Proceso de peletizacion

PROCESO DE PELETIZACION
GENERALIDADES, DESCRIPCION DEL PROCESO, PROCESOS Y EQUIPOS PARA COCIMIENTO, ETAPAS
DE FABRICACION DEL PELET
1.- GENERALIDADES.
La peletización es el proceso mediante el cual el concentrado de mineral de fierro es
aglomerado en forma de esferas, sometidas a un calentamiento o quemado para que adquiera
las propiedades de dureza, estabilidad y reducibilidad para su uso en el alto horno.
Este proceso surge como una necesidad por aprovechar el mineral ultrafino que se producían
ya bien en la molienda de mineral, vetas de material fino en forma natural, minerales de fierro
pobres que eran concentrados por métodos de flotación o concentración magnética de tal

manera que su uso era dificilmente para sinterizar, briquetear o directamente ser utilizado en el
alto horno.
Hacia el año de 1912 aparece la primera patente de fabricación de pelet en Suecia, concedida
a A:G: Anderson esto derivado de las limitaciones existentes para continuar adicionando fuerte
cantidades finos de mineral a las plantas de sinter, proponiendo un nuevo proceso que era "la
formacion de esferas de mineral con adición de agua y por medio del quemado dale dureza ".
Posteriormente en Alemania son continuados los primeros trabajos desarrollados en Suecia y
es hasta 1926 que son concluidos con la instlacion de una planta piloto de 120 toneladas por
dia sin tener un esquema definido, para 1935 el proceso de pelet a traves de esta pequeña
planta cobró su dimensión tal como lo conocemos actualmente, en 1937 este adelanto
tecnológico es desmantelado para en su lugar contruir una moderna planta de sinter..
Al concluir la 2a Guerra Mundial las reservas minerales de EUA quedaron mermadas, por lo
que la busqueda de fuentes alternas de mineral de fierro se dirigieron la Región del Mesabi
(grandes reservas, Baja ley de fierro y magnetico), estudios encaminados a recuperar este tipo
de material encontraron que molienda fina era evitable para liberar la magnetitia e iniciar la
concentracion magnetica a baja intensidad, dando un producto ultrafino (96 % -M325) que por
sus caracterisiticas se presentabla limitaciones para la sinterizacion
Reeiniciadas las investigaciones en el año de 1944, se concuyeron el el año de 1955 con la
instlacion de 2 gigantescas planta peletizadoras por las Compañias Reserves Mining Co. y Erie
Mining Co.
2.- DESCRIPCION DEL PROCESO.
Dado que los minerales de fierro en su estado natural no pueden ser peletizados directamente,
la mayoría requieren de molienda para ser beneficiados mediante procesos de ; Flotación,
concentración magnética (Baja/Alta Intensidad), medio denso, etc.. estos procesos se realizan
bien sea para mejorar la ley de fierro o eliminación de constituyente indeseables. La molienda
fina (-M325) permite la formación de esferas de fierro, siguiendo el principio de la bola de nieve,
que a medida que rueda en un plano inclinado atrapa partículas finas. Estas esferas de fierro
aglutinadas por la cohesión del agua y aditivos, son alimentadas a hornos de cocimiento,
donde se les da un tratamiento térmico apropiado para endurecerlo y proporcionar la
propiedades fisicoquímicas para el manejo y consumo en el alto horno.
3.- PROCESOS Y EQUIPOS PARA COCIMIENTO DEL PELET :
Horno de cuba
Es el primer equipo que se usó para cocimiento de pelet fue en un horno cilíndrico vertical
estático recubierto de refractario, donde el pelet se carga por la parte de superior y se descarga
por la parte inferior, cuenta con quemadores en la parte lateral del horno y se introducen los
gases al nivel de la zona de quemado, por la parte de abajo entra el aire frío, enfriando los
pelets quemados y asciende calor a las partes altas; este aire quema los gases de combustión
de los quemadores elevando la temperatura alrededor de 1300 °C en la zona de quemado; la
operación de estos hornos es limitada ya que se dificulta el control de temperatura y sobre todo

