MX2010013382A - Proceso y dispositivo para producir arrabio o precursores liquidos de acero. - Google Patents

Abstract

Un proceso para producir arrabio o productos de acero primarios líquidos en una unidad de fundición (1), particularmente un generador de gas fundidor, los materiales de carga que contienen mineral de hierro, y posiblemente los aditivos, son por lo menos parcialmente reducidos en por lo menos una unidad de reducción (R1, R2, R3, R4) por medio de un gas reductor. De acuerdo con la invención, una primera fracción de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos se funde en la unidad de fundición (1) mientras que se suministran los portadores de carbono y el gas que contiene oxigeno, con la formación simultánea de gas reductor. El gas reductor se alimenta a la unidad de reducción (R1, R2, R3, R4) y, después de que haya pasado a través de esta última, se- retira como gas de alto horno, una segunda fracción de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos son alimentados a una unidad de reducción de fundición (15) para reducirlos y fundirlos.

Description

PROCESO Y DISPOSITIVO PARA PRODUCIR ARRABIO O arrabio o unidad de fundidor, materiales de carga que j contienen mineral de hierro, I particularmente mineral fino, y posiblemente aditivos, que están por lo menos parcialmente reducidos en por lo menos una unidad de reducción por medioj de un gas reductor.

La invención también se refiere a una instalación para ANTECEDENTES IDE LA INVENCION i Se sabe por. la técnica antjerior que los arrabios o los productos de acero primarios líquidos se pueden producir en un proceso de reducción de! fundición. Particularmente, se conoce utilizar gas reductor. que se produce en una unidad de fundición mientras que el carbón se suministra para reducir los minerales que contengan hierro.

Para aumentar la eficacia de tales instalaciones, el i documento DE 44 21 673 describe que el gas reductor formado en un generador de gas funjdidor se puede utilizar en 'una forma tratada en un alto norrio, para poder utilizar el gas de exportación y pueda ser aumentarse la eficacia del proceso. Es desventajoso en este caso! que el gas de exportación tenga un alto poder calorífico paria el alto horno, de modo que.se i restringe la eficacia del pro'ceso que se alcanza.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es aumentar adicionalmente I · la eficacia del proceso, reduciéndose, en particular lá cantidad de carbón necesaria por tonelada de arrabio o productos de acero primarios j líquidos , de modo que se forme una de acuerdo con la invención de conformidad cjon la reivindicación 1 y con- el i aparato de conformidad con la jreivindicación 23.

Por el proceso de acuerdo con la invención, una .primera fracción de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos se funde en la unidad de fundición mientras que se I suministran los portadores de carbono, particularmente carbón, y gas que contenga oxigeno, con la formación i¡ simultánea del gas reductor, el gas reductor se alimenta a la unidad de reducción y, después de que haya pasado a través de este último, se retira como; gas de alto horno, una segunda fracción de los materiales d,e carga cuando menos parcialmente i reducidos que son alimentados a una unidad de reducción por i fundición para reducir y fundir. Los materiales de carga I cuando menos parcialmente reducidos también se refieren como el hierro reducido bajo (Llkl), estos productos intermedios i que sirven como materiales de carga para las etapas subsecuentes en curso de producción del mineral de hierro o i I la producción de productos de acero primarios líquidos.

También es posible que por ¡el proceso para por lo menos un I I material de carga parcialmente reducido, procesar el hierro reducido bajo (LRI), en unajunidad de reducción de fundición proporcionada además de ¡la unidad de fundición, una considerable proporción de agente reductor es ahorrado en la unidad de reducción de fundición a causa de la reducción que ha ocurrido ya parcialmente, y por lo tanto se reduce el equilibrio total de la producción de arrabio o de productos de acero primarios líquidos Icón respecto a los materiales de proceso que son necesarios, particularmente el carbón. Además, puede al mismo tiempo puede aumentarse la productividad de la unidad de reducción de fundición. De la cantidad total de los materiales de carga por lo menos parcialmente reducidos que j se produce, sólo una primera fracción se procesa en unaj unidad de fundición, como por i ejemplo un generador de gas fundidor.

De acuerdo con un refinamiento ventajoso del proceso de i acuerdo con la invención, la1 cantidad de la segunda fracción de los materiales de cajrga cuando menos parcialmente reducidos se establece de aduerdo con -la cantidad deseada de gas de alto horno y/o la cantidad de gas de exportación y/o i la calidad del gas de exportación. El gas reductor descargado por lo menos de la una unidad de reducción se conoce como gas de alto horno. Después del tratamiento apropiado, este gas de alto horno se puede utilizai} como fuente de energía, siendo posible que el gas tratado sea utilizado como gas de exportación en otros procesos, como por ejemplo para la i producción de energía. j La calidad del gas de exportación se define por medio de análisis de gas, es decir j de la composición del gas de exportación y del poder calorífico resultante. La composición I del gas de exportación depende, entre otras cosas, de la cantidad de LRI que se produzca por ejemplo en una unidad de . I reducción de fundición. Cuanto mayor es la cantidad de LRI i que se produce, más bajo es el poder calorífico y de la cantidad de gas de exportación . La razón de esto es que, cuando una gran cantidad del gas de alto horno se reutiliza en la unidad de reducción, | las proporciones de monóxido de I carbono (CO) e hidrógeno ¡ (H2) siempre se reduce y la proporción de CO2 aumenta ! en el gas de exportación. La cantidad de gas de exportación se reduce, puesto que baja la proporción de H2. La produccjión mayor de LRI tiene el efecto de que se consume más ¾, dando por resultado a su vez que se produce más agua (H20) . Esta se separa en el depurador del gas de alto horno.

