Practica Alto Horno Y Aceria

Práctica AH y Acería

1. Calcule la composición de los gases al hacer reaccionar C con aire enriquecido al 50% de O2(g) a 850°C.
A partir del diagrama de Ellingham se tiene que la razón CO/CO2 es 9.95.
Se puede por lo tanto plantear el siguiente sistema de ecuaciones considerando como referencia 1 mol de O2(g).

2. Considere una operación simplificada de conversión en la cual se debeconvertir un arrabio con 4.1% C y 1.2 % Si. Considerando que el 1.75% del Fe se oxida, calcule justificadamente la cantidad de CaCO3 que se debe agregar por tonelada de arrabio a convertir.
Considerando como base de cálculo 1 Ton de arrabio se tiene que los componentes del arrabio son:
41 kg de C
12 kg de Si
947 kg de Fe
La oxidación determina que 16.57 kg de Fe formarán FeO o Fe2O3 y los 12kg de Si formarán SiO2, por lo tanto las especies que pasan a la escoria son:
21.32 kg de FeO o 23.69 kg de Fe2O3 y 25.71 kg de SiO2
La composición de esta mezcla de óxidos se indica con el punto A en el siguiente diagrama y que corresponde a una razón SiO2/Fe2O3 = 25.71/23.69 = 1.085 (52% SiO2, 48% Fe2O3)
La selección de la composición objetivo corresponde al punto B que está al centro de unárea de temperatura líquidus de 1300°C. El contenido de SiO2 corresponde a 37.5%, por lo tanto se tiene:
25.71/mEsc = 0.375 con lo cual, mEsc = 25.71/0.375 = 68.56 kg. A partir de este valor se puede calcular la cantidad de CaO.
68.56 = 25.71+23.69+mCaO mCaO = 68.56-25.71-23.69 = 19.16 kg.
La masa de CaCO3 es por lo tanto 19.16/[PM(CaO)]*[PM(CaCO3)]=34.19 kg de CaCO3.
3. Después dedescarburizar un acero soplando O2 a 1600ºC el acero contiene 0.041%C (410 ppm o 41 milésimas) y el porcentaje de (%O)Fe correspondiente al equilibrio con esa cantidad de C. Calcule el volumen de CO que se desprende del baño al enfriarse hasta la temperatura de fusión de Fe (1535ºC) si no se desoxida con algún elemento desoxidante. Compare este volumen con el volumen del acero ((Fe) = 7.2 ton/m3). ¿Quériesgo se corre si no se “calma” el acero? (acción de desoxidar).




4. Considere la producción de arrabio en un Alto Horno donde se reduce una mezcla de mineral y pellets con la siguiente composición y proporción.

Fe3O4 Fe2O3 SiO2 Al2O3 MnO CaO
Pellets (60%) 48 38 7 3 1 3
Mineral (40%) 35 38 16 10 1 0

Calcule para la producción de 1 tonelada de arrabio:
a) Coke necesario sabiendoque el requerimiento de reducción representa un 82% del total de carbón.
b) El viento enriquecido a un 35% de O2 insuflado en el Alto Horno sabiendo que a la salida la razón CO2/(CO+CO2) es de 0.54 y la eficiencia de O2 de un 98%.
c) Composición de los gases
d) Adición de fundente siendo éste una mezcla de composición de 55% de CaO y 45% de Al2O3. Justifique su respuesta a partir del diagrama defases adjunto.
e) Recalcule la composición de los gases considerando que el fundente es CaCO3.

Pauta de corrección: cada punto corresponde a 25%

Considerando como base de cálculo 1 Tonelada de mezcla cargada al AH se tiene:

a) Las reacciones de reducción se pueden representar por el siguiente esquema:
FexOy + C = CO / CO2
Fe3O4 Fe2O3
60% 48 38
40% 35 38
Masa (kg) 428 380Total
Masa Fe (kg) 309.7 265.8 575.5
Moles Fe 1 848.4 2 379.5 4 227.9
Moles de C Necesarios para conversión a 100% de CO 7 393.7 7 138.4 14 532.0
Moles de C Necesarios para conversión a 100% de CO2 3 696.8 3 569.2 7 266.0
Masa de C Necesarios para conversión a 100% de CO (kg.) 88 723.8 85 660.6 174 384.4
Masa de C Necesarios para conversión a 100% de CO2 (kg.) 44 361.9 42 830.3 87 192.2

Luegopara producir 575.5 toneladas de Fe se requieren entre 87.2 y 174.4 Toneladas de C. Esto equivale para 1 tonelada de Arrabio a una cantidad entre 151.51 y 303.02 kg. de C. Considerando que el requerimiento calculado es el estequeométrico y éste representa un 82% del total, se requieren entre 185 y 370 kg de C por tonelada de arrabio.

b) Como primera aproximación al problema complejo de las...