la homogeneización de la misma, los hornos de cuba más grandes que se construyeron son de
1000 ton/día y existen restricciones para cocer pelet de material magnetítico, es por eso que la
aparición del horno de parrilla recta hicieron que este tipo de horno ya no sean diseñados
Horno de parrilla recta
Este tipo de horno fue inspirado en el proceso de sinter, ya que utiliza el mismo principio de
cadena sin fin, con la diferencia de que esta cubierto en la parte de arriba en toda su extensión
formando un túnel de material refractario dividido en varias etapas o zonas, que van desde el
secado hasta las de alta temperatura donde se cuenta con quemadores laterales horizontales
en las paredes. Los gases calientes pasan de arriba a abajo en la cama de pelet; excepto en la
primera zona de secado que es de abajo hacia arriba.
Durante el enfriamiento el entra aire de la atmosfera y se caliente para ser transportada
mediante ductos para la demás zonas, este aire caliente también se utiliza como aire
precalentado para los quemadores, aumentando la eficiencia de estos y recuperando un 30 %
de energía de gases.
El ancho de parrilla varia de 2 a 4 metros. Y en los hornos más grandes la producción es hasta
de 20,000 t/día.
El consumo especifico de combustible depende de del tipo de mineral a peletizar y de
combustible sólido adicionado así como de tipo de pelet a fabricar.
Sistema parrilla recta/horno rotatorio:
Este proceso cuenta con 2 etapas de cocimiento ; en la primera parte del proceso se cuenta
con equipo similar al de una parrilla recta horizontal la cual abarca hasta la etapa de
precalentamiento, de ahí el pelet es descargado a un horno de forma cilíndrica en posición
horizontal con movimiento e inclinado. Calentado por un gran quemador en el extremo al de
alimentación del pelet , al rodar los pelet por el giro del horno, el calentamiento se realiza
uniforme; por lo que la calidad de quemado de estos pelets es mejor que los otros sistemas, sin
embargo la operacion y mantenimiento del equipo es costosa; sobre todo en el horno rotario y
enfriador anular .
4.- ETAPAS DE FABRICACION DEL PELET.
La peletización comprende dos etapas principales; la formación de pelet verde y su
endurecimiento.
4.1.- FORMACION DEL PELET "VERDE".
El proceso 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.
Molienda:

Una vez el material homogeneizado pasa a la etapa de molienda, que se puede realizar
mediante molinos de bolas o autógenos/semiautogénos, la descarga de los molinos se enlaza
a un sistema de clasificación generalmente por ciclones para separar el tamaño mayor del
requerimiento y recircularlo al molino y a su vez se separan los ultrafinos o lamas, de esta
manera se obtiene la granulometría dentro de la especificación que es en el orden de 80%
abajo de menos 325 mallas.
La molienda se realiza ya sea en húmedo o en seco ; si se efectúa en húmedo, (proceso más
común) la etapa siguiente lógica es efectuar un "deshumidificado" o "secado" parcial llamado
filtración. Si se realiza en seco el paso subsecuente es una humectación del material para
permitir su boleo.
Secado o filtración:
Para la fabricación de esferas o pelets es indispensable una humedad del orden de 8 a 10%
para efectuar la aglomeración. El secado o filtrado se realiza mediante filtros de disco o tambor
y en algunos casos se utilizan en hornos secadoras adicionales.
La operación de filtrado es importante y deberá ser homogénea debido a que la fabricación del
pelet húmedo (pelet verde)es una operación muy sensible a los cambios de humedad.
Mezclado:
En este proceso se efectúa la incorporación de aditivos que permitan ayudar no solo al proceso
de aglomeración, como lo son ; la bentonita o compuestos orgánicos, sino aditivos para el
control de índice de basicidad del producto como son el uso de : calhidra, dolomita y caliza o la
incorporación de MgO al pelet, (para mejorar las propiedades del pelet cocido) de igual manera
también la adición de coque fino es un aditivo que tiene como objetivo reducir el consumo de
energía durante el cocimiento y aumentar la porosidad del pelet cocido.
Para la incorporación de estos se utilizan 2 tipos de equipos:
- Aspas sobre bandas o descargas discos
Consistente de aspas colocadas sobre la banda o en la descarga a discos que mezclan los
aditivos ya pesados, este método no es recomendable ya que en la banda o descarga no es
posible un mezclado eficiente y completo.
- Mezcladores de tambor.