El uso especifico del gas de alto horno descargado como I gas de exportación, y posiblemente tratado, presupone que una cantidad determinada es suministrada, de modo que la cantidad de gas de alto horno varía ;en relación a la cantidad de LRI reducido y así de proceso d(L reducción puede ser adaptado a los requisitos del proceso posterior para procesar el gas de j alto horno. j De acuerdo con otro rejfinamiento ventajoso del proceso de acuerdo con la invencijón, la cantidad de la segunda fracción de los materiales · dp carga cuando menos parcialmente reducidos (LRI) es 0 - 1.2 veces la cantidad de arrabio obtenida en la unidad de fundición. En caso de necesidad, la segunda fracción se puede regresar por lo tanto a cero o bien aumentar a un grado que sea | mayor que la cantidad de arrabio producida en la unidad de fundición. A causa del hecho de que el gas reductor es producido en la unidad de fundición, ha demostrado ser técnicamente recomendable que la cantidad de LRI sea variada en la gama especificada, y por lo tanto pueda encontrarse una coincidencia ventajosa entre la unidad de reducción y la unidad de fundición.

De acuerdo con la invención, la cantidad de la segunda fracción de los materiales dp carga cuando menos parcialmente reducidos es 10 - el 60%, j particularmente 20 - 40%, con ? i respecto a la fracción de hierro de todos los portadores del ,Fe que' se cargan en la unidad de reducción de fundición. El LRI cargado en los substituios de la unidad de reducción de í fundición de hierro que contienen los materiales de la carga.

A causa de la necesidad que los materiales reductores u otros j auxiliares de proceso también tienen que ser utilizados en una unidad de reducción de fundición, se. ha encontrado que es ventajoso si se utiliza hasta un máximo del 60% de LRI. En i este caso, los porcentajes técnicos convencionales se relacionan con la fracción dél hierro de todos los portadores de Fe en la unidad de reducción de fundición.

De acuerdo con un refinamiento particular del proceso de I ' acuerdo con la invención, eligrado de reducción en el caso de siendo posible que el control de la temperatura sea adaptado al material respectivo de la carga o al grado- de reducción.

Por otra parte, las unidades individuales pueden operar como I unidades de pre-calentamiento .

Un refinamiento posible del proceso de acuerdo con la invención provee que la reducción de los materiales de carga i que contienen mineral de hierro, y posiblemente los aditivos, ! I ocurre en por lo menos dos filas mutuamente paralelas de las unidades de reducción conectadas en serie. El uso de dos o más filas de las unidades de reducción conectadas en serie I permite que la cantidad de materiales de carga reducida sea correspondientemente adaptad^ o aumentada, el gas reductor I que se produce en la unidad de fundición es utilizado i i siempre. Esto tiene la consecuencia que por lo menos se reduce parcialmente el mineral que contiene hierro de los i I materiales de carga se puede ! producir en tal cantidad que no í sólo la unidad de fundición sino también una unidad de reducción de fundición se pue'den suministrar con ellos.

De acuerdo con un refinamiento preferido del proceso de i I acuerdo con la invención, por lo menos el material de carga I parcialmente reducido se h ce pasar a la compactación, I particularmente compactaciónj caliente, como por ejemplo i-formación de briquetas en 'palíente. Esto permite que el manejo de los materiales de ¡ carga reducida sea más fácil, particularmente para evitar la re-oxidación y el desarrollo del polvo en el posterior. La compactacion tiene el efecto porosidad y la superficie especifica de los materiales de carga reducida, y en gran parte de eliminar los finosj. Consecuentemente, la oxidación se inhibe durante) el procesamiento posterior (transporte y almacenaje)' y al mismo tiempo el comportamiento del flujo de los materiales compactados también se mejora. Los procesos de i compactacion convencionales ocurren con el material caliente, para no enfriar el material después del tratamiento en la I unidad' de reducción pero se puede procesar directamente. Esto tiene la consecuencia de que| se mejora el balance energético i y el proceso directo puede ojcurrir durante la compactacion o posteriormente en la unidad de fundición o en la unidad de reducción de fundición. Particularmente, formación briquetas en caliente. se ha encontrado que es ventajoso.

I De acuerdo con un refinamiento especial del proceso de i acuerdo con la invención, J la segunda f acción de los materiales de carga cuando |menos parcialmente reducidos se carga en la unidad de reducción de fundición como portador de Fe, particularmente en lugar¡ de sinterizar. La sinterización i tiene la desventaja de que primero tiene que ser producido con base en minerales de hierro sinterizables en un proceso complejo, causando una ocurrencia muy considerable de I I emisiones problemáticas bajo1 la forma de gas y polvo. El uso i de la segunda fracción ya ijnencionada (LRI) permite que una considerable proporción de ja sinterización sea substituida.

Además, a causa de la reducción que "ha ocurrido ya, es también posible que la cantidad de portadores de carbono que es necesaria en la unidád de reducción de fundición, i particularmente coque, sea ¡reducida considerablemente, para I poder alcanzar una ventaja significativa en los costos.

De manera particularmente ventajosa, de acuerdo con la invención los materiales de j carga cuando menos parcialmente reducidos se pueden introduclir en la unidad de fundición y/o i I en la unidad de reducción de | fundición en un estado caliente, parcialmente reducidos, calientes sean compactados y, para i evitar procesos de oxidación1, son enfriados, particularmente mediante sofocación en un baf^o de agua. Para el caso donde no I i se prevé o no es posible que los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos| sean producidos directamente, es I i I necesario enfriar los materiales de la carga, para evitar procesos de oxidación, pajra poder también almacenar los I materiales sin una atmósfjera protectora de gas. Se ha encontrado que el sofocado en un baño de agua es una variante barata. j i I De acuerdo con un refinamiento particularmente ventajoso del proceso de acuerdo con la invención, la reducción de los materiales de carga ocurre en un lecho fluidificado, i particularmente un lechó fluidificado circulante o burbujeante, en la unidad dej reducción.

