reacciones quimicas en la siderurgia

7/23/2019 reacciones quimicas en la siderurgia

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IMPACTO DE LAS

REACCIONESQUIMICAS EN LA

INDUSTRIA DE LA

SIDERURGICA


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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

#$%$&%'


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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.


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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


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INTRODUCCIN

C()*+)-(


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%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(


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d0 $O(ITOREO E( &A I('TA&ACIO( DE *(A %&A(TA..............................................22

CO(C&*'IO(E'......................................................................................................................23

&O'ARIO................................................................................................................................24

;I;&IORA5IA.........................................................................................................................26


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IMPACTO DE LAS REACCIONES !UIMICAS EN LA INDUSTRIA

SIDER"RGIA

I. SIDERURGIAEs la etalurgia de las aleaciones de 5e y C


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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


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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


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&. 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


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G34 N&: D;39 -+ 0 (/*+)45) -+0 > -+ 4(=


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@. SINTERIZACIN

@. .M*+31 239

5inos de ineral de 6ierro: que entra en .ora de pellet0 &a 6eetita


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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;


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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


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El arrabio: aleaci"n de 6ierrocarbono


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ineral


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B. REDUCCION DIRECTA Es producida por la reducci"n de carbono, desde los HJJJ QC 6asta los HJJ QC


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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


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.& 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


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%erodo de soplado: HK inutos

Esquea del proceso de o!idaci"n

&a cantidad de acero en porcentaje que se obtiene:

C


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' 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


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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


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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


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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 =


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&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


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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


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CONCLUSIONES

&os inerales que llegan a la instalaci"n de sinteri1acion con ipure1as


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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


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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


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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

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