MX2014014415A - Proceso para la obtencion de briquetas a partir de subproductos que contengan oxidos de fierro y carbon para su uso industrial. - Google Patents

Abstract

La presente invención es un proceso para la producción de briquetas reducidas a partir de materiales subproductos que contienen óxidos de fierro y carbón para su uso en la industria siderúrgica y de esta forma reincorporarlos a los procesos de aceración BOF, aceración eléctrica y alto horno contribuyendo al mismo tiempo a la disminución de los inventarios de estos materiales. Esta invención comprende el cribado y trituración de los materiales a usar, el briqueteado con prensas de rodillos con el uso de melaza y cal como aglomerante porque la fuerza especifica de compresión es menor a 120 kN/cm lineal de rodillo, el cribado de las briquetas para retirar los bordes y residuos de las briquetas frescas y el curado para mejorar las propiedades físicas como la resistencia. Una vez curada la briqueta fresca pasa al horno de calentamiento donde por medio de temperatura, 1150 a 1300°c se llevan a cabo las reacciones de autoreducción de los materiales presentes en la briqueta en un tiempo de 10 a 20 minutos haciendo que los óxidos de fierro se conviertan a fierro metálico en por lo menos un 80% peso lo que se conoce como grado de metalización. El proceso termina con un enfriamiento rápido de la briqueta ya reducida para evitar que el fierro metálico se vuelva a oxidar y de esta forma se pueda almacenar o enviar a su fundición en los procesos de acería BOF, acería eléctrica o alto horno.

Description

PROCESO PARA LA OBTENCION DE BRIQUETAS REDUCIDAS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS QUE CONTENGAN OXIDOS DE FIERRO Y CARBON PARA SU USO INDUSTRIAL DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN Establecer un proceso mediante el cual se obtienen briquetas reducidas para su uso en la industria siderúrgica por su alto contenido de fierro metálico a partir de materiales subproductos que contienen óxidos de fierro y carbón fijo y de esta forma reincorporarlos a los procesos de aceración BOF, aceración eléctrica y/o Alto Homo, contribuyendo además a minimizar los altos inventarios de este tipo de materiales.

ANTECEDENTES Existen procesos de elaboración de productos en forma de ladrillos y de briquetas de materiales diversos subproductos de las industrias siderúrgicas que a diferencia de las actuales se usan tal cual se generan para incrementar producciones (briquetas de finos de fierro esponja) o generar energía (briquetas de finos de carbón).

El proceso de briqueteado consiste en aglomerar por compresión los materiales mediante el uso de prensas de rodillos en las que dependiendo de las características de los materiales será necesario el uso de aglomerantes que ayuden a conformar una briqueta que cumpla con las características de resistencia adecuadas para su manejo en los procesos posteriores.

Las dimensiones y forma de la briqueta también dependen del uso final que se les dará.

La patente registrada en Estados Unidos con número de concesión 4,701,214 el cual describe un método de producción de fierro usando un aparato de calentamiento rotatorio utilizando fierro oxidado de mezclas en donde se generan partículas finas de hierro en aglomerados por compactamiento, peletización o briqueteado a partir de partículas de 10 micrones a 1 mm para generar briquetas 15 mm de diámetro y pelets de 10 a 25 mm de diámetro lo cual hace diferencia con respecto a la presente invención en donde se utiliza material de inicio en un tamaño de 1/8 de pulgadas para obtener briquetas reducidas en un tamaño de 3/4 de pulgadas a 2 pulgadas tipo esferoidal aparte de que en dicha invención se utiliza hornos de calentamiento convencionales y el uso de aglomerados como dextrinas, melaza y cal hidratada.

La patente con número de registro WO 1997006281 Al el cual describe una reducción de óxidos de fierro utilizando hornos de calentamientos rotatorios en donde se en donde utilizan micro aglomerados de tamaño en rangos menores a 1400 micrones y más de 500 micrones de diámetro de óxidos de fierro y carbón, en donde hacen referencia al proceso FASTMET que a diferencia de la presente invención utilizan partículas finas oxido de fierro y carbón pulverizado, en donde la presente invención describe un proceso con uso de aglomerados, hornos convencionales, trituradoras, cribas y rodillos para generar briquetas de tamaño de 3/4 de pulgada a 2 pulgadas de diámetro tipo esferoidal a partir de residuos de materiales con contenido de óxido de fierro y materiales con contenidos de carbón con tamaños de 1/8 de pulgada.