Un lecho sólido atravesado por una corriente de liquido forma un lecho fluidificadó una vez que se alcanza cierto i flujo. A altos flujos, sé forman burbujas en el lecho i fluidificado. i Dependiendo de la formh de partícula de los materiales de la carga, el tamaño de partícula o la densidad, se forma un lecho fluidificado con uha proporción específica mediante el volumen de sólidos. En este caso la velocidad de flujo es más bajo que el índice de ¡deposición de las partículas. Se forma una capa compacta de suspensión con una superficie que i sea agitada al reventarse l|as burbujas. El mezclado intenso en una dirección, vertical es¡ ventajoso. i A flujos muy elevados; hay una descarga creciente de partículas más finas del lecho fluidificado, estas partículas son devueltas a la separación de los sólidos mediante un ciclón. Las ventajas del lecho fluidificado con circulación sobre el lecho fluidificado I burbujeante residen en un flujo distintivamente más alto, qihe por ejemplo hace posibles que se reduzcan los procesos de reducción eficientes, con el I mezclado íntimo del gas reduttor y el material de carga. i El tipo de lecho fluidificado se elige de acuerdo con los materiales de carga y particularmente de acuerdo con el tamaño de grano o la distribución dimensional del grano. Los lechos fluidificados que burbujean se utilizan en el caso de i un tamaño de grano de los | materiales de carga que van a reducirse de = 8 mm y de ün tamaño de grano medio d50 de aproximadamente 0.5 a 2.0 J mm. Los lechos fluidificados circulantes se utilizan en el caso de tamaños de grano de 0.1 a 1 mm y de un tamaño de grano medio dso de 0.5 mm. j ¦ ' De acuerdo con un refinamiento alternativo del proceso j de acuerdo con la invención,! la .reducción de los materiales de carga ocurre en un hornoi de pozo de reducción,1 un horno i i tubular rotatorio o un horno de solera giratoria, los materiales de carga que son utilizados bajo la forma de pelotillas y/o mineral en terrones y/o como sinterizado. Esto permite que diversos materiales de carga sean utilizados, j usando varias unidades de reducción. i Otro refinamiento alternativo del proceso de acuerdo con la invención es encontrado por la reducción de los materiales de carga gue ocurren en los] niveles gue quedan uno sobre el otro en un horno de reducjción de niveles múltiples, los materiales de carga sometidos a la guia restringida por medio de un expulsor. La guia restringida permite incluso procesar f ' los materiales de carga I gue tienen una tendencia a i aglomerarse. ¡ De acuerdo con un refinamiento especial, ventajoso del proceso de acuerdo con la [invención, el exceso de gas se i I desempolva, se depura, posiblemente se mezcla con el gas de alto horno y se comprime como gas reciclado, alimentado a una i unidad de la separación del jC02, para la separación de por lo menos de algo de CO2 del gas reciclado, y pasajero reutilizar como gas reductorj de alta calidad. En este caso, gas del Un refinamiento especiajl del proceso de acuerdo con la invención provee que la presión en la unidad de fundición sea fijada por medio de un depurador para depurar el exceso de gas reductor. Típicamente, también se utilizan depuradores de espacio anular para la limpieza de exceso del gas reductor, para la presión contraria, jy consecuentemente la presión en i la unidad de fundición, se, puede fijar fácilmente por el cambio en la resistencia del flujo en el depurador, por ejemplo cambiando el espacioj anular.

De manera particularmente ventajosa, de acuerdo con la invención el gas del producto se calienta antes de que se vuelva en el dispositivo de jdesempolvado o directamente en la unidad de reducción. El i calentamiento permite que la temperatura de proceso en la unidad de reducción sea fijada específicamente y para evijtar los cambios de temperatura indeseados. El balance enerjgético del proceso se mejora de esta manera.

De acuerdo con un refinamiento ventajoso del proceso de acuerdo con la invención, elj gas de alto horno se enfría y se depura antes de mezclar con- el exceso, desempolvar el gas I reductor, el calor que elimina del gas de alto horno que es utilizado para calentar el gas del producto antes de que se j devuelva al dispositivo de j desempolvado o en la unidad de reducción. El calor del gas de alto horno se utiliza para fijar la temperatura del gas de producto; al mismo tiempo, se enfria el gas de alto horno baliente hasta el punto que pueda ser aceptable para aplicaciones o pasos adicionales del tratamiento. i De acuerdo con una variante especial del proceso de acuerdo con la invención, el C02 separado se descarga junto con el gas de alto horno comp gas de exportación. Usualmente, el gas de alto horno separado en la unidad separadora de C02 se descarga de la unidad séparadora de C02 como el llamado i gas residual, el proceso jque dicta que sobre todo las pequeñas cantidades de otros gases sean descargadas con el i CO2. Al mezclar con algo de|l gas de alto horno, es posible 1 producir un gas de proceso que pueda ser aceptado para otras I aplicaciones como gas de exportación.

Un refinamiento posible del proceso de acuerdo con la invención se logra mediante la cantidad de gas reciclado y la cantidad de portadores de cajrbono, particularmente carbón, en la unidad de fundición, la, cual es establecida de acuerdo con la cantidad de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos. La cantidad de carbón en la unidad de fundición establece por una parte la temperatura en la unidad 1 de fundición y por una parte también la cantidad de gas reductor que está disponiblej para la reducción. Por lo tanto, el proceso puede ser operado adaptando los materiales de 1 proceso, como por ejemplo †1 carbón, dentro de una amplia gama de parámetros o de cantidades.

