reacciones quimicas en la siderurgia
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
1/31
1
IMPACTO DE LAS
REACCIONESQUIMICAS EN LA
INDUSTRIA DE LA
SIDERURGICA
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
2/31
2
UNIVERSIDAD NACIONAL JOS FAUSTINO SNCHEZ CARRIN
FACULTAD DE INGENIERA AGRARIA, IND. ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL
E.A.P. INGENIERA AMBIENTAL
ASIGNATURA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
TRABAJO N
TEMA: IMPACTO DE LAS REACCIONES !UIMICAS EN LAINDUSTRIA SIDER"RGIA
PROFESOR: SEGUNDO ALBERTANO PARRERA ESPINOZA
ALUMNOS:
ALOR ALVARO, SHARON SUSSETH
BAILON CIPRIANO, DEISY MARIA
SANTILLAN PALACIOS DEBORAH
VENTOCILLA FERRER, HELEN YAIRZA
CICLO: IV
#$%$&%'
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
3/31
3
DEDICATORIA:
El presente trabajo va dedicado a nuestrospadres, que nos guan por el sendero de la
vida y a Dios por estar siepre con nosotros.
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
4/31
4
PRESENTACION
El presente trabajo que se e!pone a continuaci"n trata sobre #I$%ACTO DE &A'
REACCIO(E' )*I$ICA' E( &A I(D*'TRIA 'IDER+RIA-, en cuanto al tea espec.ico
se describir/ los conceptos previos0
El trabajo es presentado al pro.esor 'egundo Albertano %arrera Espino1a y a nuestros
copa2eros de cuarto ciclo de la escuela de Ingeniera Abiental de la *niversidad (acional
#3os4 5austino '/nc6e1 Carri"n-7 con la .inalidad de apliar nuestros conociientos con
respecto al tea a tratar0
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
5/31
5
INTRODUCCIN
C()*+)-(
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
6/31
6
%RE'E(TACIO(.........................................................................................................................4
I(TROD*CCI8(........................................................................................................................5
I$%ACTO DE &A' REACCIO(E' )*I$ICA' E( &A I(D*'TRIA 'IDER+RIA..................8
I0 'IDER*RIA.......................................................................................................................8
II0 &A I$%ORTA(CIA I(D*'TRIA&.......................................................................................8
III0 E& ACERO.......................................................................................................................9
I90 %RI(CI%A&E' $I(ERA&E' DE IERRO.......................................................................9
90 %ROCE'O DE 'E%ARACI8( DE& $I(ERA& DE IERRO.............................................10
A0 %elleti1acion...................................................................................................................10
;0 Coqui1aci"n....................................................................................................................11
ulla................................................................................................................................... 11
%roceso de elaboraci"n del coque...........................................................................................11
C0 'interi1acion...................................................................................................................12
9I0 %ROCE'O DE RED*CCIO( ....................................................................................14
9II0 A&TO OR(O............................................................................................................14
A0 RED*CCIO( I(DIRECTA............................................................................................15
;0 RED*CCIO( DIRECTA................................................................................................16
9III0 %ROCE'O' DE ACERACIO(
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
7/31
7
d0 $O(ITOREO E( &A I('TA&ACIO( DE *(A %&A(TA..............................................22
CO(C&*'IO(E'......................................................................................................................23
