Determinación de parámetros para obtención de acero a partir de un mineral de magnetita (2023)
Spa: Este trabajo expone los resultados de la investigación sobre la evaluación y análisis del comportamiento metalúrgico de un mineral de hierro de tipo magnetita a disponibilidad de la empresa Acerías PazdelRío S.A., proveniente de Tesalia departamento del Huila, Colombia, con el fin de determinar los parámetros óptimos en el proceso combinado de reducción directa y fusión. Para el desarrollo de esta investigación se realizaron en primera instancia una serie de ensayos de reducibilidad en Horno Tipo Linder y fusión en horno de inducción de crisol abierto (atmosférico) al mineral prerreducido obtenido de los ensayos de reducibilidad para así poder evaluar el rendimiento metálico en conjunto con un análisis químico a los prerreducidos y metales obtenidos. Posteriormente se evaluaron diferentes parámetros en la reducción directa y fusión de prerreducido y chatarra para obtención de acero en planta piloto de Calcinación-Fusión (Horno Rotatorio y Horno Eléctrico de Arco), evaluando la reducibilidad de 6 mezclas de mineral de hierro de magnetita con dos tipos de carbones (Medio Volátil y Térmico) a tres diferentes relaciones de carbono fijo/Hierro (Cf/Fe) 0,38-0,41-0,44 en las mezclas, además de la adición de piedra caliza. Las mezclas con medio volátil fueron sometidas a una temperatura de reducción de 1100°C durante 3 horas mientras que las mezclas con carbón térmico fueron sometidas a una temperatura de reducción de 1000°C durante 4 horas. En la etapa de fusión en las pruebas piloto se realizaron 6 fusiones, evaluando el rendimiento metálico de los prerreducidos de los 6 escenarios en los ensayos de reducción junto con chatarra. Finalmente se realizó un diseño básico del proceso de reducción directa mediante horno rotatorio. Los ensayos de reducibilidad muestran que para obtener el 80% de hierro total requerido para ser usado en horno eléctrico se requiere usar mínimo una cantidad de carbón que cumpla con la relación carbono fijo-hierro (Cf/Fe) de 0,37 con una temperatura de reducción de 1000°C y un tiempo de permanencia de 4 horas. Al fundir en horno de inducción el prerreducido con un 80% de hierro total se obtuvo un rendimiento metálico del 89% y el metal obtenido cuenta con un 85% en hierro. Durante las pruebas de reducción-fusión con la acción combinada de horno rotatorio-horno de arco eléctrico se encontró durante la etapa de fusión un mejor rendimiento metálico en las fusiones dónde se usó en la carga prerreducido obtenido usando como agente reductor carbón medio volátil en comparación con los rendimientos en la fusión del prerreducido obtenido usando como agente reductor carbón térmico. El mejor rendimiento metálico fue del 88% en el cual se usó prerreducido obtenido al usar carbón medio volátil con Cf/Fe = de 0,44; fundiendo una carga con una proporción de 25% de prerreducido y 75% de chatarra. Los metales obtenidos en el horno eléctrico cuentan con porcentajes de hierro entre el 99,2% y 99,7% con contenidos de carbono entre 0,14% y 0,005%. La estimación de costos de producción de prerreducidos usando carbón medio volátil demuestra una factibilidad económica debido a que los costos producción de prerreducido por tonelada son menores que el costo por tonelada de la chatarra proyectado para el 2023.