De acuerdo con la invención, el gas reductor se quema parcialmente en la unidad i de reducción mientras que el oxigeno se suministra para fijar la temperatura de la' unidad I de reducción. Consecuentemente, es posible fijar o variar específicamente la temperatura de la unidad de reducción, y i de tal modo la temperatur^ de proceso en la . unidad de reducción. Si se utiliza juna pluralidad de unidades de reducción, una combustión 'parcial puede ocurrir en' cada I unidad de reducción, para poder influenciar cada etapa de I reducción con respecto a su | temperatura y a la capacidad de I reducción del gas reductor. | Un refinamiento conveniente del proceso de acuerdo con i la invención provee que ¡los materiales de carga sean mezclados con los aditivos,} particularmente piedra caliza, I cal quemada, cal hidratada/ dolomita, dolomita quemada o ! hidratada o cuarzo, y secado preferiblemente antes de ser j cargada en la por lo menos una unidad de' reducción, los I materiales de carga y los. aditivos tienen aproximádamente el i mismo tamaño de grano. La mezcla ventajosa con los auxiliares hace posible la reducción J en gran parte homogénea, los tamaños de grano tienen que ¡ser adaptados de una manera tal i que puedan asegurarse tiempos cortos de reducción y una agua de aproximadamente 4%), puesto que esto asegura que los materiales de carga puedan fluir en los sistemas de transporte y alimentar lós contenedores. En casos de contenidos menores de agua, los materiales de carga se pueden también 'Utilizar sin secado previo.

Con el aparato de acuereio con la invención, la capacidad de las unidades de reducción! puede ser adaptada de una manera tal que una mayor cantidad <ke material de la carga reducida se alcance con una unidad de! fundición que también sirva como generador de reducción del gas. La compactación caliente más i adelante permite producir materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos en i forma de terrón, formando un material de carga de alta i calidad para la producción de arrabio. En base por lo menos a dos filas paralelas de las í unidades de reducción conectadas en serie, la instalación se i puede operar muy flexiblemente. Aquí es usual tener filas con 3 o 4 unidades de reducción.' Por ejemplo, para el trabajo de mantenimiento es posible operar solo una fila de las unidades de reducción, mientras que i se está dando manteniendo a la otra fila. Además, es concebible adaptar la cantidad de por lo menos de material de la carga parcialmente reducida dentro de una amplia gama, la cantidad de portadores de carbono no tienen que ser aumentados, oj solo levemente.

Una variante posible dej la instalación de acuerdo con la invención provee que uno de los dispositivos para la compactación caliente esté relacionado a un contenedor de carga o a un pozo de redjucción, para recibir o reducir adicionalmente los materiales de carga compactados, por lo menos parcialmente reducidos! este contenedor o el pozo están dispuestos sobre la' unidad de fundición, de modo que es posible que sean cargados en la unidad de fundición. El uso I de un eje de reducción para la carga en la unidad de i fundición permite evitar la oxidación del material de la carga compactada y por lp menos parcialmente reducida, ! I incluso si hay retardos en la carga en la unidad de j fundición. Una solución muy simple es obtenida usando un contenedor de carga, también es posible aquí proporcionar un gas de protección para evitajr procesos de oxidación. La carga del contenedor de carga o dejL pozo de reducción puede ocurrir i con la ayuda de' elementos de descarga tales como tornillos de i ' transporte, de los expulsores o unidades de transferencia de celda rotatoria por la fuerza gravitacional o bien por. procesos indeseados 'de oxidación; esto aumenta distintamente el tiempo durante el cual i los materiales de carga cuando I menos parcialmente reducidos i pueden ser almacenados .

De acuerdo con una modalidad particularmente ventajosa de la instalación de acuerdo con la invención, uno de los i ¦ dispositivos para la compactación caliente se une a una unidad de reducción de fundición, particularmente un alto horno, un horno eléctrico o j un horno de baño liquido de una manera tal que los materialjes de carga compactados, por lo menos parcialmente reducidos se puedan introducir en la unidad de reducción de fundición. Por lo tanto, la unidad de fundición se une a la unidad o a las unidades de reducción y a otra unidad dé reducción de fundición, de modo que la carga flexible en la unidad de fundición o la unidad de reducción i í de fundición sea posible. Enj conjunto, el acoplamiento de las unidades permite lograr la¡ producción de arrabio con una cantidad distintivamente más pequeña de C02. Este tipo de I dispositivo de desempolvado seco permite reducir el enfriamiento del gas reductojr, para poder alimentar el gas a I la unidad o a las unidades | de reducción en gran parte sin cualquier calentamiento adicional.

Otra modalidad posible ele la instalación de acuerdo con la invención se obtiene mediante la tubería de alimentación de gas reductor que está conectada con un depurador para el i exceso de gas reductor de una manera tal que el gas reductor I que no se requiere en las unidades de reducción pueda ser j i descargado y depurado. D.e esta manera es posible portar algo del gas reductor y tratarlo por separado, particularmente en un depurador, para eliminar una gran parte de los sólidos. El exceso, del gas reductor limpio puede entonces ser aceptable para otras aplicaciones. ! De acuerdo con una modalidad particularmente ventajosa de la instalación de acuerdo con la invención, el depurador está conectado por medio una tubería de gas reciclada con una unidad separadora de C02!, particularmente con base en un proceso de adsorción con un ¿ambio de presión o de un proceso de absorción, para la separación de C02 del gas reductor depurado, siendo posible que el gas de producto de así formado que es alimentado por una tubería de gas de producto al dispositivo de desempolvado o a las unidades de reducción.

