MXPA02000930A

MXPA02000930A - Metodo para reducir oxidos metalicos y dispositivo para el mismo.

Info

Publication number: MXPA02000930A
Application number: MXPA02000930A
Authority: MX
Inventors: Monteyne Guido
Original assignee: Sidmar Nv
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2002-07-30
Also published as: CA2379267A1; CN1361832A; BR9917437A; AU5289499A; WO2001009394A1; JP2003505602A; EP1204768A1; KR20020019957A

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para reducir oxidos de metal en un horno de hogar rotatorio en forma de anillo, en que se deposita un agente reductor carbonoso y oxidos de metal sobre una tira en parte de hogar rotatorio y se transporta luego de un movimiento sustancialmente helicoidal hacia el dispositivo de carga; dicho metodo esta caracterizado porque se caliente previamente parte del agente reductor y se mezcla con los oxidos de metal previamente calentados antes y/o durante el deposito en forma de mezcla sobre el hogar rotatorio, y se usa una segunda parte del agente reductor carbonoso y el monoxido de carbono para reducir los oxidos de metal.

Description

MÉTODO PARA REDUCIR ÓXIDOS METÁLICOS Y DISPOSITIVO PARA EL MISMO MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a un método para reducir óxidos metálicos, particularmente óxidos de hierro, y a un dispositivo para poner en práctica el método. Se ha desarrollado considerablemente en años recientes la reducción directa de óxidos metálicos, particularmente minerales, aunque también varios óxidos metálicos por reciclar. Se describe un método en el documento LU-60981 -A-(Société Anonyme des Minerais) para producir una esponja de hierro que comprende el uso de un reactor continuo de hogar rotatorio con un desplazamiento del material del lado al centro, suministrado en primer lugar con carbón y luego, después de que se ha coquizado el carbón, o mineral de hierro, en forma de pella o fragmentado, calentado previamente a la temperatura de reacción. Unos raspadores fijos causan el movimiento del carbón hacia el centro del horno y mezclan el carbón coquizado con el mineral, conforme gira el hogar rotario. Después de la reacción, se da salida a la carga a través de un vientre central. Una de las desventajas del presente estado de la técnica es que los constituyentes volátiles del carbón no participan en la reducción de los óxidos metálicos. Este método no hace posible obtener ni gran productividad ni alto grado de uniformidad en lo que respecta a la temperatura y el material de la carga. El objetivo de la presente invención es proponer un método para reducir los óxidos metálicos haciendo uso más eficiente de las capacidades de reducción de los constituyentes volátiles de un agente reductor carbonoso. En conformidad con la invención, se logra este objetivo mediante un método para la reducción de óxidos metálicos en un horno con un hogar rotatorio anular en el cual se depositan un agente reductor carbonoso y óxidos metálicos en una tira sobre una parte de dicho hogar rotatorio y se transportan luego en un movimiento aproximadamente helicoidal a un dispositivo de descarga, caracterizado porque se calienta previamente la primera porción del agente reductor y se mezcla con los óxidos metálicos calentados previamente antes o mientras se depositan sobre el hogar rotatorio, porque se deposita una segunda porción del agente reductor sobre la mezcla y porque se usan los componentes volátiles del agente reductor carbonoso y el monóxido de carbono, para reducir los óxidos metálicos. A diferencia de los métodos del presente estado de la técnica, el método de acuerdo con la invención usa por lo menos una porción de los constituyentes volátiles del agente reductor carbonoso, particularmente metano e hidrógeno, por su capacidad reductora. El método de acuerdo con la invención hace posible aumentar las velocidades de reacción, mezclando los óxidos metálicos y el agente reductor carbonoso con el uso eficiente de las capacidades reductoras de los constituyentes volátiles del agente reductor carbonoso, mediante su paso impulsado a través de la mezcla calentada previamente que forma la carga del horno. Una de las ventajas de este método radica en el hecho de que se usan los componentes volátiles, es decir los gases de destilación procedentes del agente reductor carbonoso, en una primera etapa para reducir los óxidos metálicos, mientras que en los métodos conocidos se queman esos gases y se usan para calentar los materiales sólidos. Se reducen por lo tanto los óxidos metálicos en dos etapas o por lo menos mediante dos reacciones químicas diferentes. Las etapas de reacción pueden ocurrir simultánea o sucesivamente. Se lleva a cabo la primera etapa de reducción usando el hidrógeno y/o el metano liberado durante el calentamiento del agente reductor carbonoso. La cinética de reacción de estas reacciones es más favorable que la del monóxido de carbono a temperaturas inferiores a 900°C. Se liberan progresivamente los constituyentes volátiles mencionados anteriormente y éstos hacen contacto con los óxidos metálicos depositados sobre el hogar del horno en condiciones de operación, particularmente en lo que respecta a la temperatura de reacción, de manera que participan en la reducción de dichos óxidos. Los óxidos metálicos y los gases reductores liberados hacen contacto a temperaturas tan altas como sea posible, pero sin estorbar al progreso del procedimiento de reducción. El acto de dividir la cantidad de agente reductor en varias partes y depositar estas partes sucesivamente permite la mejor explotación posible de los constituyentes volátiles del agente reductor. La segunda parte del agente reductor depositado sobre la capa, que consta de una mezcla de agente reductor y óxidos metálicos, hace posible evitar la reoxidación de los óxidos metálicos reducidos durante su permanencia en el homo. Cuando se subdivide la segunda parte del agente reductor en varias fracciones, esto reduce al mínimo la cantidad de componentes volátiles en el agente reductor que escapa de la capa depositada sin reaccionar con los óxidos metálicos. Además, mantiene una capa rica de elementos reductores en contacto con la superficie superior de la carga, que a la vez reduce al mínimo la reoxidación de los óxidos metálicos ya reducidos parcialmente mientras estaban en el horno y se reduce igualmente al mínimo la formación de fayalita sobre el horno. La segunda porción del agente reductor carbonoso depositado sobre la carga se subdivide preferiblemente en varias acciones. Es ventajoso calentar esas fracciones antes de su deposición. Estas fracciones constituyen ventajosamente hasta el 20% de la cantidad total de agente reductor usado, dependiendo esta cantidad de los óxidos y el agente reductor usado y las condiciones de reacción. Se subdivide la segunda parte del agente reductor carbonoso, por ejemplo, en dos fracciones, comprendiendo cada una hasta del 10% de la cantidad total del agente reductor introducido. Se puede mezclar por lo menos una fracción de la segunda parte del agente reductor con óxidos metálicos, antes de depositarse o mientras se están depositando. Esta mezcla puede constar de entre 60 y 100% de agente reductor carbonoso y entre 0 y 40% de óxidos metálicos, preferiblemente entre 80 y 100% de agente reductor carbonoso y entre 0 y 20% de óxidos metálicos, dependiendo estos valores de la naturaleza de los óxidos metálicos y el agente reductor usado, y las condiciones de reacción. Es importante advertir que la calidad y/o la naturaleza del agente reductor introducido no deben de ser necesariamente las mismas. Uno podría escoger por lo tanto para la primera parte un agente reductor más rico de sustancias volátiles y, para la segunda parte, depositada subsiguientemente, un agente reductor menos rico de sustancias volátiles, o viceversa. Se calienta previamente de preferencia el agente reductor carbonoso de la primera y/o la segunda parte a una temperatura hasta de 200°C, mientras que se calientan previamente de preferencia los óxidos metálicos a una temperatura de hasta 850°C. Es benéfico introducir óxidos metálicos a una temperatura de alimentación tan alta como sea posible, mientras que no se permite que se aglomeren. Se calientan previamente de preferencia los constituyentes por medio de calor recuperado de los gases de composición descargados del horno a los intercambiadores de calor.

