INDUSTRIA SEDERURGIA
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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓNUNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓN
IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA DE LA SIDERURGICA (ACERO)IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA DE LA SIDERURGICA (ACERO)
IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA DE LA SIDERURGICA (ACERO)
IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA DE LA SIDERURGICA (ACERO)
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA, IND. ALIMENTARIAS Y AMBIENTALE.A.P. INGENIERÍA AMBIENTALASIGNATURA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIATRABAJO N° 1TEMA: IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIAPROFESOR: SEGUNDO ALBERTANO PARRERA ESPINOZAALUMNOS: ALOR ALVARO, SHARON SUSSETH BAILON CIPRIANO, DEISY MARIA SANTILLAN PALACIOS DEBORAH VENTOCILLA FERRER, HELEN YAIRZACICLO: IV 14/10/2015 UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA, IND. ALIMENTARIAS Y AMBIENTALE.A.P. INGENIERÍA AMBIENTALASIGNATURA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIATRABAJO N° 1TEMA: IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIAPROFESOR: SEGUNDO ALBERTANO PARRERA ESPINOZAALUMNOS: ALOR ALVARO, SHARON SUSSETH BAILON CIPRIANO, DEISY MARIA SANTILLAN PALACIOS DEBORAH VENTOCILLA FERRER, HELEN YAIRZACICLO: IV 14/10/2015
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA, IND. ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL
E.A.P. INGENIERÍA AMBIENTAL
ASIGNATURA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
TRABAJO N° 1
TEMA: IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIA
PROFESOR: SEGUNDO ALBERTANO PARRERA ESPINOZA
ALUMNOS:
ALOR ALVARO, SHARON SUSSETH
BAILON CIPRIANO, DEISY MARIA
SANTILLAN PALACIOS DEBORAH
VENTOCILLA FERRER, HELEN YAIRZA
CICLO: IV
14/10/2015
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA, IND. ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL
E.A.P. INGENIERÍA AMBIENTAL
ASIGNATURA: BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
TRABAJO N° 1
TEMA: IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIA
PROFESOR: SEGUNDO ALBERTANO PARRERA ESPINOZA
ALUMNOS:
ALOR ALVARO, SHARON SUSSETH
BAILON CIPRIANO, DEISY MARIA
SANTILLAN PALACIOS DEBORAH
VENTOCILLA FERRER, HELEN YAIRZA
CICLO: IV
14/10/2015
DEDICATORIA:
DEDICATORIA:
DEDICATORIA:
DEDICATORIA:
El presente trabajo va dedicado a nuestros padres, que nos guían por el sendero de la vida y a Dios por estar siempre con nosotros.El presente trabajo va dedicado a nuestros padres, que nos guían por el sendero de la vida y a Dios por estar siempre con nosotros.
El presente trabajo va dedicado a nuestros padres, que nos guían por el sendero de la vida y a Dios por estar siempre con nosotros.
El presente trabajo va dedicado a nuestros padres, que nos guían por el sendero de la vida y a Dios por estar siempre con nosotros.
PRESENTACION
El presente trabajo que se expone a continuación trata sobre "IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIA", en cuanto al tema específico se describirá los conceptos previos.
El trabajo es presentado al profesor Segundo Albertano Parrera Espinoza y a nuestros compañeros de cuarto ciclo de la escuela de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional "José Faustino Sánchez Carrión"; con la finalidad de ampliar nuestros conocimientos con respecto al tema a tratar.
INTRODUCCIÓN
Contenido
PRESENTACION 4
INTRODUCCIÓN 5
IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIA 8
I. SIDERURGIA 8
II. LA IMPORTANCIA INDUSTRIAL 8
III. EL ACERO 9
IV. PRINCIPALES MINERALES DE HIERRO 9
V. PROCESO DE SEPARACIÓN DEL MINERAL DE HIERRO 10
A. Pelletizacion 10
B. Coquización 11
Hulla 11
Proceso de elaboración del coque 11
C. Sinterizacion 12
VI. PROCESO DE REDUCCION 14
VII. ALTO HORNO 14
A. REDUCCION INDIRECTA 15
B. REDUCCION DIRECTA 16
VIII. PROCESOS DE ACERACION (formación de la escoria y del acero) 17
CONVERTIDOR AL OXÍGENO BÁSICO 17
IMPACTOS POR LA INDUSTRIA SIDERURGICA 18
PROCESOS QUE MINIMIZAN LA CONTAMINACION PRODUCIDA POR LA PRODUCCION DE ACERO 20
a. Control de emisiones de de gases y polvos contaminantes 20
E quipos de filtración 20
LOS PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS 20
ADSORBENTES Y CATALIZADORES 21
ADSORBENTES 21
CATALIZADORES 21
El reciclaje de CO 21
b. CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA 21
PROCESOS TÍPICOS DE NEUTRALIZACIÓN 21
c. ADMINISTRACIÓN Y CAPACITACIÓN EN LA INSTALACIÓN DE UNA PLANTA 22
Buenas prácticas de limpieza ambiental. 22
d. MONITOREO EN LA INSTALACION DE UNA PLANTA 22
CONCLUSIONES 23
GLOSARIO 24
BIBLIOGRAFIA 26
IMPACTO DE LAS REACCIONES QUIMICAS EN LA INDUSTRIA SIDERÚRGIA
SIDERURGIA
Es la metalurgia de las aleaciones de Fe y C (aceros y fundiciones) comprendiendo fundamentalmente los procesos de reducción (en alto horno o reducción directa), oxidación y desoxidación (en acería).