&O'ARIO................................................................................................................................24
;I;&IORA5IA.........................................................................................................................26
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
8/31
8
IMPACTO DE LAS REACCIONES !UIMICAS EN LA INDUSTRIA
SIDER"RGIA
I. SIDERURGIAEs la etalurgia de las aleaciones de 5e y C
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
9/31
9
Donde el Carbono se encuentra en una proporci"n enor al H,NL0 *na aleaci"n es un
producto 6oog4neo de propiedades et/licas copuesto por dos o /s eleentos, uno de los
cuales, al enos, debe ser un etal0 El Carbono deterina las propiedades, y por lo tanto, los
posibles usos del aterial0 El ineral de ierro se encuentra en la naturale1a en .ora de
"!ido, por lo tanto su conversi"n a 6ierro puro o et/lico para luego .abricar acero, requiere
de un proceso inverso a la o!idaci"n, llaado Reducci"n0
IV. PRINCIPALES MINERALES DE HIERRO
El 6ierro se encuentra presente en la naturale1a en .ora de "!idos,6idr"!idos,carbonatos,
silicatosysul.uros0 &os /s utili1ados por la siderurgia son
los "!idos,6idr"!idosycarbonatos0
T/0 N L(1 23)420+1 56-(1 -+ 7+33(
O8IDOSeatita 5eMO O!ido .4rrico
$agnetita 5eO O!ido .erroso.errico
Ilienita FeTiO3
O!ido de 6ierrotitanio
&ionita 5eO
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
10/31
10
V. PROCESO DE SEPARACIN DEL MINERAL DE HIERRO
%ara .abricaci"n del acero el 6ierro no se puede utili1ar en su .ora que es obtenido en las
inas, pasa por dos procesos de separaci"n:
I9)*45):Consiste en 6acer pasar las rocas por un cilindro iantado de odo que aquellas que
contengan ineral de 6ierro se ad6ieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas,
que precipitan en un sector aparte0 El inconveniente de este proceso reside en que la
ayora de las reservas de inerales de 6ierro se encuentra en .ora de 6eatita, la cual
no es agn4tica0 S+2345) 2(3 -+)1--:
'e suergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad interedia entre la ganga
y el ineral de 6ierro0 El inconveniente de este 4todo es que el ineral se 6uedece
siendo esto perjudicial en el proceso siderrgico0
. PELLETIZACION
'e inicia con la preparaci"n de la ateria pria procedente de la ina el cual debe ser
6oogenei1ado para tener unbuen comportamiento de calidad en los pasos sucesivos.
.. P3(4+1( -+ +0/(345) -+ 2+00+*1 El prier paso es el olino de roca, donde se introduce la ina aplastada junto con el
agua0 &uego pasa a un olino que cuenta con rodillos trituradores gigantes de HJc de
di/etro y KHc de largo, al tiepo que da vuelta los rodillos el ineral se polvori1a
6asta convertirse /s .inos0 &a e1cla aguada atraviesa el prier conjunto de separadores agn4ticos
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
11/31
11
&. CO!UIZACIN
Es el proceso de trans.oraci"n de carb"n a coque0 'e clasi.ica segn su contenido de
carbono, por el grado de trans.oraci"n que 6an e!perientado en su proceso y por el uso
al que se adaptan en, este caso se utili1ara el carb"n ineral0 &a escala /s recoendada
establece cuatro clases:
Antracita ulla
Turba &ignito.
&. H
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
12/31
12
G34 N&: D;39 -+ 0 (/*+)45) -+0 > -+ 4(=
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
13/31
13
@. SINTERIZACIN
@. .M*+31 239
5inos de ineral de 6ierro: que entra en .ora de pellet0 &a 6eetita
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
14/31
14
Al ineral de 6ierro obtenidos en .ora de pellets y otros aterias prias junto
con el carb"n entran a un 6orno rotatorio, en el interior est/ cubierto de aterialre.ractario debido a las altas teperaturas que soportan pierden o!geno0
$ineral de 6ierro Ucoque U .undentes U otros V snter
F;
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
15/31
15
CO$%O(E
(
agloerant
e 5OR$A %elotita Irregular
%RO%IEDA
