Hierro esponja: propiedad, métodos de obtención, aplicación

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El hierro esponjoso se obtiene reduciendo concentrados o minerales de hierro de alta calidad en condiciones de exposición a temperaturas relativamente bajas, menos de 1100 grados centígrados. Dichos procesos excluyen la fundición del mineral y su sinterización.

Historia

Hace mucho tiempo se demostró que es posible obtener hierro del mineral de inmediato. En condiciones de laboratorio, este proceso es fácil de implementar. Como resultado, los metalúrgicos se enfrentaron a la tarea de crear métodos tecnológicos para extraer hierro en volúmenes industriales directamente del mineral. Ahora tales métodos han sido encontrados e introducidos en producción.

El hierro obtenido directamente del mineral se llama esponjoso. Y los métodos de recuperación son métodos de restauración directa o sin dominio.

Los primeros experimentos en la Unión Soviética para obtener hierro esponjoso sin el uso de la fusión en alto horno se llevaron a cabo en los años 50 del siglo pasado.

La primera producción de este metal se introdujo en la industria en los años 70. Los primeros métodos tecnológicos para producir hierro esponja sin el uso de un alto horno diferían de manera insignificante.actuación. El producto resultante contenía una amplia variedad de impurezas.

El gas natural dio un nuevo impulso a esta producción. En los años 80 del siglo XX, comenzó a ser ampliamente utilizado en la producción minera y metalúrgica. Luego se comprobó que es ideal para la implementación de la reducción directa de hierro del mineral. Además, otros gases no naturales también han comenzado a ser ampliamente utilizados (gas asociado a la producción de petróleo, fracciones de gas durante la gasificación de varios carbones, etc.).

La mejora de los procesos tecnológicos y su introducción en los años 90 condujo al hecho de que la intensidad energética y los costos de capital de la reducción directa de hierro han disminuido significativamente. Comenzó un aumento significativo en la producción de hierro no fundido.

Producción directa sin dominio de hierro esponja: procesos en los que el metal se recupera del mineral con la ayuda de gases, carbón sólido. Y también juntos: carbono sólido y gas. Se lleva a cabo a una temperatura de unos 1000 grados centígrados. Al mismo tiempo, la roca natural no se convierte en escoria, las impurezas no se restauran, como resultado de lo cual el metal es suficientemente puro. Los expertos llaman a este proceso y otros términos:

• producción directa de hierro esponja;
• metalurgia sin coque;
• metalurgia sin dominio;
• metalización parcial del mineral.

Actualmente, los métodos de extracción de metales a escala industrial se practican en Rusia, China, Suecia, Alemania, Gran Bretaña, Noruega yotros países.

Todos los métodos conocidos se dividen en dos grupos:

• el hierro se forma cuando el mineral se expone a un agente reductor gaseoso;
• bajo la influencia de un agente reductor sólido sobre el mineral de hierro.

Los métodos para producir esponja de hierro usando un método sin dominio han sido patentados por casi quinientos.

Recuperación de hierro con una sustancia gaseosa

El hidrógeno y el monóxido de carbono se utilizan para la reducción gaseosa. Por lo general, se usa un método cuando el mineral de hierro se tritura y se calienta a 850 grados, seguido de tostado. Luego se envía a un horno de tubo rotatorio. Allí, el metal se reduce bajo la influencia de los gases reductores que se mueven hacia la masa del mineral. Antes de salir del horno, entra en el contenedor de refrigeración. A continuación, el producto final se muele con un molino de bolas.

Posteriormente, la masa pasa por un separador magnético especial. El hierro clasificado por el separador pasa luego por debajo de la prensa, que convierte el hierro esponjoso en briquetas.

