Reducción directa / indirecta

El proceso de reducción directa o indirecta es necesario para remover los óxidos del Fe2O3 y convertirlo al FE (HRD o Fierro esponja) requerido para la aceración.

En la industria siderúrgica, existen dos métodos de reducción del mineral de hierro:

Reducción indirecta: El mineral de hierro es transformado utilizando un alto horno (AH) para obtener arrabio que luego es refinado para producir el acero. Este es el proceso utilizado en los altos hornos.

Reducción directa: Al mineral de hierro, tanto en forma de pellet como en su estado natural, se le extrae el oxígeno para obtener el hierro metálico utilizado para la fabricación del acero.

Reducción indirecta: Alto horno (AH)

Un alto horno es un tipo de horno metalúrgico utilizado para la fundición para producir metales industriales, generalmente arrabio, pero también otros como el plomo o el cobre. La “explosión” (Blast) se refiere al aire de combustión "forzado" o suministrado por encima de la presión atmosférica.

Química del proceso de reducción indirecta

En un alto horno, el combustible (coque), los minerales y el flujo (piedra caliza) se suministran continuamente a través de la parte superior del horno, mientras que se inyecta aire caliente (a veces con enriquecimiento de oxígeno) en la sección inferior del horno a través de una serie de tuberías llamadas toberas, de modo que las reacciones químicas tienen lugar en todo el horno a medida que el material cae hacia abajo. Los productos finales suelen ser las fases de metal fundido y escoria extraídas del fondo, y los gases de combustión que salen de la parte superior del horno. El flujo descendente del mineral y el ascendente de gases de combustión calientes y ricos en monóxido de carbono es un proceso de intercambio de contracorriente y reacción química:

3 Fe2O3 + C –> 2 Fe3O4 + CO
Fe3O4 + C –> 3 FeO + CO
FeO + C –> Fe + CO

El resultado final de la reducción indirecta en el AH se llama arabio. El arabio tiene que pasar por un proceso de refinación para llegar a la calidad requerida.

Reducción directa

El hierro directamente reducido (HDR), también llamado hierro esponja, se produce a partir de la reducción directa del mineral de hierro (en forma de grumos, pellets o finos) mediante un gas reductor o carbono elemental producido a partir de gas natural o carbón. Muchos minerales son adecuados para la reducción directa.

El hierro reducido deriva su nombre del cambio químico que sufre el mineral de hierro cuando se calienta en un horno a altas temperaturas en presencia de gases ricos en hidrocarburos, monóxido de carbono o carbono elemental. La reducción directa se refiere a los procesos que reducen los óxidos de hierro a hierro metálico a temperaturas por debajo del punto de fusión del hierro. El producto de tales procesos de estado sólido se llama hierro directamente reducido (HRD).

El gas reductor es una mezcla de gases, principalmente hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO). La temperatura del proceso es típicamente de 800 a 1200 ° C.

Química del proceso de reducción directa

1. La hemetita se convierte en magnetita por reducción con monóxido de carbono e hidrógeno.

2. La magnetita se convierte en óxido ferroso por reducción con monóxido de carbono e hidrógeno.

3. El óxido ferroso se convierte en hierro esponja por reducción con monóxido de carbono e hidrógeno.