La- unidad separadora de C02 se puede utilizar con base i en varias tecnologías o a los procesos mencionados; aparte de los procesos físicos de la! absorción, como por ejemplo el proceso rectisol con base ¡en metanol frío como solvente, • procesos de absorción química también pueden ser utilizados, j por ejemplo el proceso del MEA con base en monoetanolaminas y el proceso DEA con base en ¡dietanolaminas o bien el proceso de Benfield con base en j carbonato de potasio con un inhibidor. Como alternativaj a estos procesos conocidos, es también posible utilizar ¡procesos de adsorción, usando I particularmente , los procesos cambiantes de la presión que utilizan un comportamiento ¿electivo de la adsorción de un tamiz molecular dependiendo cié la presión. Es particularmente ¦ I ventajoso a este respecto sji la etapa de menor presión se i opera a la presión subatmosfterica , al igual que generalmente I con procesos cambiantes de la presión al vacio.

I De acuerdo con una modalidad ventajosa de la instalación I de acuerdo con la invención, ! por lo menos una de las filas de las unidades de reducción está conectada por una tubería de i descarga del gas de alto ¡ horno con la tubería de gas I reciclada, para poder ser mejzclada con el exceso depurado de i gas reductor y alimentar el ! gas de alto horno descargado de I las unidades de reducción | por un compresor a la unidad I separadora de C02. Por la inclusión del gas de alto horno, es i posible liberar el exceso de gas reductor y el gas de alto i horno del C02 y de tal modo generar un gas reductor que tenga una alta capacidad de reducción. El gas del producto obtenido de esta manera se puede utilizar otra vez como gas reductor de alta calidad en la unidad o las unidades de reducción, para poder reducir una mayori cantidad de materiales de carga sin más portadores de carbono que tienen que ser utilizados I en la unidad de fundición. i, BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se describe de aquí en adelante a modo de ejemplo con base en una modalidad ejemplar no restrictiva y las figuras. J La figura 1 muestra el diagrama de proceso de un proceso de reducción directo/fundición del mineral fino; La figura 2 muestra un diagrama de proceso de un proceso de reducción directo/fundición del mineral fino de acuerdo i con la invención; ¡ La figura 3 muestra unj ejemplo de proceso con base en una instalación de acuerdo con la invención con un proceso de cambio de la presión para la separación del C02 comúnmente con un alto horno; ' La figura 4 muestra un ejemplo de proceso en base de una instalación de acuerdo con J la invención con un proceso de cambio de la presión al vacio para la separación del C02 instalación del mineral ejemplo un fundidor gasificador 1, pjor lo menos un mineral fino parcialmente reducido se [funde mientras que se agregan portadores de carbono, talejs como carbón, formando asi gas reductor que se introduce en la fila de las unidades de reducción Rl a R4 conectadas en serie. El gas reductor de tal modo fluye en contracorriente en relación a los minerales finos que van' a reducirse, | posiblemente a los aditivos, que son mezclados y secados antes de ser alimentados en la unidad de reducción R4 El mineral fino cuandoi menos parcialmente reducido se hace en forma de terrones j en una unidad de compactación i caliente 12 y se introduce j en el .contenedor de carga 26, sobre todo mientras que aún ¡esté caliente, y se funde en la unidad de fundición 1 transformándose en arrabio RE. El contenedor de carga se puede¡ también configurar como pozo de i reducción. Otros detalles .del tratamiento del gas reductor se describen más detalladamente con base en la figura 2.

La figura 2 muestra iun diagrama de proceso y una instalación para el proceso! de reducción directo/fundición I del mineral fino para los minerales finos de acuerdo con la invención. La instalación t'iene dos filas de las unidades i I ¦ reductoras Rl a R4 conectadas en serie, que están dispuestas y conectadas en paralelo entre si, de modo que, en analogía con el diagrama que se mujestra en la figura 1, el gas reductor es conducido en j las unidades de reducción en contracorriente con respecto! a los materiales de carga que por lo menos son reducidos parcialmente por el gas reductor. carbono, tales como carbón en 'terrón K o carbón fino FK o carbón en polvo KS en la unidad 1 de fundición 1. El carbón fino o el carbón en polvo jen este caso se inyecta en la unidad de fundición. El arrabio RE se retira de la unidad de fundición 1 junto con la escoria.

I Después de limpiar el gas reductor en un dispositivo de I separación seco, tal como por ejemplo un ciclón 2, el gas I reductor se alimenta a las un'idades de reducción. Los sólidos í separados en el dispositivo d|e separación 2 se devuelven a la unidad de fundición 1. I I Después de limpiarlo en j el dispositivo de separación 2, el exceso de gas reductor sej alimenta a un depurador 3 y se limpia adicionalmente. El depurador puede ser configurado por ejemplo como depurador de espacio anular, siendo posible que el flujo a través del depurador sea regulado fijando el espacio anular, para poder regular la presión en la unidad de 1 i fundición 1 por el depurador 3.

El gas reductor depurado se puede entonces mezclar con el gas de alto horno, que se retira de la unidad de reducción R4, y que se alimenta como gas reciclado a un dispositivo de separación de C02 5 por medio de un compresor 4. Las j - fracciones del gas separada^ que predominantemente contienen j C02 se descargan como gas ¡residual por la tubería de gas residual 5, la tubería de gas residual 6 se abre en la tubería de gas de exportación 7, para poder descargar el I í exceso de gas de alto horno junto con el gas residual como el gas de exportación EG. El gas reciclado limpiado de C02 se conduce, como gas de producto a través de la tubería de gas del producto 8 en el dispositivo de separación 2 o limpiar en los depuradores 16|, ,16a.