DE'
Denso,
buenaresistencia
al
anipuleo
%oroso y .r/gil, baja
resistencia al anipuleo
&*AR DE
5A;RICACI
8(
$ina 'iderrgica
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
16/31
16
El arrabio: aleaci"n de 6ierrocarbono
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
17/31
17
ineral
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
18/31
18
B. REDUCCION DIRECTA Es producida por la reducci"n de carbono, desde los HJJJ QC 6asta los HJJ QC
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
19/31
19
c6orros de agua al acero, de esta .ora el espesor solidi.icado auenta 6asta la
obtenci"n de un producto s"lido0
Desbastes planos, destinados a la .abricaci"n de c6apas0 Desbastes de secci"n cuadrada, destinados a la .abricaci"n de per.iles y carriles0 %alanquillas de secci"n cuadrada, /s peque2os que los desbastes de secci"n
cuadrada destinados a la secci"n de redondos0 &ainaci"n del acero en caliente
6atarraolada contina
alanquillaRD
rno cuc6ara
orno El4ctrico
abr"n
orno deecalentaientoTren de alabr"n
$esa de en.riaiento Tren de barrasorno de
recalentaiento
ra la venta
abilla en rollos
orno derecalentaientora la ventaabillas$esa de
en riaientoTren de barras
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
20/31
20
.& LAMINACIN
.&. LAMINACIN DEL ACERO EN CALIENTE
*na ve1 obtenido el acero, en colada continua, se soete a un proceso de lainaci"n
para darle la .ora y caractersticas ec/nicas adecuadas0 &os desbastes obtenidos en lacolada se pasan a los trenes de lainaci"n de acabado0
.&. & LAMINACIN DEL ACERO EN FRO
Tiene lugar a teperatura abiente, se eplea cuando el espesor de la c6apa requerido
es uy peque2o y se precisa un buen acabado super.icial0
&as bobinas lainadas en caliente salen con una capa super.icial de "!ido, cascarilla,
que 6ay que eliinar antes de la lainaci"n en .ro para evitar de.ectos super.iciales
iportantes0 %ara ello, se 6ace pasar la c6apa por unos rodillos que agrietan la
cascarilla .acilitando la acci"n lipiadora de un /cido0 &uego se lava con agua, se seca y
se recubre con una capa de aceite protectora0
&a lainaci"n en .ro provoca cabios iportantes en la estructura interna del acero de
odo que disinuye su capacidad de de.oraci"n0 %ara recuperar la estructura interna,
se le soete a un proceso de recocido consistente en calentar el aterial, antenerlo a
esta teperatura durante un tiepo y en.riarlo luego de .ora controlada0
I>0 PROCESOS DE ACERACION
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
21/31
21
%erodo de soplado: HK inutos
Esquea del proceso de o!idaci"n
&a cantidad de acero en porcentaje que se obtiene:
C
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
22/31
22
' V J,JJK L ' V J,J a H L
% V J,JJK L % V H,N a M,M L
En abos casos, se utili1a un aparato llaado $e1clador que tiene la .inalidad de
6oogenei1ar las cargas de arrabio, provenientes de di.erentes A, anteniendo la
teperatura y con posibilidad de agregar eleento quicos para correcciones0
5A'E' DE& CO(9ERTIDOR ;E''E$ER
+3 E*2.:O!idaci"n y escori.icaci"n: Duraci"n \ K in0
El aire insu.lado, atraviesa la asalquida, E& O coien1a o!idando al 'i y al $n y terina por el C0 %riero se o!ida el
5e0
Fe+
1
2O
2 FeO+64Kcal(Exotermico)
Este 5eO, reacciona con el 'i y el $n:
Mn+FeOMnO+Fe+26Kcal
Si+2 FeOSiO
2+2 Fe+66Kcal
El 'iOy el $nO, pasan a la escoria, que sobrenadan en .ora de silicatos0
SiO
2+FeOSiO
2Fe+6 KKcal
S iO
2+MnOSiO
2FMn+8KKcal
'i la cantidad de slice 'iO por la
o!idaci"n del 'i contenido en el arrabio no es su.iciente, pasa a la escoria la slice
del revestiiento del convertidor0 Estas reacciones levantan la teperatura del ba2o y
se pasa a la segunda etapa0
& - E*2:O!idaci"n del C
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
23/31
23
Dada la alta teperatura del ba2o,
coien1a a quearse el C0
C+FeOCO+Fe35Kcal
As se eliina el C0 Este proceso se
reali1a con absorci"n de calor0
El CO que se produce, genera una
.uerte ebullici"n del etal y al salir a la super.icie se quea con el aire atos.4rico,