Estas condiciones de operación dan lugar a un aumento de la capacidad de producción por área de superficie unitaria y una reducción de la cantidad de dióxido de carbono descargado a la atmósfera por cantidad unitaria de los óxidos metálicos reducidos que se obtienen. El método tiene la ventaja de descargar menos polvo afuera del horno, gracias al control sobre la velocidad de estos gases, mientras que se mantiene al mínimo el volumen del horno. La esponja metálica obtenida tiene, globalmente, una mejor homogeneidad en el grado de reducción que los productos resultantes de los procedimientos conocidos. Se usa de preferencia un exceso por lo menos de 10% de agente reductor carbonoso, quedando definido este exceso con respecto a la cantidad teórica necesaria para la reducción de los óxidos. De acuerdo con una modalidad particular, se propone un método para la reducción directa de óxidos metálicos en un horno de hogar rotatorio, en el cual, sobre una parte llamada la zona de carga del hogar sobre cierto ancho del anillo, que depende del diámetro y la capacidad del horno, se deposita una carga que consta de varias capas. Se pueden depositar estas capas simultánea o sucesivamente. Las concentraciones de óxidos metálicos y agente reductor carbonoso en las capas pueden ser diferentes. Preferiblemente, la concentración de óxidos metálicos en las capas superiores es mayor que la concentración de óxidos metálicos en las capas inferiores. Las capas inferiores contienen ventajosamente un exceso de agente reductor carbonoso.

La concentración de agente reductor carbonoso en las capas superiores es por lo tanto menor que la de las capas inferiores. En tal caso, hay una clase de gradiente en la concentración, de óxidos metálicos, concentración que aumenta desde el hogar en la dirección de la cara superior de la carga. Se libera por lo tanto una cantidad mayor de constituyentes volátiles en las capas profundas y estos gases se difunden a través de las capas hacia la cara superior de la carga, en donde estos constituyentes volátiles encuentran una concentración más alta de óxidos metálicos. Puesto que la temperatura de las capas inferiores es menor que la temperatura de las capas superiores, se liberan progresivamente los constituyentes volátiles del agente reductor carbonoso en las capas inferiores y, durante su difusión a la cara superior, se encuentran con óxidos metálicos muy calientes. En efecto, las capas superiores están más calientes que las capas inferiores, en primer lugar por que las capas superiores contienen una concentración más alta de óxidos metálicos calentados previamente a temperaturas más altas que el agente reductor carbonoso y en segundo lugar porque estas capas están en contacto con la atmósfera del horno. Estos constituyentes volátiles participan por lo tanto más efectivamente en la reducción de los óxidos metálicos. Ventajosamente, la concentración del agente reductor carbonoso en la capa inferior se encuentra entre la concentración teórica necesaria para la reducción completa de los óxidos metálicos y una concentración de 100% en peso, preferiblemente entre 30% y 70% en peso y, en particular, preferiblemente entre 35% y 60% en peso.