Consistentes en un tambor fijo con dos flechas internas provistas de aspas en forma de
"arados", las cuales mezclan el material al pasar el material y aditivos. Este sistema es eficiente
y comunmente utilizado por las modernas plantas peletizadoras.
Proceso de Boleo:
En este proceso el objetivo es dar la forma esférica al pelet y las propiedades de resistencia en
verde durante el manejo hasta su endurecimiento en la etapa de cocimiento, lo métodos mas
comunes son los siguientes:
Boleo por Tambor
Es el proceso más antiguo y consiste esencialmente en un tambor horizontal con un pequeño
ángulo de inclinación, el material es cargado con la granulometría y humedad requerida entra
por un extremo y la cual al girar el tambor y debido a la inclinación sale por el extremo contrajo,
el material rueda en el interior del tambor siguiendo el principio de la bola de nieve y
mediante este movimiento se producen las esferas de mineral de fierro.
En este tipo de equipos el pelet no es formado en un solo transferencia o pasada por el tambor,
ya que no alcanza el tamaño requerido, sin embargo en la descarga existe un cribado para
separar el tamaño pequeño y ser recirculado nuevamente al tambor, esta recirculación
normalmente se eleva hasta un recirculación de 200% de la alimentación inicial.
Boleo por disco
Consiste en un disco o "plato" inclinado con un ángulo que varia entre 45° y 50° el plato cuenta
con una ceja en el extremo de aproximadamente una relación de 0.2 del diámetro disco , los
diámetros de los discos a nivel industrial alcanzan hasta 9 metros, sin embargo los mas
comunes son entre 6.5 y 7.0 metros, giran a una velocidad de 4 a 7 revoluciones por minuto
(rpm), es el proceso más común para la fabricación de "pelet verde" y los principales
parámetros de operación son :
Humedad del mineral.
Granulometría o finura de mineral(°B blaine).
Inclinación del Disco.
Velocidad del disco.
Zona de alimentación al disco.
Posición de raspadores en el Disco
La principal ventaja que tiene sobre el tambor es que el material alimentado realiza una sola
"pasada "para obtener el tamaño de pelet deseado; la recirculación del material fuera de
especificación es muy baja (10 - 20%) y adicionalmente el disco actúa como eficiente
mezclador.

Calidad del "pelet verde".
El pelet con humedad y aun sin cocer ya bien fabricado en discos o tambores se le llama "pelet
verde", debe de reunir ciertas características físicas para ser transportado hasta el horno de
endurecimiento como la mínima degradación y el tamaño adecuado para su futuro consumo en
los altos hornos, las propiedades que son medidas para su control de calidad y del proceso de
fabricación de la esfera son : :
Tamaño = +3/8" a 5/8" (9.5 mm a 15.8mm)
Resistencia compresión en húmedo = mayor de 1 Kg/pelet
Resistencia caídas = mayor a 3 caídas de 12" (20.48 cm)
Humedad = 8 % a 10 %
Resistencia compresión en seco = mayor de 2.0 Kg/pelet.
El tamaño del pelet.
La dimensión de un pelet mayor a 3/8" y menor a 5/8" es el tamaño óptimo que se ha
encontrado de acuerdo a ensayos realizados en los altos hornos, tomando en cuenta factores
como la permeabilidad del lecho del horno y sobre todo el efecto de tiempo de reducción
química del pelet en el interior del alto horno.
Resistencia a la compresión (húmedo y seco).
Durante la descarga y acomodo de los pelet húmedos en la parrilla para formar la cama de
pelet y efectuar el secado y posterior cocimiento el aplastamiento de un pelet con otro y
adicionalmente el peso de la columna de pelets superiores hace que estos sufran una
degradación por aplastamiento por lo que se requiere que los pelets cuenten con una
resistencia a la compresión de un mínimo de 1 Kg/pelet.
Después que los pelet han perdido el agua durante la etapa de secado pierden cohesión por lo
que es necesario que mantengan su resistencia en seco para lo cual se mide y controla la
propiedad de resistencia a la compresión en seco.
En el trayecto de manejo el pelet de los discos hasta la parrilla es sometido a varias caídas por
banda por esto se requiere que tenga cierta resistencia a un numero mínimo de caídas las
caídas, las cuales son medidas mediante el lanzamiento de pelets a diferentes alturas hasta
que son quebrados..
4.2- PROCESO DE ENDURECIDO O COCIMIENTO.
El pelet verde es endurecido mediante la aplicación de temperatura en un horno donde se
alcanzan temperaturas cercanas al punto de fusión de sus componentes. ( 1280 - 1300 grados
centígrados ) El proceso de quemado mas común para realizar el peletizado en el mundo es el
proceso llamado de parrilla recta la cual consta de una banda sinfín recubierta con varias
zonas donde se realiza la piroconsolidación proceso el consta de varias etapas:

