UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION

INTEGRANTES:CHAVEZ CALLUPE, Carolay CHUQILLAURI POMACINO, NayshaPANEZ TORREZ, Margot TALVERA MENDOZA, JhuniorVENTURA GAGO, Carla

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE

METALURGIA

ALTO HORNO

1. ALTO HORNO

Es un reactor vertical continuo en contra corriente, que se utiliza para la producción del hierro de primera fusión ó arrabio, a partir de mineral de hierro.

Hay un “agujero” por el cual sale la escoria

La parte superior del horno contiene respiraderas para los gases de escape.

Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se vacía el alto horno

El alto horno esta formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada por un material refractario

La parte inferior tiene varias aberturas tubulares, llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire

EL ALTO HORNO

Las materias primas se cargan en la parte superior del horno. El aire que ha sido precalentado es forzado dentro de la base del horno para quemar el coque. Éste en combustión genera el calor requerido para fundir el mineral con la ayuda del fundente que se utiliza como decapante.

Parte se combina con el hierro (arrabio), el fundente y la ganga salen con el nombre de Escoria

Coque Mineral de Hierro

Caliza(fundente) Arrabio

Escoria

Aire Caliente

2. PARTES DEL ALTO HORNO

2. ETALAJE. Esta parte ubicada encima del crisol; de forma cónica troncada.

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5. TRAGANTE. Extremo superior del alto horno donde se carga la carga

3. VIENTRE. Esta parte forma la zona entre los etalajes y la cuba.

4. CUBA. Forma cónica truncada es la unidad más alta del horno.

1. CRISOL. Esta parte sirve como depósito de los materiales fundidos, el arrabio y la escoria; tienen una forma cilíndrica.

3. MATERIALES UTILIZADOSPELLETS

FUNDENTE

COKE

3.1.PELLETS

Fe2O3 .HEMATITES, contiene 70% de Fe y 30% de 02, poco P y S.

Fe2O3.nH2O LIMONITAS, (o hematita pardo) contiene 60% de Fe y 14% de aguas de

cristalización, el contenido en P varía grandemente.

Fe3O4 MAGNETITA; contiene 72.4% de Fe y 27.6% de 02, contenido en P varia

grandemente.

FeCO3 SIDEROSA; contiene 40.2% en Fe y 37.4 en C02 bajo contenido en Mn, Mg y

Ca.

FeS2 PIRITAS; contiene 46.6 % de Fe y alto contenido de azufre (mayor de 45% en S)

no utilizado como menas de hierro

Pelotillas de 15mm a 25 mm de diámetro, de color negro y posen buena resistencia mecánica, con 65 % de Fe

• Es un combustible artificial sólido poroso formado por carbono, que se obtiene después de someter carbones a elevadas Tº en ausencia de O2, provocando la liberación de gases. Debe tener una resistencia mecánica del orden de 160 Kg/cm2 para resistir sin pulverizarse grandes cargas. Su poder calorífico es de 7000 Kcal/Kg. Conteniendo 15% de cenizas, siendo su tamaño mínimo 2mm.

3.2. COQUE.

3.3. EL FUNDENTE.

ES EL MINERAL DE CACO3 QUE TIENE COMO FUNCIÓN PRINCIPAL LA COMBINACIÓN CON LAS IMPUREZAS (P, S, SI, ETC.) EXISTENTES EN EL MATERIAL DE HIERRO O EN PROPORCIONES REDUCIDAS DE LOS PELLETS FORMÁNDOSE ASÍ LA ESCORIA.

4.FUNCIONAMIENTO • El sinter y el mineral de Fe se introducen en el tragante.

• La combustión del coque produce CO.

• El CO reduce al mineral de Fe.

• El Fe arrastra al coque que no se quemo y pasa al etalaje donde se

funde.

• Luego pasa al crisol y la escoria se expulsa por una piquera y el arrabio

por otra.

5.PROCESO DEL ALTO HORNO

5.PROCESO

COLADA DEL ARRABIO

5.PRODUCTOS

ESCORIA HUMOS

ARRABIO

5.1 ESCORIA

Sílice (SiO2) 18 a 38

%

Alumina (Al2O3) 8 a 27

%Cal (CaO) 30 a 50 %En general, la suma de la alumina y de la sílice suele variar de 45 a 55 %.

Es el sub producto de la fabricación del arrabio en el alto horno se suele decir “No se hace hierro en el alto horno, se hace escoria”.’ Es decir, que si el horno produce “buena escoria», el funcionamiento del horno y el arrabio obtenido serán también buenos.

5.2 ARRABIO • El arrabio es un producto

intermedio del proceso de fundición de las menas del hierro tratadas con coque como combustible y caliza como fundente. También se han usado como combustibles el carbón vegetal y la antracita. Se obtiene como material fundido en un alto horno mediante reducción del mineral de hierro. Se utiliza como materia prima en la obtención del acero en los hornos siderúrgicos.

5.3 GASES DE ALTO HORNO • Se obtiene 6.000 kg. (4.500 Nm3) de gases por Tn

de arrabio, a T°s de 800° a 900° con una potencia calorífica media de 900 Kcal./Nm3.Una vez depurados en los separadores de polvo se aprovechan los gases para:

• Caldear el aire que se inyecta por las toberas de los altos hornos, en las estufas Cowper.