La concentración del agente reductor carbonoso en la capa superior es preferiblemente menor que 25% en peso y, en particular, es preferiblemente menor que 16% en peso. De acuerdo con una modalidad ventajosa, se calienta la carga dentro del horno a una temperatura hasta de 900-1250°C y preferiblemente de 1050-1150°C. Ventajosamente, se revuelve la mezcla de agente reductor carbonoso y óxidos metálicos, o la carga, y se mezcla progresivamente durante su permanencia dentro del horno. De acuerdo con otra modalidad preferida, se conforma la superficie de la carga formando surcos o lomas sobre la misma para promover el intercambio de calor entre la parte superior del horno y la carga mediante un aumento de la eficacia de la radiación procedente del horno y mediante un aumento en el área de la superficie para el intercambio de calor con la atmósfera del horno. La inclinación de los surcos o las lomas se encuentra normalmente entre 20° y 65° y preferiblemente entre 40° y 65°. Preferiblemente, se extrae una superficie en forma de dientes de sierra sobre la superficie de la carga. Se pueden cargar las fracciones de la segunda parte del agente reductor ya sea a la base de los surcos o sobre las crestas de los surcos. De acuerdo con una modalidad preferida, se incorpora la carga o la mezcla sobre una parte interior del hogar anular y se transfiere de un movimiento aproximadamente helicoidal hacia la parte exterior del hogar y, después de la reacción se descarga a través de la parte exterior del anillo. Se descarga la mezcla generalmente después de cuatro o más revoluciones. Ventajosamente, se deposita por lo menos una tracción de la segunda parte del agente reductor carbonoso sobre la mezcla, por lo menos una revolución antes de descargar dicha mezcla. Se deposita preferiblemente la capa o las capas de la mezcla del agente reductor carbonoso y los óxidos metálicos preferiblemente sobre una parte que corresponde a % o menos del ancho del anillo. Preferiblemente, se deposita la segunda parte del agente reductor carbonoso sobre una parte del hogar rotatorio que corresponde a del ancho del anillo. Durante su permanencia dentro del horno, la densidad aparente de la carga disminuye, es decir su volumen aumenta. Las propiedades de flujo de carga varían y, en particular, el ángulo de reposo aumenta, es decir la inclinación de las lomas o los surcos se hace crecientemente escarpada con el progreso de la carga dentro del homo de hogar rotatorio. De acuerdo con una modalidad preferida, conforme se transporta la carga de la parte central del hogar rotatorio hacia la parte exterior, se compensa grandemente el aumento del volumen aparente, modificando uno o más de los siguientes parámetros: el ancho de la tira, el ancho de la base de los surcos, el número de los surcos y la inclinación de los surcos.

Se logra preferiblemente una combustión posterior de los gases liberados durante la reducción, en la parte interior del anillo del horno. Ventajosamente, la descarga de los gases y el movimiento de la carga dentro del horno tienen lugar radialmente en direcciones opuestas. Se calienta previamente, de ordinario el agente reductor y los óxidos metálicos por medio del calor recuperado de los gases de combustión y los gases de combustión posterior. Parece ventajoso mezclar un poco de cal con los óxidos metálicos y/o con el agente reductor carbonoso, en primer lugar porque dicha cal actúa como catalizador para la reacción y en segundo lugar porque evita fenómenos de adhesión en las esponjas metálicas. Además, la cal contribuye generalmente al desulfuramiento del arrabio de la formación de una escoria o torta vitrea más fluida. En una aplicación particular, se forma una capa que consta de la mezcla de óxidos metálicos y agente reductor carbonoso, con una capa de pellas que incorporan estos constituyentes. El término "óxidos metálicos" abarca tanto los minerales metálicos, particularmente el mineral de hierro, como los óxidos metálicos por reciclar que se originan de los procedimientos de elaboración de hierro y acero y de las fundidoras, por ejemplo de los altos hornos, plantas de acero, hornos eléctricos o instalaciones de laminación, así como una mezcla de estas fuentes de óxido con polvos finos de coque o con carbón, si es necesario en forma de pella.

