El documento describe el proceso de fabricación de hierro primario en un alto horno. El alto horno reduce continuamente el hierro del mineral a través de reacciones químicas que desprenden el oxígeno del óxido de hierro para liberar hierro. Esto produce arrabio, escoria y gases como resultado. El arrabio se extrae por la parte inferior e irá a procesos posteriores, mientras que la escoria y los gases salen por la parte superior.

1. FABRICACIÓN DE HIERRO PRIMARIO
EN ALTO HORNO
ARRABIO

7. El Alto Horno es virtualmente una planta química que reduce
continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno
del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Está
formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no
metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas
refrigerantes. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia
abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta
parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias
aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del
aire.

8. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio
cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo
de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del
horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de
escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de
campana, por las que se introduce la carga en el horno.
Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o
cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del
horno.

13. Upper Wall – Super duty
Fireclay, Phosphate
Bonded Al2O3
Middle Wall – Andalusite,
Corundum, Superduty
Fireclay
Mullite
Corundum
Synthetic Mullite
Fireclay
Mullite
Lower Wall – SiCN4
Bonded SiC Brick
Fireclay
Mullite

17. Materias primas para Alto HornoMaterias primas para Alto Horno
y Reducción Directay Reducción Directa
 Aportadoras del Fe.- Mineral de HierroAportadoras del Fe.- Mineral de Hierro
SinterSinter
PelletsPellets
Fundentes.-Fundentes.- CalizaCaliza
Carbonato de CalcioCarbonato de Calcio
SiO2SiO2
 MgO y otros.MgO y otros.
 Combustibles.-Combustibles.- C(coque), CH4, Polvo de C, plasticosC(coque), CH4, Polvo de C, plasticos

 Comburentes.-Comburentes.- Aire precalentado, O2Aire precalentado, O2

18. Arrabio: 4-4.5 % de C, .5% Si, .6%Mn, .03%P yS
Escoria: SiO2, Al2O3, MgO, CaO
Gases : CO, CO2, N2
El arrabio es la materia prima para el BOF
Productos del Alto Horno
Productos de Reducción Directa
Fierro Esponja: Composición variable. %C menor a 1
Gases: CO, CO2, N2
El fierro esponja el la materia prima para el HEA.

19. %C %Si %Mn %S %P %Al Residuals
Arrabio
Hot metal
4.5 .75 1.0 .01 .05 0 0
Acero .05 0.5 .4 .003 .003 .03 0.1
Transformación del arrabio en acero

20. Alto Horno
Produce el arrabio mediante la reducción de los minerales de hierro, sinter o
pelets, utilizando como reductor el CO (monóxido de carbono) producto de la reacción del
coque con el oxígeno en la zona de las toberas. Para separar la materia diferente al fierro,
se introducen los llamados fundentes que luego mezclados, pasan a formar la escoria.
REDUCCIÓN:
Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO = FeO + CO2
FeO + CO = Fe + CO2
OTRAS IMPORTANTES REACCIONES
CaCO3 = CO2 + CaO
SiO2 + FeO = SiO2:FeO
SiO2 + MnO= SiO2:MnO
P2O5 + 5C = 2P + 5CO
MnO + C = Mn + CO
SiO2 + C = Si + CO
FeS + CaO + C = Fe + CaS + CO
C + O2 = CO2
CO2 + C = 2CO

21. At 500 C
3Fe2
O3
+CO -> 2Fe3
O4
+ CO2
Fe2
O3
+CO -> 2FeO + CO2
At 850 C
Fe3
O4
+CO -> 3FeO + CO2
At 1000 C
FeO +CO -> Fe + CO2
At 1300 C
CO2
+ C -> 2CO
At 1900 C
C+ O2
-> CO2
FeO +C -> Fe + CO
Extraction of Iron in a Blast Furnace
The significant reactions occuring within the Blast Furnace can be described
via the following steps showing how the reducing agent varies depending on
the height in the furnace (i.e. on the Temperature).