El documento Obtención de DRI (hierro de reducción directa) a partir de briquetas autoreductoras de concentrado de mineral de laterita ferruginosa escrito por Francisco Peñalozá Chácín y Dante Speciale'-Fay en donde se describe un proceso para obtener fierro de reducción directa a partir de un concentrado de mineral de laterita ferruginosa sin procesar en estado puro, y carbón mineral con granulometría fina para obtener briquetas con el uso de aglomerantes, lo cual hace diferencia de la presente invención es que en este proceso se utilizan residuos de materiales con contenidos de Oxidos de fierro y materiales con contenidos de carbón previamente utilizados y/o procesados en la industria siderúrgica con tamaños de partículas de 1/8 de pulgada para generar briquetas reductoras mediante dos procesos de reducción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 hace referencia al diagrama de flujo del proceso de obtención briquetas reducidas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso de fabricación de briquetas reducidas a partir de materiales subproductos que contienen óxidos de fierro y carbón para su uso industrial (figura 1), el cual comprende las siguientes etapas: a) Cribado y trituración de materiales con contenido de óxidos de fierro El material que contiene óxidos de fierro, preferentemente finos de hematita y finos de pelet, es cribado por una malla con tamaño de abertura de 1/8 de pulgada (3.17 mm) para obtener partículas con óxido de fierro primarias menores a un tamaño de 178 dé pulgada (3.17 mm), las cuales son colocadas en una banda transportadora, y partículas con óxido de fierro mayores a 1/8 de pulgadas (3.17 mm), las cuales son trituradas mediante el uso de una trituradora preferentemente de mandíbula (1) para obtener partículas con óxidos de fierro secundarias con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm) para posteriormente, ser colocadas junto con las partículas con óxido de fierro primarias menores a 1/8 pulgada (3.17 mm) en la banda trasportadora y obtener partículas con óxido de fierro finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm).

Opcionalmente se usan materiales que contienen óxidos de fierro en partículas menores a 1 mm, preferentemente material de polvos y lodos de aceración BOF, los polvos y lodos del alto homo y las escamas de laminación, los cuales se someten a esta etapa de cribado y trituración para obtener también partículas con oxido de fierro finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm). b) Cribado y trituración de materiales con contenido de carbón El material con contenido de carbón, preferentemente finos de carbón mineral o vegetal y finos de coque, es cribado por una malla con tamaño de abertura de 1/8 de pulgada (3.17 mm) para obtener partículas de carbón primarias con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm), las cuales se colocan en una banda trasportadora, y partículas de carbón secundarias con tamaños mayores a 1/8 de pulgada (3.17 mm), las cuales son trituradas mediante una trituradora preferentemente de mandíbula (2) para obtener partículas de carbón secundarias con tamaños menores a 1/8 de pulgadas (3.17 mm), para posteriormente, ser colocadas junto con las partículas de carbón primarias menores a 1/8 pulgada (3.17 mm) en la banda trasportadora y obtener partículas de carbón finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm).

Opcionalmente se usan materiales que contienen carbón con tamaños de partículas menores a 1 mm preferentemente partículas de polvos y lodos del alto homo, los cuales se someten a esta etapa de cribado y trituración para obtener también partículas con carbón finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm). c) Mezclado de las partículas finales con óxido de fierro y las partículas finales de carbón con el aglomerante Las partículas con óxido de fierro finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada y las partículas de carbón finales se mezclan con un aglomerante de 4 a 15%, preferentemente 3 a 10% para la melaza (4) y de 1 a 5% cal hidratada (5), y con el agua (6) necesaria para obtener una humedad del 4 al 5% en un mezclador, preferentemente en un mezclador horizontal de doble eje (3), para obtener una mezcla final con contenidos de carbómfierro en una relación 0.30:0.40.