Se entiende que el término "agente reductor carbonoso" significa cualquier material carbonoso en forma sólida o líquida, por ejemplo carbón, lignito y derivados de petróleo. En general, el agente reductor es carbón que tiene una concentración de constituyentes volátiles de alta como sea posible en el contexto del procedimiento, teniendo preferiblemente una concentración de constituyentes volátiles superior al 15%. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se propone también un horno de hogar rotatorio para la reducción de óxidos metálicos, comprendiendo dicho homo un hogar rotatorio anular subdividido en: • una zona de carga; • ' por lo menos una zona intermedia adyacente a la zona de carga; • una zona de descarga adyacente a la zona intermedia; comprendiendo la zona de carga un dispositivo para depositar, sobre una tira del horno rotatorio, una carga que comprende una o más capas de una mezcla de óxidos metálicos y un agente reductor; comprendiendo la zona intermedia, y posiblemente la zona de carga del homo, un dispositivo para agitar progresivamente una parte superior y una parte subyacente de la carga, mientras se desplaza la carga radialmente conforme gira el hogar; comprendiendo la zona intermedia, y posiblemente la de carga del horno un dispositivo para depositar sobre, la carga una o más capas de un agente reductor, mezclado posiblemente con óxidos metálicos; comprendiendo la zona de descarga un dispositivo de descarga que permite que se descargue la carga metalizada en uno o más puntos de descarga. En una modalidad ventajosa, el homo comprende un dispositivo para crear sobre la superficie de los surcos o las lomas con capas depositadas, a fin de obtener una superficie esencialmente en forma de dientes de sierra. El dispositivo para depositar una o más capas de una mezcla de óxidos metálicos y un agente reductor, así como el dispositivo para depositar sobre la carga una o varias capas de una agente reductor mezclado posiblemente con óxidos metálicos sobre la primera mezcla de óxidos metálicos y un agente reductor carbonoso, puede comprender posiblemente un aparato para mezclar, mientras está caliente, el agente reductor carbonoso y los óxidos metálicos antes, después o durante la deposición de las capas. El horno comprende ventajosamente equipo para agitar que comprende barras agitadoras provistas de palas dispuestas como los dientes de una barra agitadora, dichas barras agitadoras estando fijas y dispuestas radialmente en el horno. Dichas barras agitadoras comprenden preferiblemente palas que penetran en la capa, mientras que desplazan la mezcla radialmente hacia el lado de descarga del anillo. Las palas están generalmente desalineadas, es decir dispuestas de manera ligeramente alternada con respecto a los surcos y las lomas formadas por las palas de barra agitadora precedente, para nivelar un lado de cada surco y formar así un surco nuevo. De acuerdo con una modalidad preferida, el equipo está provisto haciendo posible, mediante una primera acción, bajar los picos de los dientes 5 de sierra que son la parte más caliente de los surcos, a los huecos de los surcos y, mediante una segunda acción, mover una superficie de cada diente de sierra sobre una superficie de diente de sierra adyacente, a fin de cubrir el material llevado con la primera acción. El ángulo de trabajo de las palas se encuentra preferiblemente 10 entre 20° y 30° con respecto a la tangente de los surcos. Se puede adaptar el ángulo de trabajo de las palas en cualquier momento a fin de invertir la dirección del desplazamiento radial de la carga y a fin de aumentar su tiempo de permanencia dentro del homo. Las palas están conformadas preferiblemente de manera que 15 revuelvan la carga. De acuerdo con una modalidad particular, el dispositivo de carga comprende un desviador o transportador de tornillo sin fin. En el caso en que se usa un desviador para llevar a cabo la descarga del horno, el ancho del anillo del horno puede ser mayor que cuando se usa un transportador de 20 tomillo sin fin. En efecto, dadas las altas temperaturas que son frecuentes dentro del homo, se sobrecargaría mecánicamente un mecanismo de tomillo sin fin más allá de cierta longitud. ^-t i&Éi^-^Uiia^^^^ Es ventajoso usar un dispositivo de carga que asegura la velocidad regular de descarga. Tal dispositivo de descarga comprende preferiblemente uno o varios dispositivos que aran las partes superiores de los surcos o las lomas para lograr una superficie aproximadamente plana y uno o más desviadores. Se disponen entonces los desviadores regularmente en la zona de descarga del homo. Se selecciona el ángulo de abertura y/o la profundidad de penetración de cada desviador sobre la base de su posición en relación con el hogar rotatorio. El horno comprende ventajosamente quemadores instalados en las partes exteriores del horno de hogar móvil y/o en el anillo exterior del cielo a fin de mantener el horno a una temperatura del orden de 1200 a 1550°C, preferiblemente del orden de 1400°C.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA DE LA INVENCIÓN Se describirá la invención con más detalle con referencia a la modalidad referida de la ¡nvención ilustrada en los dibujos anexos. La figura 1 muestra una proyección horizontal esquemática de un horno rotatorio con una distribución de barras agitadoras en un horno rotatorio. La figura 2 muestra una proyección vertical de una sección a través del homo rotatorio. La figura 3 muestra los surcos formados durante la carga.

La figura 4 muestra los surcos en la carga que resulta de la primera acción de las palas, ubicadas sobre barras agitadoras fijas. La figura 5 muestra los surcos en la carga que resulta de la segunda acción de las palas, ubicadas sobre los barras agitadoras fijas. La figura 6 muestra una vista esquemática de una proyección vertical de una sección a través de una barra agitadora y una pala con un brazo que lo fija a la barra agitadora. Se ilustra el principio operacional del método en la figura 1. En las figuras 1 y 2, se ilustra la primera zona de carga con el 1 , la segunda zona de carga con el 20 y se ilustra con el 2 la zona para descarga del hogar rotatorio 3 con varios desviadores, ejecutando el hogar 3 un movimiento en la dirección contraria a las manecillas del reloj, representado por la flecha 4 alrededor del eje 5 del homo. Se representa con el 6 los quemadores fijados en la pared exterior del homo, se extraen los gases de combustión a través de las paredes interiores del horno en el 7 y se envían a los intercambiadores de calor a través del 8. Se les ha asignado a las barras agitadoras que soportan las palas el número de referencia 9. Se les asigna a los inyectores de oxígeno el número de referencia 10, mientras que el número de referencia 11 denota la carga. La figura 3 muestra los surcos 12 antes del paso de las palas. La figura 4 muestra la nivelación del pico 13 de los surcos, antes de la acción de las palas.