Los productos siderúrgicos contienen además: residuales (P, S, Si, Mn, etc.) provenientes de las materias primas utilizadas en su elaboración; algunos de estos residuales se consideran impurezas ya que perjudican las propiedades del producto (P, S, etc.) y eventualmente aleantes, elementos adicionados a propósito (Cr; Ni, Mo, etc.) con la finalidad de mejorar propiedades físicas (especialmente las mecánicas) y químicas (en particular la resistencia a la corrosión). La diferencia entre elemento residual o elemento aleante radica en el valor del porcentaje en peso del elemento en cuestión, así por ejemplo según la Norma Mercosur NM-ISO 4948-1:96, el silicio por debajo de 0,50% se considera residual y el manganeso se considera residual hasta 1,80%.
LA IMPORTANCIA INDUSTRIAL
La importancia industrial del acero como material para construcciones mecánicas y civiles se fundamenta básicamente en razones técnico-económicas:
Relativamente bajo costo de elaboración: desde la extracción del mineral (abundancia del mineral de alta ley, facilidad de reducción) hasta la producción de semielaborados y fabricación de piezas terminadas en cantidades masivas.
Eelevadas propiedades mecánicas: resistencia (estática y dinámica), y rigidez (alto módulo elástico) con adecuada confiabilidad (duración).
Posibilidad de modificación de propiedades (mecánicas, físicas y químicas): mediante tratamientos térmicos, termoquímicos, termomecánicos o bien por agregado de aleantes.
Respaldo de la experiencia en servicio: por ser una de las aleaciones más usadas por la humanidad (desde el año 2500 A.C. en forma continua) se tiene una gran experiencia sobre los usos que se le puede dar, los problemas que puede presentar y sus posibles soluciones.
EL ACERO
Es una aleación de: Fe Y C
Donde el Carbono se encuentra en una proporción menor al 1,7%. Una aleación es un producto homogéneo de propiedades metálicas compuesto por dos o más elementos, uno de los cuales, al menos, debe ser un metal. El Carbono determina las propiedades, y por lo tanto, los posibles usos del material. El mineral de Hierro se encuentra en la naturaleza en forma de óxido, por lo tanto su conversión a hierro puro o metálico para luego fabricar acero, requiere de un proceso inverso a la oxidación, llamado Reducción.
PRINCIPALES MINERALES DE HIERRO
El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos.
Tabla N °1 Los principales óxidos de hierro
OXIDOS
Hematita
Fe2O3
Oxido férrico
Magnetita
Fe3O4
Oxido ferroso-ferrico
Ilimenita
FeTiO3
Oxido de hierro-titanio
Limonita
FeO(OH)·nH2O,
Oxido de hierro hidratado
CARBONATOS
Siderita
FeCO3
Carbonato de hierro
SILICATOS
Greenalita
Variados y complejos
Silicatos de hierro
Grunelita
Silicatos de hierro
Existen otros
Silicatos de hierro
SULFUROS
Pirita
FeS2
Pirita de hierro
Marcasita
FeS2
Pirita de hierro blanca
Pirrorita
FeS
Pirita de hierro magnética
Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen: elementos útil Mena Parte útil del mineral (óxidos de hierro) indeseados denominados "gangas". Parte de la ganga puede ser separada del mineral de hierro antes de su envío a la siderurgia, por los métodos de separación.
PROCESO DE SEPARACIÓN DEL MINERAL DE HIERRO
Para fabricación del acero el hierro no se puede utilizar en su forma que es obtenido en las minas, pasa por dos procesos de separación:
Imantación:
Consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magnética.
Separación por densidad:
Se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este método es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderúrgico.
PELLETIZACION
Se inicia con la preparación de la materia prima procedente de la mina el cual debe ser homogeneizado para tener un buen comportamiento de calidad en los pasos sucesivos.
Proceso de elaboración de pellets
El primer paso es el molino de roca, donde se introduce la mina aplastada junto con el agua.
Luego pasa a un molino que cuenta con rodillos trituradores gigantes de 10cm de diámetro y 51cm de largo, al tiempo que da vuelta los rodillos el mineral se polvoriza hasta convertirse más finos.
La mezcla aguada atraviesa el primer conjunto de separadores magnéticos (grandes tambores giratorios que tienen imanes permanentes adentro) que atraen partículas magnéticas, en este caso al hierro.
Estas partículas son enviadas a otros molinos que las trituran hasta lograr una consistencia de polvo facial, teniendo un concentrado de 67% de hierro, en este punto se añade un poco de piedra caliza.
