El horno alto

El Horno Alto
Para obtener hierro a partir de sus minerales, es necesario liberar el oxígeno que le acompaña en los minerales, mediante un proceso llamado reducción. Para realizarlo es necesario un elemento reductor que sea más ávido del oxígeno y que lo separe del hierro, combinándose con aquél.
Hay varias materias que pueden ser reductoras pero es necesario que se encuentre en cantidadessuficientes y que sea barato. El carbono es el elemento químico que cumple todos estos requisitos siendo el constituyente principal del carbón, por ello es el elemento reductor utilizado en siderurgia.
El carbono, en su forma industrial de coque, se mezcla con el mineral, con cuyo oxígeno se combina, transformándose, primero en monóxido de carbono (CO) y luego en dióxido carbónico (CO2).
FeO + C =Fe + CO
FeO + CO = Fe + CO2
Las reacciones de reducción comienzan a desarrollarse a unas temperaturas de cientos de grados pero adquieren una velocidad económicamente alrededor de los 1000º C.
En este proceso de reducción el mineral se va empobreciendo en oxígeno hasta transformarse en hierro esponjoso. Si el proceso continúa, elevándose la temperatura, el hierro esponjoso se carbure y funde,transformandose en arrabio.
Este proceso de obtención de hierro en forma de arrabio en estado líquido a temperaturas superiores a 1500º C se desarrolla en el horno alto.
Existen otros procesos industriales en los que la reducción se realizan a temperaturas inferiores a 1500º C y el producto que se obtiene es el hierro esponjoso o prerreducido. Estos procesos reciben el nombre de reducción directaya que puede utilizarse como reductor el carbón o gases reductores, como el hidrógeno y el monóxido de carbono, obtenidos a partir del gas natural.
Los procesos de reducción directa suponen u pequeño porcentaje del total, por lo que le horno alto sigue siendo de gran importancia.
Es un horno especial en el que tiene lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación química en hierrometálico. Está constituido por dos troncos en forma de cono unidos por sus bases mayores. Mide de 20 a 30 metros de alto y de 4 a 9 metros de diámetro; su capacidad de producción puede variar entre 500 y 1.500 toneladas diarias. La estructura del horno es de acero, reforzada con cercos y revestida interiormente de material refractario con un sistema de enfriamiento.
Instalaciones auxiliares delhorno alto
La inyección del viento
Para el funcionamiento del horno alto es necesario una corriente de gases cuya misión es:
1. Aportar el oxígeno necesario a la combustión del coque
2. Transportar el gas, que en contacto con la carga, producirá las reacciones de reducción de los óxidos.
3. Ceder su calor a las cargas sólidas elevando su temperatura para propociar estas reaccionesLa creación de esta corriente crea varios problemas:
* El viento debe introducirse en el horno a una presión suficientes para que atraviese en pocos segundos (de 3 a 8) todo el horno. Esto se consigue mediante soplantes, cuya función es impulsar un gran caudal de aires (de 2500 m3 a mas de 4000 m3 por minuto) a la presión adecuada (entre 1,5 y 4 kg/cm2).
* Si esta masa se introduce atemperatura ambiente, una gran cantidad del calor producido por la combustión del coque se perdería en calentar el aire, por ello, para evitar esta pérdida, el aire se debe insuflar a la mayor temperatura posible que, según las instalaciones puede variar entre los 900º c y 1100ºC y en algunos se alcanzan los 1300ºC.
El precalentamiento del aire se realiza mediantes estufas, que estan constituidas porun gran conducto vertical o cámara de combustión y un emparrillado de ladrillos refractarios que sirven para almacenar y ceder el calor.
Las estufas funcionan intermitentemente; durante un cierto tiempo, la estufa está en calentamiento quemando gases; cuando los ladrillos refractarios están a la temperatura adecuada, se corta la entrada de los gases de combustión y se hace circular en sentido...