La figura 5 muestra la nivelación 14 de los surcos que resultan de la segunda acción de las palas. La figura 6 muestra una vista esquemática de una proyección vertical de una sección a través de una barra agitadora 15 con su aislamiento térmico externo 16 y una cámara interior enfriada por agua 17 junto con una pala 18 con un brazo 19 que ia fija a la barra agitadora. Se explica con más detalle a continuación la acción de las palas de acción doble. Se provee la entrada al horno con equipo para crear surcos con una sección transversal triangular sobre la superficie de la carga, a fin de obtener una superficie en forma de dientes de sierra. En la zona intermedia que forma una extensión a la zona de carga, el horno comprende equipo adicional de acción doble el cual, mediante una primera acción, hace bajar el material que constituye el pico de cada diente de sierra al hueco adyacente a fin de evitar el material de los picos, que se calientan muy rápidamente, alcanzando la temperatura de aglomeración y/o el punto de fusión, que haría más difícil su mezcladura con la carga y la reducción de los óxidos metálicos. Una segunda acción elimina una cara de cada diente de sierra y, si es necesario, parte de la base, moviéndose el material eliminado sobre una superficie del diente de sierra adyacente y cubriendo el material llevado por la primera acción. Por consiguiente, se mezcla la carga progresivamente a niveles crecientemente profundos y se mueve radialmente conforme gira el hogar, moviéndose la base de los dientes de sierra radialmente en el extremo de cada revolución de la carga en una o más etapas a través de una distancia total que corresponde al ancho de la zona de carga. En la segunda zona intermedia que sigue, el homo comprende un equipo similar de acción doble haciendo posible, mediante una primera acción, eliminar los picos de los dientes de sierra y tomar esta parte al hueco adyacente. Una segunda acción elimina una superficie de cada diente de sierra abajo al hogar, moviéndose la parte eliminada sobre una superficie del diente de sierra adyacente, cubriendo el material llevado por la primera acción. Se mueve la carga radialmente conforme gira el hogar, de manera que se descarga después de varias revoluciones, preferiblemente después de 4 o más revoluciones, hacia la parte del anillo opuesto a la zona de carga. Desde luego, las dos zonas pueden comprender también equipo idéntico. En estas zonas intermedias del horno, se escogen las condiciones de operación de tal manera que se logre un compromiso, en primer lugar, entre la necesidad de producir una temperatura alta uniforme de la carga tan rápidamente como sea posible y, en segundo lugar, la necesidad de poner en contacto progresivamente, con la capa de óxidos metálicos o con la capa superior de la mezcla de óxidos metálicos y el carbón, solamente la parte superior de la capa subyacente, evitando incorporar a la misma las capas inferiores más frías, de manera que la temperatura de la mezcla nueva así formada sea superior a 600°C, en particular sea del orden de 700°C a 800°C.