Obtención de hierro mediante un agente reductor sólido

Si la producción utiliza la tecnología de producción de esponja de hierro por reducción sólida, entonces este método involucra las siguientes operaciones:

• trituración y molienda de mineral;
• para lograr una alta concentración de hierro, no más del 3% de ganga, se realiza enriquecimiento magnético;
• El mineral enriquecido se mezcla con combustible orgánico, que incluye aserrín y otros materiales orgánicos similares.estructuras;
• creación de la masa resultante de briquetas, seguida de su transferencia al horno para cocción.

La recuperación del hierro se produce debido a la combustión del carbono contenido en las briquetas.

El hierro esponja obtenido, tanto en su reducción sólida como gaseosa, se envía posteriormente a procesos estándar para la obtención de acero.

La refundición suele llevarse a cabo en hornos eléctricos, mientras se introduce en el metal la cantidad necesaria de carbono y otras impurezas.

Clasificación de procesos

Los metalúrgicos clasifican los procesos de producción de hierro en altos hornos según el tipo de producto final, a saber:

• producción de materiales para alto horno con metalización parcial (del 30 al 50 por ciento);
• producción de hierro esponjoso, un producto sólido, altamente metalizado (del 85 al 95 por ciento), para su posterior transformación en acero;
• producción de hierro forjado, producto plástico metalizado;
• producción de hierro semielaborado o líquido para su posterior proceso de fundición.

Productos de restauración directa

Cuatro tipos se clasifican comúnmente como productos de reducción directa de hierro:

• esponjoso;
• carga metalizada;
• llamativo;
• hierro fundido o carbono intermedio.

Hierro esponjoso

Se obtiene como resultado de procesos cuando la reducción de los metales se produce sin fundir, a una temperatura inferior a 1000-1200 grados centígrados. procederde lo que fue la materia prima inicial, hierro esponja sólido - estructuras porosas, o gránulos. En ciertos casos, es un polvo metálico. Cuando este metal también se caracteriza por tener una porosidad bastante alta (en forma de esponja) debido a que durante la restauración, las características volumétricas de la materia prima han sufrido pequeños cambios.

La superficie porosa de dicho hierro conduce a un alto grado de oxidación durante el almacenamiento y el transporte, cuando se expone a un entorno desfavorable (alta humedad).

La composición química de este metal debe su composición a la materia prima original (mineral). En comparación con la chatarra, la esponja de hierro es más limpia. Tiene una mínima presencia de impurezas de otros metales.

Además, el hierro esponja obtenido por reducción directa también se distingue por la presencia de rocas estériles en él. Debido al hecho de que el material de origen es rico en concentrados y minerales, no está sujeto a purificación adicional. Como resultado, el hierro contiene todas las inclusiones de la roca estéril del mineral original.

La esponja de hierro ha encontrado su camino en la fabricación de acero, la fabricación de polvo de hierro y la cementación de cobre.

Carga metalizada

El hierro parcialmente reducido se denomina carga metalizada. Se utiliza para enfriar el proceso de fundición, así como para la posterior fusión en altos hornos. El nivel de recuperación de la carga metalizada está por debajo del 80%. La esponja de hierro es mucho más limpia, gradosu recuperación supera el 90%.

Grito de hierro

El hierro en caliente, malditamente libre, se produce en hornos rotatorios tubulares. Su temperatura de recuperación oscila entre 1100 y 1200 grados centígrados. Este producto es una pequeña partícula de metal en la que se acumulan impurezas. El volumen de escoria en el hierro fundido es alto, alrededor del 10-20 por ciento. Este hierro se distingue por importantes impurezas de azufre y fósforo.

Aplicar kritsu para su posterior refundición en altos hornos. Tecnologías separadas utilizan este producto en la fabricación de acero en hornos eléctricos.

Carbón intermedio o hierro fundido

Estos productos se fabrican con tecnología de recuperación de combustible sólido. Según sus características, son similares a los fundidos en altos hornos. Además, el semicarbono o el hierro fundido a veces se obtienen con mucha menos materia extraña.

El posterior trabajo con estos materiales para obtener acero se realiza de manera tradicional.