Opcionalmente se usan como aglomerantes dextrina líquida en porcentajes en peso de 5 a 10% o dextrina en polvo en porcentajes en peso de 3 a 8%, o combinación de ambas en una concentración de 3% a 10% de dextrina en polvo con 1% a 5% de dextrina liquida del porcentaje final de la mezcla final. d) Briqueteado de la mezcla final de partículas de óxido de fierro y carbón menores a 1/8 de pulgada (3.17 m ).

La mezcla final obtenida se pasa a una tolva alimentadora de una prensa de rodillos (7) para ser briqueteada con una fuerza específica de compresión menor a 120 kN/cm lineal de rodillo y obtener briquetas frescas tipo esferoidal preferentemente con un diámetro en parte más ancha de 3/4 a 2 pulgadas o con un volumen preferentemente de 4 a 14 cm3.

Opcionalmente se usan prensas de rodillos con fuerzas específicas de compresión mayores a 120 kN/cm lineal de rodillo en las que la mezcla final de partículas de fierro y carbón menores a 1/8 de pulgada no requiere el uso de aglomerantes ni de agua para obtener briquetas frescas tipo esferoidal preferentemente con un diámetro en parte más ancha de 3/4 a 2 pulgadas o con un volumen preferentemente de 4 a 14 cm3. e) Cribado de las briquetas frescas Las briquetas frescas tipo esferoidal pasan por una criba vibradora inclinada de una sola cama (8) y con abertura de 1/8 de pulgada (8) para retirar bordes y residuos de briquetas frescas con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm) y obtener de esta forma una briqueta fresca cribada. Los bordes y residuos de briquetas frescas con tamaños menores a 1/8 de pulgada son reincorporados a la tolva alimentadora de la prensa de rodillo para ser reincorporados a la etapa d). f) Endurecimiento de las briquetas frescas cribadas.

Las briquetas frescas cribadas se endurecen en almacenes (9) a temperatura ambiente a cero humedad para mejoran las propiedades de resistencia por el menos 24 horas, tiempo durante el cual la briqueta adquiere resistencia para que no se degrade durante el manejo y obtener de esta forma briquetas endurecidas. g) Reducción de las briquetas endurecidas dentro del horno.

Las briquetas endurecidas se colocan en un homo de calentamiento, preferentemente hornos de calentamiento de tipo cilindrico horizontal (10) o del tipo parrilla recta con una capacidad acorde a las necesidades de producción, el cual debe operar preferentemente en una temperatura en un rango de 1150°C a 1300°C con una atmosfera intema libre de oxígeno por un tiempo de 10 a 20 minutos para obtener briquetas reducidas con un grado de metalización mínimo de 80%. Las briquetas reducidas se transportan a una cámara de enfriamiento (11) libre de oxígeno y se enfrían hasta tener una temperatura menor a 100°C mediante el uso de un gas de enfriamiento (13), preferentemente gas de combustión con menos del 5% de oxígeno o gas nitrógeno.

Opcionalmente, se usa como gas de enfriamiento (13) el gas argón.

La briqueta reducida ya enfriada es enviada a los procesos de acería BOF, acería eléctrica o alto homo para su consumo (12).

Claims (14)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficiente mi invención, la considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Un proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial caracterizado por que se comprende de las siguientes etapas: a) Cribado y trituración de materiales con contenido de óxidos de fierro, b) cribado y trituración de materiales con contenido de carbón, c) mezclado de las partículas finales con óxido de fierro y las partículas finales de carbón con el aglomerante, d) briqueteado de la mezcla final de partículas de óxido de fierro y carbón menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm), e) cribado de las briquetas frescas, f) endurecimiento de las briquetas frescas cribadas y, g) reducción de las briquetas endurecidas dentro del horno.