El concentrado es secado en una maquina llamado secadores de disco donde se forma los pellets (pelotas verdes).
Luego los perdigones o pellets (más de 67% de hierro), entra en un horno de 1300 °C, para luego ser enfriado hasta obtener cierta dureza.
Grafica N°1 diagrama de producción de pellets
COQUIZACIÓN
Es el proceso de transformación de carbón a coque. Se clasifica según su contenido de carbono, por el grado de transformación que han experimentado en su proceso y por el uso al que se adaptan en, este caso se utilizara el carbón mineral. La escala más recomendada establece cuatro clases:
Antracita
Hulla
Turba
Lignito.
2.1 Hulla
Roca sedimentaria orgánica, un tipo de carbón mineral con una riqueza entre 75 y 90 % de carbono y un contenido en volátiles que oscila entre 20 y 35. Es negra, mate y arde con dificultad con una llama amarillenta.
2.2. Proceso de elaboración del coque
El proceso se inicia desde el material en contacto con las paredes calientes progresando hasta el interior del horno.
Medida de que Continúa calentándose desprende sus componentes volátiles y alquitrán hasta alcanzar una temperatura 350 °C aproximadamente, en lo cual los elementos fusibles comienzan a reblandecerse, formando una masa viscosa permitiendo la unión de las partículas.
El proceso lleva acabo entre 17 a 24 horas obteniéndose así un porcentaje de coque.
Se tiene el coque a una temperatura de 1000°C se va descargar en un vagón de apagado la cual se echa agua (33.300 lts/min) para enfriarlo por un tiempo de 60 segundos.
Luego el coque se destina a una planta de cribado, donde realiza una clasificación de acuerdo al tamaño para su posterior uso en el alto horno.
Grafica N°2: Diagrama de la obtención del % de coque
Poder calorífico: 4200Kcal/m3
Tabla N °2 Características del coque
Producto
Función
Composición típica
Composición del gas en batería de coque
Coque
Resistencia a la comprensión
Elevada porosidad
Producir el calor necesario para las reacciones de reducción (eliminar el oxígeno) y fundir la mena en alto horno.
Producir el gas reducto CO, que transforma los óxidos en arrabio.
Carbono 85%_90%
Volátiles 2%
Cenizas 8%
Azufre 1%
Hidrogeno 57%
Metano 27%
CO 6%
SINTERIZACIÓN
3.1 .Materias prima
Finos de mineral de hierro: que entra en forma de pellet.
La hemetita (Fe2O3)
La magnetita (Fe3O4), otros etc.
Finos Fundentes: Los más utilizados son:
La sílice
La caliza (carbonato cálcico) CaCO3
La dolomita(Carbonato magnésico) MgCO3
La misión de los fundentes es:
Combinarse con la ganga y bajar su punto de fusión, haciendo que la escoria sea fluida.
Combinarse con las impurezas pasándolas a ganga.
Polvo: extraídos de la elaboración de pellets.
Coquecillo: los coques que son extraídos de la elaborados a partir del carbón.
Chatarra: la chatarra de acero es, junto con los minerales de hierro y ferroaleaciones, la materia prima empleada en la fabricación del acero. La chatarra puede ser:
Reciclada: De muy buena calidad y formada por rechazos de la propia acería.
De transformación: Originada en los procesos de fabricación que emplean acero, virutas de tornos, fresadoras, cortes de prensas, recortes de perfiles y planchas.
De recuperación: Equipo y máquinas que se retiran tras cumplir su ciclo de vida útil.
3.2 Proceso de sinterización
La sinterización pretende lograr un material poroso, para que el tamaño de los granos que se introduzcan en el alto horno presenten una gran permeabilidad a los gases.
El mineral del hierro se mezcla con el coque y con materiales fundentes.
Se hace arder el combustible de la parte superficial y la mezcla se conduce por medio de una cinta transportadora metálica provista de orificios a través de los cuáles se efectúa una transpiración.
Al final de este proceso, los materiales adquieren un estado poroso. A éstos materiales se les llama sínter, el cual es adecuado para el alto horno porque presenta una elevada superficie de contacto con los gases y se encuentra íntimamente ligado al fundente.
1.4 Las reacciones de reducción
Al mineral de hierro obtenidos en forma de pellets y otros materias primas junto con el carbón entran a un horno rotatorio, en el interior está cubierto de material refractario debido a las altas temperaturas que soportan pierden oxígeno.
Fe2O3 + 2C = 2Fe + CO + CO2Fe2O3 + 2C = 2Fe + CO + CO2Mineral de hierro +coque + fundentes + otros = sínter
Fe2O3 + 2C = 2Fe + CO + CO2
Fe2O3 + 2C = 2Fe + CO + CO2
Figura N°3 : diagrama del proceso de sinterización
Tabla N°3 composición del sinter
Producto
Composición
Sinter
Ton.Fe 55_58%
SiO2 4,5_6%
Al2O3
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