• Como combustible para caldeo de los hornos de cok, hornos de fosa para laminación, etc.

• Para producción de fuerza en motores adecuados. • Para producción de energía eléctrica.

• Composición aproximada en volumen de estos gases

6. PERFIL TERMODINAMICO • El proceso de fusión de los minerales de hierro

ocurre por la acción de las temperaturas altas que se desarrollan en el interior del horno

• Las cuales entre 250 y 2000 °C.• Podemos el interior del horno en cuatro zonas

térmicas • Zona 1 .(200 y 400 °C)• Zona 2 .( 400 y 700 °C )• Zona 3 .(700 y 1150 °C )• Zona 4 .(>1150°C )

Ningunaemplean cargadas beneficio

de las materias primas que seen los procesos metalúrgicos sondirectamente , sin una preparaciónoprevio. Entre los cuales están:

TrituraciónClasificaciónHomogenizaciónEnriquecimientoAglomeración

6.1 MATERIAS PRIMAS PARA EL PROCESO DE FUSION

• La capacidad del horno

• La presión del soplo y su

caudal• El numero de toberas

• La granulometría del coque

• La superficie expuesta del

coque

• La porosidad y reactividad

6.1 FACTORES DEPENDIENTES EN LA ZONA

DE COMBUSTION:

Forma decompuestos

minerales como:

Carbonato dehierro FeCO3

En calidad defundente

como:

Caliza CaCO3

Al altohorno

6.2 CARBONATOS:

Decomposición: M eCO3 MeO CO2 (Q cal)

Forma de carga:• En la actualidad: Calidad de fundente (para mantener la basicidad)

Aumenta el consumo del coque debido:

••

Calor necesario para que la reacción de disociación ocurraCalor necesaria para que el CO2 del fundente reaccione con el carbono

del coque para formar CO.••

Al carbono del coque para la reacción anteriorA la perdida de la capacidad de reducción del gas

6.2 DISOCIACION CARBONATOS:

PROCESO DE AGLOMERACIONAPLICA DIRECTA

7. REDUCTORES:

El carbono puede reducir casi todos los elementos dispuestos en el diagrama de Ellingham. Excepto el Al, Mg y Ca.En el proceso de alto horno; a temperaturas bajas, los reductores pueden ser el CO y H2

7. FORMACION DE ARRABIO Y ESCORIA :

El hierro reducido a partir de los mineralesoxidados, absorbe carbono y otros elementos formando el arrabio.La escoria se forma por la acción de temperaturas altas, por la fusión de la ganga, de óxidos mal reducidos, cenizas yfundentes que entran en la carga.Los elementos que se encuentra son óxidos de Al, Ca, Mg, silicio y sulfuros metálicos.

PROBLEMA:Que cantidad de mineral necesario, se necesita para obtener 1 ton.

De arrabioDatos:

Composición del mineral:

Fe2O3 ---------- 79 % SiO2 --------------- 12 %

MnO ------------ 2.5 % Al2O3-------------- 3 %

P2O5 ----------- 2.5 % H2O---------------- 1 %Composición de las escorias: En las escorias se encuentran 0.5 %

de Fe utilizado.Composición del Arrabio obtenido

Fe------------ 92.6 % Mn ----------------0.9 %Si ------------ 2.0 % P ------------------ 0.7 %C ------------ 3.6 % S ------------------ 0.2 %

Determinando la cantidad de hierro que contiene una tonelada de

mineral.Base: 1000 Kg.

Peso del Fe2O3 = 1000Kg X 0.79 =790 Kg

Peso atómico del Fe = 56, y del O2 = 48

Fe2 = X

Fe2O3 790

por lo tanto:X = 790 x 112 = 553kg

160Contenido de hierro: 553 Kg/t de mineral

• Calculo del contenido de hierro que pasa a la escoria

553 x 0.005 = 2.765

Contenido de hierro útil:

553 – 2.765 = 550.235 Peso del mineral para obtener una tonelada de arrabio.

Del análisis se tiene: 92.6 % Fe

1000 kg x 0.926 = 926 t/ ton de arrabio

Entonces:

1000 Kg 550.235 t/ton de arrabio

X 926 t/ton de arrabio

X = 1000 x 926 X = 1682.91 kg/ton de arrabio

550.235

Rta: Para 1 ton de arrabio se necesita 1682.91 kg de mineral/t de arrabio

790 kg Fe2O3 112 kg Fe1Ton Mineral 160 kg Fe2O3

=

594,21 kg Fe 1 Tn de Mineral1000 kg Fe X Tn de mineral

x 553 kg Fe/ Tn Mineral

553 x 0.005 = 2,765 kg Fe

553 x 2.765 = 550,235kg Fe

550,235kg Fe 92.6 %

X kg Fe 100 %X = 594,21kg Fe

X = 1,683kg Mineral

Calculo del peso del arrabio

Calculo del peso Útil del Fe

Calculo del peso del Fe que pasa a la escoria

Calculo del peso Real del Fe (arrabio)

Calculo del peso del mineral para 1 Tn Fe (arrabio)

Gracias