.orando CO0 Al .inali1ar la descarburaci"n, la asa et/lica se 6ace /s densa y
con una ebullici"n violenta indica la .inali1aci"n de la conversi"n0 'e contina
insu.lando aire 6asta que el contenido de C se reduce a un J,JL y el ba2o se cala0
@+3 E*2: Colado de escoria y agregados: Duraci"n \ in0
'e suspende la entrada de aire ya que
si lo continuaos insu.lando y al 6aber poco C, se coen1ara a o!idar el propio 5e a
5eO, con las consiguientes p4rdidas de etal0 'e lleva al Convertidor a la posici"n
6ori1ontal para reali1ar la deso!idaci"n y la carburaci"n del acero0 'e eliina el O en
e!ceso disuelto coo 5eO, agregando
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
24/31
24
2PF e
2+5 FeOP
2O
5+11Fe+400Kcal
El an6drido .os."rico reacciona con la cal que se agrega:
P O4 2C a2
P2
O5+3CaO
Este .os.ato tri c/lcico va a la escoria0 En este proceso, el CaO, tabi4n escori.ica a los
silicatos de 5e y $n0 El a1u.re, se encuentra coo sul.uro, se eliina con el CaO:
S Fe+CaOSCa+Fe+5Kcal
Es un 6orno siilar al del procediiento ;esseer, pero su revestiiento re.ractario esde car/cter b/sico0 'e eplea arrabio con contenido elevado de ."s.oro y bajo contenido
de silicio0 En abos procediientos el nitr"geno del aire proporciona al acero obtenido
una cierta .ragilidad con el tiepo, lo que se denoina envejeciiento del acero0 B ya
coo producto .inal pasa por la colada y lainaci"n obteniendo acero0
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
25/31
25
IMPACTOS POR LA INDUSTRIA SIDERURGICA
PROCESOS !UE MINIMIZAN LA CONTAMINACION PRODUCIDA POR LA
PRODUCCION DE ACERO
. C()*3(0 -+ +91()+1 -+ -+ ;1+1 2(0(1 4()*9))*+1
'e puede reducir la containaci"n atos.4rica ediante el uso de equipos especiales que
eliinan el polvo seco, separan los gases y recuperar los quicos valiosos
E =
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
26/31
26
&a ayora de las tecnologas est/n basadas en la absorci"n del 'OM a trav4s de
reacciones /cidobase sobre di.erentes ateriales secos o 6edos 0
ADSORBENTES Y CATALIZADORES
AD'OR;E(TE'0 &a utili1aci"n de carb"n activado surge coo una nueva alternativa
.rente a las convencionales0
CATA&IADORE'0 &a o!idaci"n del 'OMy la consiguiente obtenci"n de /cido sul.rico
atrae la atenci"n dentro del capo de la cat/lisis0
E0 3+440+ -+ CO
El CO puede convertirse en el punto de partida de la .abricaci"n de gasolina, etanol o
casi cualquier otro tipo de cobustible lquido0
A partir del CO se puede obtener toda una serie de quicos: alquitr/n ineral, aceites
livianos crudos
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
27/31
27
Acciones Correctivas: 'elecci"n del 'itio
&a ubicaci"n puede causar probleas de containaci"n atos.4rica en el /rea local 0 &a ubicaci"n puede agravar los probleas que se relacionan con los desec6os s"lidos
del /rea0 *bicaci"n cerca de un 6/bitat .r/gil: anglares, esteros, 6uedales , arreci.es de coral
, etc0 *bicaci"n junto a un ro, causando su eventual degradaci"n 0
4. ADMINISTRACIN Y CAPACITACIN EN LA INSTALACIN DE UNA PLANTA
'e debe dar apoyo institucional a los proyectos de acero, para asegurar el anejo
e.iciente de las estrategias de control de la containaci"n y de reducci"n de los
desperdicios, y para reducir al nio el ipacto negativo potencial, sobre la calidad del
aire y el agua, a causa de la ./brica0
(oras de salud y seguridad abiental para la planta
%rovisiones para prevenir y reaccionar a los gases peligrosos %rocediientos para liitar la e!posici"n al peligro del ruido y el calor e!cesivo0 Capacitaci"n peranente sobre salud y seguridad en la planta0
B
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
28/31
28
CONCLUSIONES
&os inerales que llegan a la instalaci"n de sinteri1acion con ipure1as
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
29/31
29
GLOSARIO
A. A33/(:
El 33/(es un producto interedio del proceso de.undici"nde
las enasdel 6ierrotratadas con coque coo cobustible y cali1a coo.undente0