Se escoge la velocidad rotacional del hogar en función del diámetro del horno. Puede encontrarse entre 3 y 16 revoluciones por hora y es preferiblemente de entre 8 y 12 revoluciones por hora. La velocidad de carga en relación con las palas se encuentra preferiblemente entre 10 y 50 cm/s y es ventajosamente de entre 15 y 30 cm/s. Además, en lo que respecta a la capa superior de la carga, es esencial evitar que se vitrifique ésta, por ejemplo mediante la formación de silicatos del tipo de fayalita que tienen un efecto inhibidor sobre la reducción. Con este propósito, el depósito de una segunda parte del agente reductor carbonoso sobre la capa de superficie hace posible mantener rica la capa en los elementos reductores en contacto con la capa de superficie de la carga, reduciendo al mínimo la reoxidación de óxidos metálicos ya reducidos parcialmente mientras están en el horno y se reduce igualmente al mínimo la formación de fayalita sobre la superficie. Además, los medios tales como las barras agitadoras aseguran una mezcladura rápida de la capa de superficie a la capa inmediatamente inferior. La finalidad es obtener un tiempo de producción tan corto como sea posible. Para un grosor de carga del orden de 5 a 10 cm, se determina el tiempo de producción mediante el punto más frío en la carga, teniendo una esponja metálica mejor homogeneidad que las esponjas producidas mediante los métodos de reducción del presente estado de la técnica, teniendo estos últimos en general ei inconveniente de que producen un producto con grados variables de reducción de los óxidos metálicos. En esta modalidad preferida, se toma en cuenta lo siguiente: - se lleva a cabo la carga de la primera parte del agente reductor en el contorno interior del anillo, el círculo pequeño, preferiblemente sobre 1/6 a 1/12 del ancho del anillo, - se revuelve la carga, que experimenta 4 o más revoluciones completas dependiendo de las condiciones de carga sobre el ancho del anillo, hasta 100 veces con barras agitadoras provistas de palas de diferentes formas y funciones dependiendo de la zona del horno, como se describe anteriormente, - en cada pala, se mueve la carga radialmente hacia afuera, describiendo así la carga una trayectoria aproximadamente helicoidal, - se lleva a cabo la carga de la segunda parte del agente reductor en una zona adyacente a la zona de carga descrita anteriormente y en la zona de descarga, - se lleva a cabo la descarga sobre la parte exterior del anillo por medio de uno o más desviadores que tienen una longitud correspondiente respectivamente al ancho o una fracción del ancho de la carga, - se ponen los quemadores en las paredes laterales del horno arriba del hogar, principalmente en las paredes exteriores del anillo, sobre el círculo grande y/o en el anillo exterior del cielo, - se descargan los gases haciendo fluir en una dirección opuesta a la del movimiento de materiales a través de las paredes sobre los lados interiores del anillo, sobre el círculo pequeño. Sobre las barras agitadoras, las palas de acción doble con diferentes dimensiones y formas están dispuestas de tal manera que las palas en la primera zona intermedia agiten progresivamente la carga a niveles crecientemente profundos abajo al hogar, mientras que las palas de la segunda zona intermedia, en que la carga no está aglomerada todavía y es aún fácilmente mezclable, tienen una forma apropiada diferente de la de las primeras palas y agitan los surcos y su base. Esto evita la apariencia, sobre la superficie de la carga, de una hoja de óxidos metálicos reducidos que sea gruesa, fuerte, difícil de fragmentar y difícil de descargar. Estas barras agitadoras están fijadas y están colocadas radialmente en el horno, estando ubicado la primera barra agitadora en la primera zona intermedia que se extiende a la zona de carga, es decir la zona en la cual se alimenta de material el horno. Las palas de las barras agitadoras están fijadas y desalineadas, es decir dispuestas de manera ligeramente alternada con respecto a los surcos formados por las palas de la barra agitadora precedente, por ejemplo 50 mm, a fin de eliminar un lado inclinado de cada surco o diente de sierra. El movimiento del material sobre el hogar causa la mezcladura (es decir agitación) y la formación de un surco o diente de sierra nuevo. Las palas crean surcos con una sección transversal triangular sobre la totalidad de la superficie de la carga y ésta aumenta el área de superficie de la carga en la interfaz con la atmósfera del homo en una cantidad del orden del 20 al 65%, produciendo así una mayor transferencia de calor del homo a la carga. El primero y el segundo tipos de pala de acción doble están diseñados de manera que, en cada paso a través de la carga, se revuelva una parte de la misma, la capa superior de la carga en contacto con la atmósfera del homo, constando inicialmente de óxidos metálicos y luego de la mezcla de óxidos metálicos y carbón, y finalmente de los óxidos metálicos reducidos, descendiendo, mientras se eleva la capa subyacente. El extremo de las palas está conformado de tal manera que revuelva el material, a fin de que la parte superior del surco, la parte más caliente, se mueva al valle del surco recientemente creado a fin de asegurar la mejor homogeneización. Se puede enfriar dicho extremo de las palas mediante la circulación interna de un enfriador líquido, por ejemplo. Las barras agitadoras pueden estar distribuidas linealmente en las diferentes zonas del horno sobre la longitud del paso en una zona del horno. Se hará preferiblemente la distribución de manera no lineal y será dependiente de la temperatura de la superficie y del gradiente de temperatura en la carga. Una de las barras agitadoras corriente debajo de la zona de descarga, incluye un ancho equivalente al de la zona de descarga, dispositivo que permite el aplanamiento hacia abajo de los picos de la superficie perfilada, para obtener una superficie aproximadamente plana. Esto hace más fácil la descarga del horno. Se determina la cantidad del agente reductor carbonoso mediante la cantidad estequiométrica necesaria para producir la reducción completa de los óxidos metálicos presentes, producidos en una cantidad correspondiente a la acción reductora de los elementos volátiles, incrementada posiblemente en una cantidad necesaria para fundir la esponja y para su aleación subsiguiente. La mezcladura progresiva de la capa de óxidos metálicos con la capa subyacente, cuya temperatura es necesariamente más alta en las zonas cercana a la interfaz entre los óxidos metálicos y el carbón que las capas más distantes, tiene las siguientes consecuencias: - Una mayor transferencia de calor a través de un aumento del área de superficie entre la ¡nterfaz entre la capa superior y la atmósfera del horno; - La conductividad térmica más alta de la capa de óxidos metálicos inicialmente presente en la capa única de la parte superior de la carga y después progresivamente en la mezcla, contribuye a una mejor transferencia de calor que los métodos con capas múltiples, sin el agente reductor, en este caso carbón, que es un conductor de calor más eficiente, que entorpezca el procedimiento; .$j*¿^ M?s í£¿ - la mezcladura progresiva de las capas que se forman en la carga permite que se logre rápidamente una uniformidad de la temperatura a través de toda la dicha carga; - los óxidos metálicos alcanzan muy rápidamente las altas temperaturas en que su reactividad es mayor, lo cual aumenta la eficiencia del procedimiento de reducción y reduce el tiempo operacional; - se usan los constituyentes volátiles liberados progresivamente y generados por el carbón tomado progresivamente a una temperatura más alta, eficiente y directamente como agente reductor; - ocurre inmediatamente y se optimiza la reducción con el uso de hidrógeno, lo cual provee una mejor cinética de reacción de la del gas CO; - se hace más eficiente la reducción del CO porque se mezcla progresivamente la capa superior más caliente con la capa que está inmediatamente abajo tomada a una temperatura adecuada y no con las capas más profundas que están todavía demasiado frías; - en principio se hace posible producir menos bióxido de carbono por masa uritaria de metal reducido que se produce; - se evita las temperaturas de superficie que son demasiado altas y no hay por lo tanto producción de fayalita; - se evita la aparición sobre la superficie de la carga de una hoja de óxidos metálicos que sea demasiado gruesa, fuerte, difícil de fragmentar y difícil de descargar; - el horno, para una producción dada, será menos voluminoso que el de otros métodos que usan hornos de hogar rotatorio. Se mantiene el horno generalmente a una temperatura de domo del orden de 1300 a 1450°C, preferiblemente del orden de 1400°C, con quemadores instalados en las paredes exteriores del homo de hogar móvil y/o en el anillo exterior en el cielo y con combustión posterior en la parte interior del anillo. Las mezcladuras sucesivas de las capas superiores con las capas subyacentes significan que la máxima temperatura de superficie alcanzada no excede de 1100 a 1200°C. Los métodos usados hacen posible también aumentar la homogeneización de cargas que constan de pellas, lo cual contribuye a un aumento considerable del grosor de la carga, a un ciclo operacional más rápido y más eficiente, a un horno más compacto y a una optimización de los intercambios de calor. _ ¡ ¡¿§g^g^