El gas reductor, y pdsiblemente también el gas del producto, se alimentan unidades de reducción Rl . Estos gases atraviesan las .unidades' de reducción en contracorriente con respecto a los materiales de carga E, y posiblemente los aditivos Z. La unidad de reducción R4 se opera como unidad de parcialmente reducidos, y j posiblemente los aditivos, se descargan de las unidades dq' reducción Rl de las dos filas y se alimentan a dos dispositivos de compactacion caliente 12 y 13, para producir un producto en forma de terrón, como por I ejemplo briquetas. j Este producto puede ser! alimentado a un dispositivo para sofocar 14, como por ejemplo un lavabo de sofocación, y ser enfriado, para poder evitar procesos de oxidación. El producto en la forma del j terrón que se produce en la reducción, comprende los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos, como minerales finos, particularmente los minerales de hierro finos, y posiblemente I los aditivos, se refiere cdmo hierro reducido bajo (LRI) y representa un material de ¡carga de alta calidad para los procesos de reducción de fundición.

El LRI se puede cargar en un estado caliente directamente en una unidad dé fundición de reducción 15, esta ventajosamente es un alto horno. Alternativamente, frió o las mezclas de LRI c'aliente y frío se pueden también cargar en la unidad de reducción de fundición. Los materiales ? i de carga cuando menos parcialmente reducidos, y posiblemente los aditivos, se pueden introducir en la unidad de reducción de fundición como briquetas p en cierta otra forma de terrón como portadores del Fe eri lugar del sinterizado, para eliminar la necesidad de por lo menos algo del sinterizado. Esto hace posible ahorrar granes cantidades de sinterizado y/o de pelotillas y/o de mirjeral en terrón en el proceso de sinterización en la instalación de la sinterización . El ahorro del sinterizado es particularmente ventajoso, puesto ¡ que los gases de escape que ocurren durante la sinterización, y por consiguiente el coque requerido, puede ser reducido i distintivamente. Además, la cantidad de coque requerida en el horno puede también ser reducida, puesto que el LRI introducido en lugar del s,interizado baja el consumo de energía específico. Al mismoj tiempo, el reducido consumo de coque específico permite aumentar la producción específica del alto horno. Una ruta de proceso posible¦ se presenta abajo a modo de ejemplo en base de un ejemplo real de acuerdo con la figura 3. | i I La instalación comprende una fila 19 de unidades de reducción conectadas en serie, que están conectadas a una unidad de fundición, en ej. caso real con un generador fundidor de gas 1. Esta planta se conoce como instalación de FINEX® 18. Además, el fundidor gasificador 1 está conectado a otra fila 21 de las unidades de reducción conectadas en serie. Por lo menos los materiales y los aditivos de la carga parcialmente reducidos producidos en esta fila se mencionan como hierro reducido bajo (LRI). Esta planta 20 se refiere correspondientemente como la instalación de LRI. La instalación de LRI se opera semejantemente con gas reductor desde el fundidor gasificador 1, de modo que las dos filas de las unidades de reducción sean operadas substancialmente paralelas entre si. El LRI tiene generalmente un grado de reducción del 60 al 70%.

Los concentrados de los minerales 22, particularmente minerales de hierro, entran ¡en consideración como materiales de carga, produciendo un concentrado de mineral en base de los minerales naturales con lenriquecimiento de los óxidos de hierro. Aparte de los concentrados , se utilizan minerales sinterizados 23. Éstos son los minerales que se agregan a una instalación de sinterización y tienen generalmente pequeños tamaños de grano, es decir ¡son clasificados como minerales finos.

Además, se utilizan carbón 24 y aditivos 25, el carbón es cargado en el generador jde gas fundidor para generar el gas reductor y para fundir e]| arrabio.

Tomando una base anual: 4 millones de toneladas de concentrado 1.7 millones de toneladas de mineral sinterizado 1.7 millones de toneladas de carbón 0.7 millones de toneladas de aditivos I I 130 000 Nm /hora del oxigeno de la instalación de oxigeno 17, i' i á posible producir aproximadamente por año: 2 millones de toneladas de arrabio y • 2.2 millones de toneladas de LRI;- Los 2.2 millones de toneladas de LRI se pueden alimentar a una unidad de reducción de fundición, como por ejemplo un alto horno, como substituto j para el sinterizado. Además, un t gas de exportación EG, ccjn un contenido en energía de i aproximadamente 364 MW se produce y se puede aprovechar para I el uso externo, por ejemplo en una planta generadora de energía. Con base en LRI y! sinterizado, coque y aditivos, i aproximadamente 4 millones !de toneladas de arrabio pueden consecuentemente producirse †n un alto horno.

El uso del LRI en el hbrno permite substituir hasta el 60% del sinterizado con LRI, siendo posible aumentar esto mediante adaptaciones al mo¡do de funcionamiento del horno. Por consiguiente, la instalación de sinterización se . puede^ hacer de dimensiones más pequeñas o los gases de escape de sinterización y el coque requeridos para la sinterización' pueden ser reducidos.