Tabi4n se 6an usado coo cobustibles elcarb"n vegetaly laantracita0 'e obtienecoo aterial .undido en un alto 6ornoediante reducci"n del ineral de 6ierro0 'e
utili1a coo ateria pria en la obtenci"n del acero en los 6ornos siderrgicos0
G);
&a;);es el aterial que se descarta al e!traer la ena de unyaciiento de ineral,
por carecer de valor econ"ico o ser deasiado costoso su aprovec6aiento0 Es posible
que un ineral que se considere ganga en un yaciiento sea de inter4s en otro, o que la
ejora en las t4cnicas e!tractivas o los usos industriales 6aga rentable el procesaiento
de ateriales anteriorente considerados ganga0
B. M+)
*na 9+)de un eleento quico, generalente unetal, es unineraldel que se
puede e!traer aquel eleentoporque lo contiene en cantidad su.iciente para poderlo
aprovec6ar0 As, se dice que un ineral es ena de un eleento quico, o /s
concretaente de un etal, cuando ediante un proceso de e!tracci"n a base
deinerase puede conseguir ese ineral a partir de unyaciientoy luego,
ediante etalurgia, obtener el etal a partir de ese ineral0
C. E14(3
&as +14(31son unsubproductode la.undici"nde laenapara puri.icar losetales0 'e
pueden considerar coo una e1cla de "!idos et/licos7 sin ebargo, pueden
contenersul.uros de etal y/toos de etal en .ora de eleento0 Aunque la escoriasuele utili1arse coo un ecaniso de eliinaci"n de residuos en la .undici"n del etal,
https://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_(metalurgia)https://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Coquehttps://es.wikipedia.org/wiki/Calizahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fundentehttps://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_vegetalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Antracitahttps://es.wikipedia.org/wiki/Alto_hornohttps://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_geol%C3%B3gicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mineralhttps://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Mineralhttps://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Miner%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_geol%C3%B3gicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Subproductohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_(metalurgia)https://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sulfurohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_(metalurgia)https://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Coquehttps://es.wikipedia.org/wiki/Calizahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fundentehttps://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_vegetalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Antracitahttps://es.wikipedia.org/wiki/Alto_hornohttps://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_geol%C3%B3gicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mineralhttps://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Mineralhttps://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Miner%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Yacimiento_geol%C3%B3gicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Subproductohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_(metalurgia)https://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sulfurohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo -
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
30/31
30
tabi4n pueden servir para otros prop"sitos, coo ayudar en el control de la teperatura
durante la .undici"n y inii1ar la reo!idaci"n del etal lquido .inal antes de pasar al
olde0
D. A0+4()+1
Es una cobinaci"n de propiedades et/licas, que est/ copuesta de dos o /s
eleentos et/licos0 &as aleaciones est/n constituidas por eleentos et/licos coo 5e
-
7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia
31/31
Aleaciones 5eC con C ] M,H L7 pueden ser counes o bien aleados, en la actualidad
uy utili1ados en toda las industrias en sus aquinarias pesadas0
BIBLIOGRAFIA
CA&&E3A, 30: $ateriales de Construcci"n, n0HG, pp0 HHK