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 5 1.- Un método para la reducción de óxidos metálicos en un homo con un hogar rotatorio anular en el cual se depositan un agente reductor carbonoso y óxidos metálicos sobre una parte de dicho hogar rotatorio y se transportan luego en un movimiento aproximadamente helicoidal a un dispositivo de descarga, caracterizado porque se calienta previamente la 0 primera porción del agente reductor y se mezcla con los óxidos metálicos calentados previamente antes o mientras se depositan sobre el hogar rotatorio, porque se deposita una segunda porción del agente reductor sobre la mezcla y porque se usan los componentes volátiles del agente reductor carbonoso y el monóxido de carbono, para reducir los óxidos metálicos. 5 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque se deposita caliente la segunda parte del agente reductor en varias fracciones sobre la mezcla. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque la segunda parte del agente reductor constituye 0 hasta el 20% de la cantidad total del agente reductor usado. 4.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se subdivide la segunda parte del agente reductor en dos partes, comprendiendo cada una ^fg^^^j^^ ^ ?íisá hasta el 10% de la cantidad total del agente reductor usado. 5.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se mezcla por lo menos una fracción de la segunda parte del agente reductor con óxidos metálicos antes de depositarse o mientras se depositan sobre la mezcla. 6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque por lo menos una fracción de la segunda parte del agente reductor comprende entre 60 y 100% de agente reductor carbonoso y entre 0 y 40% de óxidos metálicos, preferiblemente entre 80 y 100% de agente reductor carbonoso, y entre 0 y 20% de óxidos metálicos. 7.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se calienta previamente el agente reductor carbonoso a una temperatura hasta de 200°C y/o se calienta previamente los óxidos metálicos a una temperatura hasta de 850°C. 8.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se logra el calentamiento previo del agente reductor carbonoso y/o los óxidos metálicos usando el calor recuperado de los gases de combustión. 9.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se depositan la primera parte del agente reductor carbonoso y los óxidos metálicos en una o más capas sobrepuestas. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque se depositan sucesivamente las capas sobrepuestas. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque se depositan a la vez todas las capas sobrepuestas. 12.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 , caracterizado además porque las capas comprenden concentraciones diferentes de óxidos metálicos y agente reductor carbonoso. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la concentración de agente reductor carbonoso en la capa superior es menor que 25% en peso y, en particular, es preferiblemente menor que 16% en peso. 14.- El método de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado además porque la concentración de agente reductor carbonoso en la capa inferior se encuentra entre la concentración teórica necesaria para la reducción completa de los óxidos metálicos y una concentración de 100% en peso, preferiblemente entre 30% y 70% en peso y, en particular, preferiblemente entre 35% y 60% en peso. 15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se calienta la mezcla dentro del homo hasta una temperatura de 950-1250°C y preferiblemente de 1050-1150°C. dJEfcn^afctt 16.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se usan óxidos metálicos a una temperatura de alimentación tan alta como sea posible, mientras que se evita la aglomeración de los óxidos metálicos. 5 17.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se revuelven las capas del agente reductor carbonoso y los óxidos metálicos y se mezclan progresivamente durante la permanencia dentro del horno. 18.- El método de conformidad con cualquiera de las 10 reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se conforma la superficie de ia mezcla de óxidos metálicos y agente reductor carbonoso mediante la formación de surcos o lomas sobre la misma. 19.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la inclinación entre los surcos o las lomas se 15 encuentra entre 20° y 65°. 20.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque se crea una superficie conformada aproximadamente como diente de sierra sobre la superficie de la mezcla de óxidos metálicos y agente reductor carbonoso. 20 21.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque uno o más de los siguientes parámetros: el ancho de la tira de carga, el ancho de la base de los surcos, el número de surcos y el ángulo de inclinación de los surcos varía durante la permanencia -vi" -t flÉft»"*-— *a de la carga en el horno. 22.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque se carga la mezcla sobre una parte interior del hogar anular, porque se transfiere en un movimiento aproximadamente helicoidal hacia la parte exterior del hogar y porque, después de la reacción, se descarga a través de la parte exterior del anillo. 23.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque se descarga la mezcla después de cuatro o más revoluciones. 24.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque se deposita por lo menos una fracción de la segunda parte del agente reductor carbonoso sobre la mezcla por lo menos una revolución antes de la descarga de dicha mezcla. 25.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque se depositan las capas de la mezcla sólida de agente reductor y los óxidos metálicos sobre una parte correspondiente a lo mucho del ancho del anillo. 