tarea piro

72.02 INDUSTRIAS I

Metodología problemas: AH – LD - HE

Fecha: 2/2012

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

Material
Mineral hierro
Caliza
Coque

Fe2O3
80

SiO2
12
4
10

Análisis en % (Peso)
MnO
Al2O3
1
3

H2O
4
1

C

CaCO3
95

90

El análisis delarrabio 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 escoria suponiendo que el hierro entra en la arrabio
como Fe2O3
C) Consumo de aire (m³) por tonelada de arrabio

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Metodología problemas: AH – LD - HE

Fecha: 2/2012

Resolución:
A) Se toma como base una tonelada de arrabio
Mineral hierro, 1750 Kg
(80% Fe2O3; 12% SiO2;
1% MnO; 3% Al2O3; 4% H2O )

Gas salida, 4200 m³
(26% CO; 12% CO2;
4% H2O; 58% N2)Piedra Caliza, 500 Kg
(95% CaCO3; 1% H2O;
4% SiO2)

Alto
Horno

Coque
(10% SiO2; 90% C)
Aire
(79% N2)

(Fe2O3, SiO2, MnO,
Escoria Al2O3, CaO)
Arrabio, 1000 kg (4% C; 1,2% Si;
1% Mn; 93,8% Fe)

A) Balance carbón
C (en coque) + C (p. Caliza) = C (arrabio) + C (como CO2 + CO en gases de salida)
Como C + ½ O2
C + O2

CO
CO2

nC = nCO + nCO2 = 48,75 + 22,5
= 71,25 Kg C

CoqueP. caliza

Arrabio

0,9. X
12

0,95 . 500 . 12
100
12

=

+

Gases salida

0,04 . 1000
12

(Peso atómico C=12) (Peso molecular CaCO3 = 100)

+

71,25

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Fecha: 2/2012

0,075 . X + 4,75 = 3,333 + 71,25
X = 69,833 / 0,075 ⇒

X = 931 Kg coque / tonelada arrabio

B) Composición escoria
Componentesescoria: 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)

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Fecha: 2/2012

CaO (escoria) = 500 . 0,95 . (56 / 100) = 266 Kg.Composición escoria
Fe2O3
SiO2
MnO
Al2O3
CaO

60 Kg.
297,4 Kg.
4,6 Kg.
52,5 Kg.
266 Kg.
680,5 Kg.

8,82 %
43,70%
0,67%
7,71%
39,10%
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 arrabio

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Fecha: 2/2012

Problema:Determinación de Oxígeno necesario en Convertidor LD
Enunciado:

Convertidor: Capacidad 180 tons. Carga metálica.
70 % Arrabio
30% Chatarra
Características Arrabio – Acero

Arrabio
Acero

C (%) Si (%) Mn (%) P (%) S (%) T (ºC)
4,30
1,20
1,00
0,10 0,03 1370
0,06
0,00
0,20
0,015 0,015 1620

Características Proceso
•
•
•

Humos: 90% CO y 10% CO2
8 Kgs. de O2/ton arrabio se consumenen la formación de óxidos de
hierro.
Pureza O2: 99.5%

Otros datos: Pesos Atómicos

C
12

O
16

Si
28

Mn
55

P
31

Fe
56

Determinar: Necesidades de O2 para obtener el acero

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Fecha: 2/2012

Resolución:
1) Eliminación del Carbono:
C arrabio – C acero = 4,3% – 0,06 %= 4,24 %
4,24 % x (1000 kg/100) = 42,4...