Caca cacacacacaca

La formación de capas de hierro en
reactores de reducción directa♦
Parte II. Cinética de crecimiento
Ubaldo Ortiz,* Juan Aguilar,*
Jorge Berrún**, Ricardo Viramontes***
Abstract
In the direct reduction reactors for iron ores, the
product known as♦ DRI (direct reduced iron) forms
layers that are adhered to the firebrick wall (SiO2Al2O3). In this second part the results of the testsconducted at laboratory and industrial scale were
analyzed and a mechanism for describing the
anchorage and growth of the layers was deduced.
The importance of shear stress was confirmed and
once that this factor was identified a method for
diminishing the adhesion problem was proposed:
The success of this method proves that the chosen
variables were indeed important, and that the
proposedmechanism is correct.
KeyWords: Refractories, direct reduction, layers,
direct reduced iron
INTRODUCCIÓN
En la primera parte de este artículo se presentó la
problemática de la formación de capas de hierro,
llamadas en el ambiente industrial lajas o morros,
en reactores de reducción directa. Se mencionó
también que la formación de ellas generalmente
implica pérdida de disponibilidad de lasplantas
cuando las capas se desprenden y bloquean la salida
del reactor o perturban la calidad del producto, ya
que algunas de ellas son bastante resistentes
mecánicamente.
Quedó de manifiesto el éxito del método
desarrollado para simular la formación de capas
sobre las paredes de los reactores de lecho móvil en
♦

Este trabajo fue ganador del Premio Tecnos 2000 en la
categoría dePublicación Tecnológica/Vinculación
Empresa Grande e Institución, el cual fue entregado en
ceremonia efectuada el 22 de noviembre de 2000 en
CINTERMEX, Monterrey, N. L.

Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12

Micro reactor.

las plantas industriales de reducción directa, ya que
además de las condiciones de temperatura y
esfuerzo normal que en principio eran suficientes
para laformación de capas, se aplicó una carga que
produjo un esfuerzo cortante y que constituye la
diferencia con otros intentos para obtener las capas.
Es esta segunda parte* se presentan los
resultados del análisis estadístico de los resultados
obtenidos con el equipo a nivel laboratorio, en el
que se consideró la temperatura, el esfuerzo normal
y cortante en la interfase pelet-refractario comovariables importantes en la formación de capas. Los
experimentos fueron diseñados para encontrar el
mecanismo de adhesión con el que se inician las
capas. Ya conociendo el mecanismo se
*

Doctorado en Ingeniería de materiales. FIME-UANL.

**

HYLSA

***

HYLSA. Se encuentra actualmente en CEMEX.

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La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte II:Cinética de crecimiento

desarrollaron métodos y equipos para aplicar
tratamientos a los refractarios, de forma que la
adherencia de los materiales procesados, en este
caso hierro metálico o mejor conocido como hierro
esponja, disminuyese significativamente.
También se obtuvo un modelo cinético para el
crecimiento de la capa en función del esfuerzo, el
tiempo, y la temperatura. A continuacióndescribimos el sistema a estudiar.
LA CONSISTENCIA
FORMADAS

DE

LAS

Por experiencia en el briqueteado en la planta
piloto de HYLSA, se sabe que el hierro esponja
fluye plásticamente y disminuye su porosidad a
temperaturas por encima de los 650°C y se
compacta con una presión mayor de 1000 Kg/cm2.
Por lo tanto este fenómeno debe ocurrir en los
puntos de contacto entre pelets ypared de
refractario. En la tabla I se muestran la porosidad y
análisis químico de los ladrillos refractarios. La
porosidad del hierro esponja en promedio es del
60%.

CAPAS

Ahora se sabe con certeza que el esfuerzo
cortante juega un papel importante en la formación
de capas. La comparación efectuada entre las capas
industriales y las de laboratorio confirman que
aspectos difusionales...