26.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque se deposita la segunda parte del agente reductor carbonoso sobre una parte del hogar rotatorio correspondiente a lo mucho a uno del del ancho del anillo. 27.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque se logra la combustión posterior de los gases en una parte interior del anillo. 28.- El método de conformidad con cualquiera de las 5 reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque la descarga de los gases y el movimiento de la carga ocurren radialmente en direcciones opuestas. 29.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado además porque el agente 10 reductor carbonoso y/o los óxidos metálicos incorporan un poco de cal. 30.- Un homo de hogar rotatorio para la reducción de óxidos metálicos, comprendiendo dicho horno un hogar rotatorio anular subdividido en: una zona de carga; por lo menos una zona intermedia adyacente a la zona de carga; una zona de descarga adyacente a la zona intermedia; 15 comprendiendo la zona de carga un dispositivo para depositar, sobre una tira del horno rotatorio, una carga que comprende una o más capas de una mezcla de óxidos metálicos y un agente reductor; comprendiendo la zona intermedia, y posiblemente la zona de carga del homo, un dispositivo para agitar progresivamente una parte superior y una parte subyacente de la carga, 20 mientras se desplaza la carga radialmente conforme gira el hogar; comprendiendo la zona intermedia, y posiblemente la de carga del homo un dispositivo para depositar sobre, la carga una o más capas de un agente reductor, mezclado posiblemente con óxidos metálicos; comprendiendo la ^Hj^gg^ zona de descarga un dispositivo de descarga que permite que se descargue la carga metalizada en uno o más puntos de descarga. 31.- El horno de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque el dispositivo para depositar una o más capas de una mezcla de óxidos metálicos y un agente reductor, así como el dispositivo para depositar sobre la carga una o varias capas de una agente reductor mezclado posiblemente con óxidos metálicos sobre la primera mezcla de óxidos metálicos y un agente reductor, comprende un aparato para mezclar, mientras está caliente, el agente reductor carbonoso y los óxidos metálicos antes, después o durante la deposición de las capas. 32.- El horno de conformidad con la reivindicación 30 a 31, caracterizado además porque el horno comprende un dispositivo para crear sobre la superficie de la carga depositada surcos o lomas a fin de obtener una superficie esencialmente en forma de dientes de sierra. 33.- El horno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, caracterizado además porque el dispositivo de descarga comprende un transportador de tornillo sin fin o un desviador. 34.- El homo de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado además porque el dispositivo de descarga comprende uno o varios dispositivos que nivelan los picos de los surcos o las lomas a fin de obtener una superficie aproximadamente plana y uno o más desviadores, cada uno dejado con penetración ajustable. 35.- El horno de conformidad con las reivindicaciones 30 a 34, caracterizado porque comprende equipo para agitar que comprende barras agitadoras provistas de palas de acción doble dispuestas como los dientes de una barra agitadora, estando fijas dichas barras agitadoras y dispuestas radialmente en el homo. 36.- El horno de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque las barras agitadoras y las palas quedan enfriadas. 37.- El horno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 35 ó 36, caracterizado además porque las barras agitadoras comprenden barras que penetran a la capa, mientras que desplazan la mezcla radialmente hacia el lado de descarga del anillo y/o las palas que penetran a la capa sobre su longitud entera mientras desplazan una mezcla radialmente hacia el lado de descarga del anillo. 38.- El horno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 35 a 37, caracterizado además porque las palas están desalineadas, es decir dispuestas de manera ligeramente alternada con respecto a los surcos o a las lomas formados por las palas de la barra agitadora precedente, a fin de eliminar el lado inclinado de cada surco y formar así un surco nuevo, porque el equipo, mediante una primera acción, hace posible bajar los picos de los dientes de sierra a los valles de los surcos y, mediante una segunda acción, mover una superficie de cada diente de sierra sobre una superficie del diente de sierra adyacente a fin de cubrir el material llevado mediante la primera acción. 39.- El horno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 35 a 38, caracterizada porque las palas comprenden un ángulo de trabajo con respecto a la tangente de los surcos que se encuentra entre 20° y 30°C. 40.- El homo de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado además porque se puede adaptar en cualquier momento el ángulo de trabajo de las palas. 41.- El horno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 35 a 40, caracterizado porque las palas están conformadas a fin de revolver la carga y/o o agitarla. 42.- El homo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 35 a 41, caracterizado además porque la velocidad de la carga en relación con las palas se encuentra entre 10 y 50 cm/s y generalmente entre 15 y 30 cm/s. 43.- El horno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 30 a 42, caracterizado además porque el horno comprende quemadores instalados en las paredes exteriores del horno de hogar rotatorio y/o en un anillo exterior del cielo a fin de mantener el horno a una temperatura del orden de 1200 a 1550°C, preferiblemente del orden de 1400°C.