Alto horno

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3.4 Alto horno

3.4.1 Equipos

Un alto horno es un reactor metalúrgico en el cual reaccionan sólidos, líquidos y gases. Es un horno de cuba, vertical y alto, al cual se le inyecta aire bajo presión para reducir el hierro de sus oxido y evacuarlo de forma líquida. Se puede considerar, también, el alto horno, virtualmente, como una planta química que reduce en forma continua el mineral dehierro. Químicamente se desprende el oxigeno del oxido de hiero existente en el mineral, para liberar el hierro.

En su parte superior existe un gradiente de temperatura de 150°C, y en las regiones inferiores alcanza una temperatura de 2100°C. De manera general está constituido de:
* Equipo de pesaje y descarga de materias primas (carro báscula, grúa pórtico de materias primas, tolvas, etc.)* Equipos de carga en la parte superior del horno (Skips, tolvas, campanas.
* El horno propiamente dicho (tragante, cuba, vientre, etalaje, crisol).
* Equipos para operación de altas presiones (válvulas bleeder)
* Regeneradores de calor (estufas)

La figura 39 presenta los principales equipos involucrados en la operación del alto horno.
En otras palabras, un alto horno es untipo de reactor industrial empleado para la producción de arrabio, el cual se obtiene mediante la fusión reductora de mineral de hierro en presencia de coque o carbón vegetal y fundentes, los cuales son cargados desde la parte superior (Tragante), y en el descenso, son transformados por la acción de los gases ascendentes provenientes de la combustión del carbón con el oxigeno soplado desde lastoberas, obteniendo así la escoria y el arrabio, los cuales se depositan en el fondo del alto horno (crisol) mientras que el polvo y los gases ascienden a lo alto de él.

La carga solida del alto horno, coque o carbón vegetal, mineral de hierro (granulado y/o Sinter) y, eventualmente los fundentes son cribados, pesados y almacenados en silos o tolvas de almacenamiento.

Los silos están preparados ydiseñados de acuerdo con las necesidades para cada carga (carga metálica, coque y fundente). Este material es llevado desde los silos hasta la parte superior del horno a través de un sistema de carros o vagonetas (llamados Skips) que se deslizan sobre rieles.

La carga solida es introducida periódicamente, siendo efectuado por la parte inferior un vertimiento continuo y periódico de líquidos(piquera de arrabio y piquera de escoria), mediante la continúa inyección de aire caliente e hidrocarburos por las toberas, mientras que por la parte superior son removidos los gases y polvos (material particulado).

En el alto horno, se utiliza un sistema de cargue por ciclos (batches) bien definidos, normalmente separados en coque y minerales (mineral de hierro o Sinter). Para la formación deese ciclo, se pesan los materiales que lo componen y se almacenan en silos de espera, hasta el momento de ser enviados y cargados en la parte superior del horno.

En los hornos modernos se utiliza una tolva de pesaje en cada silo de materia prima.

Los equipos de carga del horno son empleados para introducir la materia prima transportada por los Skips, así como para evitar que los gases escapenpor la parte alta del horno. En los hornos pequeños convencionales se utilizan equipos de cargue tipo Mckee (doble campana), permitiendo que se cargue en dos etapas, además de una distribución circular de la carga en el tragante del horno.

Para la operación a alta presión en ocasiones se ha utilizado también un horno de triple campana con algunas modificaciones (esto a nivel internacional).Los Altos hornos más recientes utilizan un sistema tipo Paul Wurth, este sistema ha prevalecido debido a que usa un ducto rotativo que puede tener un ángulo de inclinación variable, lo cual permite una distribución de carga mucho más flexible que los métodos anteriores. La figura 40 muestra estos dos sistemas.

Figura 35 – Diagrama de flujo típico de un alto horno

(c)

Figura 36 – (a)...
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