Otra ventaja es que la cantidad de coque requerida en el horno puede ser reducida correspondientemente; usando LRI para 40 a 50% de la frajcción del hierro de todos los I portadores del Fe, aproximadamente 150 - 200 kilogramos de coque por la tonelada de arrabio pueden ser ahorrados. La de la instalación de FINEX® con la instalación de LRI y un horno, aproximadamente 40% de la cantidad total de arrabio se produce por medioj de la unidad de fundición de la instalación FINEX® y aproximadamente 60 - 75% se produce por medio del alto horno . Apartel del consumo reducido de coque y los portadores de carbón en gjeneral, menos gas de exportación i se presenta en el caso del proceso de acuerdo con la invención, para poder asegujrar un proceso en conjunto más eficiente con menores consecuencias para el medio ambiente. Consecuentemente, pueden obtenerse considerables ventajas de costos por tonelada de arrabio producida. Las cantidades especificadas son influenciadas por el tipo de C02 que separa el dispositivo que se utiliza.j' En la figura 4, se muestra el efecto de un dispositivo i separador de C02. Un procesoj de cambio de la presión del vacio se utiliza en lugar d¡e un proceso de cambio de la j presión para la separación d¡e C02 del gas reciclado, para i : poder aumentar considerablemente la cantidad de LRI que la instalación puede producir. Con la adaptación de las cantidades de concentrado, de mineral sinterizado y de aditivos, la cantidad de LRI aumenta de tal modo con éxito de aproximadamente 2.2 millones! de toneladas a 2.8 millones de I toneladas, mientras que perjmite que la cantidad- de gas de exportación sea reducida. Sigue permaneciendo ' sin cambios la i cantidad necesaria de portadores de carbono. El valor calorífico del gas de exportación EG, se reduce cuando se i utiliza el proceso de cambio de la presión del vacío. El proceso de tal modo utiliza Jiña separación todavía más eficaz de C02, que se obtiene reduciendo la presión mínima virtualmente al nivel del un vacio .

Lista de números de referencia 1 unidad de fundición 1 2 dispositivo de separación j 3 depurador 1 i 4 compresor 5 dispositivo separadór de C02 1 ¦ 6 tubería de gas residual 7 tubería de gas de exportación 1 8 tubería de gas del producto 9,9a intercambiador de calor intercambiador de calor i secador del óxido , 13 dispositivo para compactación caliente dispositivo para soifocar unidad de reducciónl de fundición , 16a depurador I I instalación del oxijgeno instalación FINEX® j •fila de unidades de reducción conectada en serie (Rl, R2, R3, R4) instalación de LRI fila adicional de unidades de reducción conectadas en serie (Rl, R2, R¡3, R4 ) j concentrados de minerales I I minerales sinterizajdos carbón j I aditivos ! contenedor de cargal i

Claims (1)

