por: Al2O3 mineral + Al2O3

coque

Al2O3 mineral = 1700kgx5%100% = 85 kg

Al2O3 coque = 900kgx1%

100% = 9 kg

Peso de Al2O3 en la escoria = 85 +9 = 94 kg

Peso de MgO en la escoriaPeso de MgO en la escoria formada por: MgO mineral + MgO fundente

MgO mineral = 1700kgx1.2%100% = 20.4 kg

MgO fundente = 425kgx2%100% = 8.5 kg

MgO + CO2 MgCO3

MgO en el fundente = 40.3x8.5

84.3=4.06kgdeMgO

Peso de MgO en la escoria = 20.4 + 4.06 = 25 kg

Peso de CaO en la escoriaPeso de MgO en la escoria formada por: CaO fundente

CaO fundente = 425kgx96 %100% = 408 kg

CaCO3 CaO + CO2

CaO en el fundente = 56x408100

=228.48kgdeCaO

Peso de MgO en la escoria = 20.4 + 4.06 = 25 kg

Peso de la escoria = SiO2 + MnO + P2O5 + FeO + Al2O3 + MgO + CaO

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Peso de la escoria = 187.2 + 5.04 + 8.09 + 5.99 + 94 + 25 +228.48

PESO DE LA ESCORIA = 553.8 Kg

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CONCLUSIONES

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INFOGRAFIA

http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/ 371002/371002_eca.htm

http://www.xtec.cat/~cgarci38/ceta/historia/altohorno.htm http://metfusion.wordpress.com/2013/10/14/fabricacion-y-

procesamiento-del-acero/ http://steeluniversity.org/content/html/spa/default.asp?

catid=13&pageid=2081272302

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