El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque en la etapa a) el material que contiene óxidos de fierro es cribado por una malla con tamaño de abertura de 1/8 de pulgada (3.17 mm) para obtener partículas con óxido de fierro primarias menores a un tamaño de 1/8 de pulgada (3.17 mm), las cuales son colocadas en una banda transportadora, y partículas con óxido de fierro mayores a 1/8 de pulgadas (3.17 mm), las cuales son trituradas mediante el uso de una trituradora preferentemente de mandíbula para obtener partículas Con óxidos de fierro secundarias con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm) para posteriormente, ser colocadas junto con las partículas con óxido de fierro primarias menores a 1/8 pulgada (3.17 mm) en la banda trasportadora y obtener partículas con óxido de fierro finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm).

3. El material que contiene óxidos de fierro de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque es preferentemente finos de hematita y finos de pelet.

4. El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) el material con contenido de carbón es cribado por una malla con tamaño de abertura de 1/8 de pulgada (3.17 mm) para obtener partículas de carbón primarias con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm), las cuales se colocan en una banda trasportadora, y partículas de carbón secundarias con tamaños mayores a 1/8 de pulgada (3.17 mm), las cuales son trituradas mediante una trituradora preferentemente de mandíbula para obtener partículas de carbón secundarias con tamaños menores a 1/8 de pulgadas (3.17 mm), para posteriormente, ser colocadas junto con las partículas de carbón primarias menores a 1/8 pulgada (3.17 mm) en la banda trasportadora y obtener partículas de carbón finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm).

5. El material con contenidos de carbón de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque es preferentemente finos de carbón mineral o vegetal y finos de coque.

6. El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque en la etapa c) las partículas con óxido de fierro finales con tamaños menores a 1/8 de pulgada y las partículas de carbón finales se mezclan con un aglomerante de 4 a 15%, y con el agua necesaria para obtener una humedad del 4 al 5% en un mezclador para obtener una mezcla final con contenidos de carbón:fierro en una relación 0.30:0.40.

7. El aglomerante de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque es preferentemente 3 a 10% para la melaza y de 1 a 5% cal hidratada.

8. El mezclador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque es preferentemente en un mezclador horizontal de doble eje.

9. El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa d) la mezcla final obtenida se pasa a una tolva alimentadora de una prensa de rodillos para ser briqueteada con una fuerza específica de compresión menor a 120 kN/cm lineal de rodillo y obtener briquetas frescas tipo esferoidal preferentemente con un diámetro en parte más ancha de 3/4 a 2 pulgadas o con un volumen preferentemente de 4 a 14 cm3.

10. El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa e) Las briquetas frescas tipo esferoidal pasan por una criba vibradora inclinada de una sola cama y con abertura de 1/8 de pulgada para retirar bordes y residuos de briquetas frescas con tamaños menores a 1/8 de pulgada (3.17 mm) y obtener de esta forma una briqueta fresca cribada; dichos bordes y residuos de briquetas frescas con tamaños menores a 1/8 de pulgada son reincorporados a la tolva alimentadora de la prensa de rodillo para ser reincorporados a la etapa d).

11. El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa f) las briquetas frescas cribadas se endurecen en almacenes a temperatura ambiente a cero humedad para mejoran las propiedades de resistencia por el menos 24 horas, tiempo durante el cual la briqueta adquiere resistencia para que no se degrade durante el manejo y obtener de esta forma briquetas endurecidas.

12. El proceso para la obtención de briquetas reducidas a partir de subproductos que contengan óxidos de fierro y carbón para su uso industrial de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa g) Las briquetas endurecidas se colocan en un homo de calentamiento, el cual debe operar preferentemente en una temperatura en un rango de 1150°C a 1300°C con una atmosfera intema libre de oxígeno por un tiempo de 10 a 20 minutos para obtener briquetas reducidas con un grado de metalización mínimo de 80%; dichas briquetas reducidas se transportan a una cámara de enfriamiento libre de oxígeno y se enfrían hasta tener una temperatura menor a 100°C mediante el uso de un gas de enfriamiento.

13. El horno de calentamiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque es preferentemente homo de calentamiento de tipo cilindrico horizontal o del tipo parrilla recta con una capacidad acorde a las necesidades de producción.

14. El gas de enfriamiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque es preferentemente gas de combustión con menos del 5% de oxígeno o gas nitrógeno.