1. NOVEDAD DÉ LA INVENCIÓN i Habiéndose descrito la invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como, propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un proceso para producir arrabio o productos de. i acero primarios líquidos enj un generador de gas fundidor, materiales de carga que J contienen mineral de hierro, particularmente el mineral fino, y posiblemente aditivos, que por lo menos se reduce eiji por lo menos una unidad de reducción por medio de un gajs reductor, caracterizado porque una primera fracción de los materiales de carga cuando menos i parcialmente reducidos se funde en el generador de gas fundidor mientras que se i suministran los portadores de carbono, particularmente carbón, y gas que contenga oxigeno, I la formación simultánea del gas reductor, y porque el gas reductor está alimentado a la unidad de reducción y, después de que haya pasado a trayés¡ de este último, se retira como gas de alto horno o como gas de exportación, una segunda i fracción del material de cjarga por lo menos parcialmente i reducido que se alimenta a ujna unidad adicional de reducción de fundición para ser reducidos y fundidos, la cantidad de la segunda fracción de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos es 10 - 60%, particularmente 20 - 40%, en referencia la' fracción del hierro de todos los portadores de Fe que se cargjan en la unidad de reducción de fundición . 2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, i caracterizado porque la cantjidad de la segunda fracción de i los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos i se establece de acuerdo conj la cantidad deseada de gas de i alto horno y/o la cantidad j de gas de exportación y/o la calidad del gas de exportación. 3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la cantidad de la segunda fracción de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos (LRI) es hasta 1.2 veces la ¡cantidad de arrabio obtenida en la unidad de fundición El proceso de acuerdo con una de las I reivindicaciones anteriores, jcaracterizado porque el grado de reducción en el caso de la se'gunda fracción de los materiales i i de carga por lo menos parcialmente reducidos y/o en el caso de los materiales de carga usados en la unidad de fundición i se fija en 40 - 95%, particularmente a 65 - 75%. 5. El proceso de ¡ acuerdo con una de las I reivindicaciones anteriores^ caracterizado porque los materiales de carga por lo menos parcialmente reducidos que I contienen mineral de hierro ocurre en una fila de 2 a 6, particularmente 3 6 4, unidades de reducción conectadas en serie, el gas reductor que es conducido en contracorriente con respecto a los materiales de carga que contienen mineral I de hierro que van a reducirse. I 6. El proceso de ! acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la I reducción de los materiales de carga que contienen mineral de hierro, y posiblemente los aditivos, ocurre en por lo menos dos filas mutuamente paralelas de las unidades de reducción conectadas en serie. 7. El proceso de ¡ acuerdo con una de las I reivindicaciones anteriores,j caracterizado porque por los materiales de carga por lo I menos parcialmente reducidos se I somete a compactacion, particularmente compactacion caliente, como por ejemplo formación dé briquetas en caliente. i 8. El proceso de ¡ acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, j caracterizado porque la segunda fracción de los materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos se carga en la ujnidad de reducción de fundición como portador de Fe en lugar! del sinterizado. El proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque materiales de carga cuando menos parcialmente reducidos se introducen en la unidad de fundición y/o en la unidad de reducción de fundición en un estado caliente, posiblemente con la adición de los materiales de carga parcialmente reducidos fríos. 10. El proceso de j acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores ? a 8, caracterizado porque los materiales de carga por lo menos parcialmente reducidos son compactados y, para evitar procesos de oxidación, son enfriados, particularmente por sofocación en un baño de agua. 11. El proceso de j acuerdo con una de las i I reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la reducción de los materiales de carga ocurre en un lecho fluidificado, particularmente un lecho fluidificado de circulación o de burbujeo, erj la unidad de reducción. 12. El proceso de i acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores jl a 10, caracterizado porque la J reducción de los materiales i de carga ocurre en un horno de reducción, de pozo, un horno tubular rotatorio o un horno de solera giratoria, los materiales de carga son utilizados bajo i la forma de pelotillas y/d, mineral en terrones y/o como sinterizado . 13. El proceso de acuerdo con una de .las reivindicaciones anteriores 1 a 10, caracterizado, porque la reducción de · los materiales de carga ocurre en niveles que queden sobre el otro en un horno de reducción de múltiples niveles, los materiales de carga experimentan una guia restringida por medio de un expulsor. I 14. El proceso de j acuerdo con una de las I reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas reductor retirado de la unidad de fundición se desempolva, particularmente en un estado seco, en un dispositivo de i desempolvado, preferiblemente en un ciclón o un ciclón de reducción, y se alimenta la por lo menos una unidad de reducción . 15. El proceso de \ acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,) caracterizado en ese exceso de gas reductor se desempolva, se depura, se mezcla posiblemente I con el gas de alto horno y se comprime como gas reciclado, I alimentado a una unidad de separación de C02, para la separación por lo menos un poco de del gas reciclado, y I posteriormente pasa como gas del producto al dispositivo de desempolvado o directamente ¿n la unidad de reducción. 16. El proceso de j acuerdo con una de las j reivindicaciones anteriores, j caracterizado porque la presión en la unidad de fundición sé fija por medio de un depurador para depurar el exceso de gas reductor. I 17. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15 o temperatura de la unidad de reducción. 22. El proceso de J acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado' porque los materiales de carga se mezclan con aditivos, particularmente piedra caliza, cal quemada, cal hidratada, dolomita, dolomita quemada o hidratada o cuarzo, y se secan preferiblemente antes de ser cargados en por lo menos una unidad de reducción, los materiales de carga y los aditivos tienen aproximadamente el mismo tamaño de grano. 23. Una instalación pa'ra producir arrabio o productos de acero primarios líquidos por el proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ja 22, con un generador de gas fundidor (1), y por lo menos una unidades de reducción (Rl, R2, R3, R4 ) para reducir materiales de carga que contienen mineral de hierro, y posiblemente aditivos, por medio de un gas reductor formado en eli generador de gas fundidor (1) mientras que se suministran los portadores de .carbono, i particularmente carbón, yj gas que contenga oxigeno, caracterizado porque por ljo menos dos filas de 2 a 6, particularmente 3 o 4 unidades de reducción conectadas en serie se proporcionan , a ¿ada fila le sigue adelante un dispositivo para la compactación caliente (12, 13), particularmente formación de briquetas en caliente, y en aquél de los dispositivos para la compactación caliente (12, fundición (1) está conectada mediante una tubería con- un dispositivo de separación (2), particularmente un dispositivo de desempolvado seco, preferiblemente un ciclón o un ciclón de reducción, para la separáción de polvo del gas reductor, i es posible que el gas reductor desempolvado sea alimentado a I .las filas de las unidades de reducción (19, 21) mediante una tubería de alimentación de gas reductor. i 27. La instalación de acuerdo con una de las í reivindicaciones 23 a 26, cajracterizada porque la tubería de alimentación de gas reductor! está conectada con un depurador (3) para el exceso de gas reductor de una manera tal que el i I gas reductor que no se requiere en las unidades de reducción pueda ser descargado y ser dépurado. i 28. La instalación de acuerdo con la reivindicación 27, caracterizada porque el depurador (3) está conectada por medio de una tubería de gas reciclada con una unidad separadora de C02 (5), particularmente en base de un proceso de la adsorción con un cambio de presión o de un proceso de la absorción química, para ¡ la separación de C02 del gas i i reductor depurado, es posible que el gas del producto así i formado sea alimentado mediante una tubería de gas del producto al dispositivo de separación (2) o a las unidades de i reducción (Rl, R2, R3, R4) . j 29. La instalación de a'cuerdo con la reivindicación 28, caracterizada porque por lo j menos una de las filas de las unidades de reducción (19, 2]|) está conectada por una tubería de descarga del gas de alto horno con la tubería de gas reciclada, para poder ser ¡mezclado con el exceso de gas reductor depurado y alimentar el gas de alto horno descargado de las unidades de reducción (Rl, R2, R3, R4) mediante un compresor (4) a la unidad separadora de C02 (5). 30. La instalación de ácuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque la tub ria del gas de alto horno y la tubería de gas del producto | cada uno tiene por lo menos un i intercambiador de calor (9, ¡9a) para enfriar el gas de alto I horno y para calentar el gas¡ del producto, es posible que el I calor retirado del gas de ajlto horno sea alimentado al gas del producto. 31. La instalación de acuerdo con una de las I reivindicaciones 23 a 30, caracterizada porque se provee por lo menos un secador de óxido (11) para mezclar y secar los materiales de carga que c ntienen mineral de hierro, y posiblemente los aditivos! el secador está mediante dispositivos de transporte! y de los contenedores de alimentación con las filas dé las unidades de reducción (19, 21) .