metalurgica

EJERCICIOS DE SIDERURGIA

1) Problema: Balance de Materiales Alto Horno
Se carga un alto horno con mineral de hierro, caliza y coque con los siguientes Análisis:

Análisis en % (Peso)
Material
Fe2O3
SiO2
MnO
Al2O3
H2O
C
CaCO3
Mineral hierro
80
12
1
3
4


Caliza

4


1

95
Coque

10



90


El análisis del arrabio producido es:

C: 4%
Si: 1,2 %Mn: 1 %
Fe: 93,8%

Se utilizan 1750 Kg. de mineral de hierro y 500 Kg. de piedra caliza por cada tonelada de arrabio producido. El volumen de los gases de salida por tonelada de arrabio es 4200 m³. Su composición es:
Gases de salida:

CO: 26%
CO2: 12%
H2O: 4%
N2: 58%


Calcular:
A) La cantidad de coque utilizado por tonelada de arrabio
B) Composición de la escoriasuponiendo que el hierro entra en la arrabio
Como Fe2O3
C) Consumo de aire (m³) por tonelada de arrabio

Resolución:

A) Se toma como base una tonelada de arrabio






A) Balance carbón:
C (en coque) + C (p. Caliza) = C (arrabio) + C (como CO2 + CO en gases de salida)


0,075. X + 4,75 = 3,333 + 71,25
X = 69,833 / 0,075 ⇒ 931 Kg coque / tonelada arrabioB) Composición escoria:
Componentes escoria: Fe2O3; SiO2; MnO; Al2O3; CaO
Balance Fe2O3
Fe2O3 (en mineral hierro) = Fe2O3 (en escoria) + Fe2O3 (hierro en arrabio calculado como Fe2O3) Fe2O3 (en escoria) = 1400 – 1340 = 60 kg

Balance SiO2
SiO2 (en mineral hierro) + SiO2 (en caliza) + SiO2 (coque) = SiO2 (escoria) + SiO2 ( Si en arrabio calculado como SiO2)
SiO2 (escoria) = 210 + 20 +93,1 – 25,7 = 297,4 Kg.

Balance MnO
MnO (mineral hierro) = MnO (escoria) + MnO (Mn en arrabio calculado como MnO)
MnO (escoria) = 17,5 – 12,9 = 4,6 Kg.
Balance Al2O3
Al2O3 (mineral hierro) = Al2O3 (escoria)
Al2O3 (escoria) = 1750. 0,03 = 52,5 Kg
Balance CaO
CaO (caliza) = CaO (escoria)
CaO (escoria) = 500. 0,95. (56 / 100) = 266 Kg.

Composición escoria:
Fe2O3 → 60 Kg.8,82 %
SiO2 → 297,4 Kg 43,70%
MnO → 4,6 Kg 0,67%
Al2O3 → 52,5 Kg 7,71%
CaO → 266 Kg 39,10%
680,5 Kg 100,00%


C) Consumo aire (m³ / tonelada de arrabio)


N2 (aire) = N2 (gases salida)

Consumo de aire = 2436. (100 / 79) = 3038,5 m³ / ton. de arrabio2) Cálculos de lecho de fusión


X mineral → → arrabio
Y fundente → → escoria
Coque→ → polvos
Aire → → gases


A) Balance químico del hierro

Fe (mineral)+Fe (fundente)+Fe (coque)=Fe (arrabio)+Fe (escoria)+Fe (polvos)
Fe (mineral)=Fe (arrabio)+Fe (polvos)
→ Fe(mineral) = WFe2O3. 2Fe/Fe2O3 = 0,7X. 2(56)/160=0.479X
→ Fe (polvos) = “ = 100. 2 (56)/160=70
→ Fe (arrabio) = (0,95) (1000)=950
Reemplazando = 0,49X = 950+70

B) Condición de basicidad de las escoria :

-balance químico de la sílice:

SiO2 (mineral)+SiO2 (fundente)+SiO2 (coque)=SiO2 (arrabio)+SiO2 (escorias)+SiO2 (polvos)
(0,15)(2082) + (0,05) Y+(0.07)(1000)=14 . 60/28 + SiO2 (escorias) + 100
SiO2 (escoria) = 0.05Y + 252.3

Balance químico de los óxidos básicos:
oxido
mineral
fundente
coque
CaO
0,03 . 2082
0,49Y
0,005 . 1000
MgO
(0,01 . 2082) . 1,14
(0,025Y) . 14
(0,005 . 1000) . 1,4
MnO
(0,02 . 2082) . 0,8


∑mo
125 + 0,525 + 12

∑MO= 0,525Y...