29. Álcalis en el Alto Horno.Álcalis en el Alto Horno.
Una de las dificultades operativas que se presentan en los Altos Hornos, son la formación de adherencias óUna de las dificultades operativas que se presentan en los Altos Hornos, son la formación de adherencias ó
incrustaciones que se producen debido a la presencia de álcalis, que están constituidos por K2O y Na2O queincrustaciones que se producen debido a la presencia de álcalis, que están constituidos por K2O y Na2O que
deben ser controlados por cantidades inferiores a 0.5 Kg/ton. Los álcalis son introducidos al Alto Horno por mediodeben ser controlados por cantidades inferiores a 0.5 Kg/ton. Los álcalis son introducidos al Alto Horno por medio
del sinter, pelets,minerales de hierro, ceniza del coque y caliza en forma de silicatos y silicoaluminatos, y sondel sinter, pelets,minerales de hierro, ceniza del coque y caliza en forma de silicatos y silicoaluminatos, y son
considerados perjudiciales ó problemáticos debido a que tienden a recircular continuamente en el interior delconsiderados perjudiciales ó problemáticos debido a que tienden a recircular continuamente en el interior del
horno y que bajo ciertas condiciones se acumulan en algunas zonas de éste ocasionando serias perturbacioneshorno y que bajo ciertas condiciones se acumulan en algunas zonas de éste ocasionando serias perturbaciones
durante la operación tales como:durante la operación tales como:
Falta de permeabilidadFalta de permeabilidad
Descenso de la carga no uniformeDescenso de la carga no uniforme
Circulación irregular de los gasesCirculación irregular de los gases
Desplome de las cargasDesplome de las cargas
Formación de grandes adherencias en la cubaFormación de grandes adherencias en la cuba
Desgaste del refractarioDesgaste del refractario
Aumento de la presiónAumento de la presión
Enfriamientos bruscosEnfriamientos bruscos
Aumento en el consumo de coqueAumento en el consumo de coque
Alteración de la zona de fusiónAlteración de la zona de fusión
Formación de solidos frente a las toberasFormación de solidos frente a las toberas
Rotura de toberasRotura de toberas
Desintegración de la materia primaDesintegración de la materia prima
Expulsión de coque por las toberasExpulsión de coque por las toberas
Baja producciónBaja producción

30.  Los silicatos y silicoaluminatos que regularmente son estables en la parte superior del horno, a medida queLos silicatos y silicoaluminatos que regularmente son estables en la parte superior del horno, a medida que
descienden con la carga, son sometidos a condiciones de temperaturay potenciales de CO que favorecen sudescienden con la carga, son sometidos a condiciones de temperaturay potenciales de CO que favorecen su
reducción química. Este proceso aumenta la concentración, los evapora y los arrastra con la corriente gaseosareducción química. Este proceso aumenta la concentración, los evapora y los arrastra con la corriente gaseosa
ascendente hacia las zonas más frias y más oxidantes del horno, donde se oxida y vuelven al estado sólido. Deascendente hacia las zonas más frias y más oxidantes del horno, donde se oxida y vuelven al estado sólido. De
este modo, se establece una masa recirculante de compuestos alcalinos, que experimentan un ciclo repetitivoeste modo, se establece una masa recirculante de compuestos alcalinos, que experimentan un ciclo repetitivo
constituido por etapas alternadas y simultaneas de oxidación-reducción y volatilización-condensación. Laconstituido por etapas alternadas y simultaneas de oxidación-reducción y volatilización-condensación. La
vaporización ocurre entre 766 y 890o C, cunado descienden se depositan sobre la carga y paredes del horno.vaporización ocurre entre 766 y 890o C, cunado descienden se depositan sobre la carga y paredes del horno.
Con el descréenos de la carga ocurre nuevamente la reducción y se establece un ciclo de recirculación. En unCon el descréenos de la carga ocurre nuevamente la reducción y se establece un ciclo de recirculación. En un
régimen normal de operación de un Alto Horno el ciclo se estabiliza y a un nivel tal que permita a la escoriarégimen normal de operación de un Alto Horno el ciclo se estabiliza y a un nivel tal que permita a la escoria
evacuar una cierta cantidad de álcalis en un buen porcentaje del que entra en la carga. Si esto no se logra, seevacuar una cierta cantidad de álcalis en un buen porcentaje del que entra en la carga. Si esto no se logra, se
genera el proceso aumulativo influyendo significativamente el estado térmico y el funcionamiento químico delgenera el proceso aumulativo influyendo significativamente el estado térmico y el funcionamiento químico del
Horno.Horno.
 Factores que favorecen su remociónFactores que favorecen su remoción
 Algunos de los factores que han sido analizados y concluido que promueven la remoción de estosAlgunos de los factores que han sido analizados y concluido que promueven la remoción de estos
materiales en el Alto Horno son:materiales en el Alto Horno son:
 Alto volumen de escoriaAlto volumen de escoria
 Baja basicidad ya que el calcio y MgO se unen a la síliceBaja basicidad ya que el calcio y MgO se unen a la sílice
 Baja temperatura de escoriaBaja temperatura de escoria
 Alta temperatura del gas del tragante para favorecer la remoción de Na2OAlta temperatura del gas del tragante para favorecer la remoción de Na2O
 Buena permeabilidad de la cargaBuena permeabilidad de la carga
 Aumentando el volumen de soploAumentando el volumen de soplo
 Agregando olivina para disminuir la basicidadAgregando olivina para disminuir la basicidad

34.  INYECCIÓN DE CARBÓN Y PLÁSTICOSINYECCIÓN DE CARBÓN Y PLÁSTICOS
AL ALTO HORNOAL ALTO HORNO

40. TRATAMIENTO EXTERNO DE ARRABIOTRATAMIENTO EXTERNO DE ARRABIO

49.  GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!