Etapa de Secado :
Con el propósito de eliminar el agua contenida en el " Pelet verde " la primer etapa y quizás la
mas critica del proceso es el secado del pelet para tal efecto es utilizado aire caliente entre 200
y 400 grados centígrados proveniente de la zona de enfriamiento y el que se hace pasar a
través de la cama de pelet verde.
Normalmente el secado se realiza en 2 etapas : la primera se realiza por un secado ascendente
(de la parte inferior hacia la superior), y la segunda por un secado descendente (de la parte
superior a la inferior) esta última con el fin de secar los pelet de las capas superiores que no se
alcanzan a secar en el ascendente.
La temperatura es controlada en los rangos mencionados dependiendo de la capacidad de
pelet verde para eliminar o desalojar el contenido de humedad en el menor tiempo posible sin
que se destruyan por "explosión".
Etapa de Precalentamiento:
Una vez seco el pelet entra a una zona del horno de adecuación térmico de media temperatura
en la es preparado para el quemado o piroconsolidación propiamente dicho, el rango de
temperatura de esta zona varia dependiendo del tipo de material que es peletizado sin
embargo esta va de 900 a 1000 grados centígrados. Si la materia prima con la que fue
fabricado el pelet es magnetita, es esta zona ocurre principalmente la reacción de oxidación de
magnetita a hematíta y debido a que la atmósfera durante el proceso de peletización es
oxidante, esta reacción es marcadamente exotérmica (aportadora de calor al proceso) de tal
manera que la cantidad de calorías para cocer un pelet de magnetita es aproximadamente
la mitad que para un pelet fabricado con hematíta (600,000 Btu/ton de pelet con
magnetita y 1,100,000 Btu/ton de pelet con hematíta) en un horno de parrilla recta.
Etapa de Quemado:
En esta zona es donde se tiene la máxima temperatura y donde se realiza el endurecimiento
final, la temperatura de cocimiento está muy cercana al punto de fusión de los componentes,
por tal motivo se logra la difusión de la escoria y la formación de fundidos que dan los
compuestos de escoria que proporcionan las propiedades del pelet; en esta etapa sucede el
crecimiento de los granos de hematíta y la formación de "puentes" de hematíta formando una
estructura consolidada que le da la resistencia final al pelet.
La temperatura de quemado son del orden de 1280 - 1300 grados centígrados.
Etapa de Post-quemado:
Dado que las temperaturas de la fase anterior ( cocimiento ) son muy elevadas y un
enfriamiento brusco ocasionaria una verificación de las fases formadas, esta se considera
como una etapa escalón de adecuación antes de su enfriamiento. la temperatura es cercana de
1000 grados centígrados.

Etapa de Enfriamiento:
Se realiza con aire frío de la atmósfera ; el cual es aprovechado para las etapas de secado o
aire precalentado para los quemadores sale de ésta a alta temperatura y se utiliza en el secado
o como aire precalentado en quemadores.
4.3.- CONTROL DE CALIDAD DE PELET :
Tamaño o Granulometría :
Se realiza mediante un análisis de cribas, para conocer su distribución granulométrica,
puntualizando contar con el mayor porcentaje entre 3/8" y 5/8" ( 9 mm - 12 mm) y el mejor
porcentaje posible menor a 1/4 " ( 6.3mm). Valores mayores al 85 % entre 3/8" y 5/8 " son
aceptables así como menores a 3 % en 1/4 ".
Resistencia a la compresión en frío (ASTM).
Se determina sometiendo al individualmente a los pelets una fuerza creciente de compresión
generada por dos placas hasta que el pelet se rompa, en ese momento se mide la fuerza
máxima (Kg) en que se destruye, para que la prueba sea representativa lleva acabo toma el
promedio de 20 pelets por cada determinación. Valores promedio por arriba de 200 Kg/pelet
son aceptables.
Indice de Degradación Tumbler ASTM.
Mide el comportamiento del pelet durante el manejo y la abrasión; la prueba se efectúa en un
tambor, para el caso de la norma ASTM es de 0.914 m de diámetro por 0.457 m de longitud
con dos cejas interiores de 50 mm de altura a 25 RPM se ensayan 11.3 Kg de material
muestreado, se somete a 200 revoluciones; se reporta el resultado como la fracción en
porciento mayor a 6.3 mm y la menor de 0.6 mm .
Porosidad del Pelet :
Determina el porcentaje de huecos que presenta el pelet producto esta prueba se realiza por
desplazamiento con agua. Esta propiedad está muy relacionada es determinate para la etapa
de reducción en el alto horno, es por eso que es de gran importancia su medición y control.
Ensayos Tecnológicos a Pelet con temperatura y Gases reductores.
Este Tipo de ensayos tiene como objetivo simular las condiciones a las que se va a someter el
pelet en cuanto a temperatura, de gradación, presión y atmósfera en el Interior del alto horno.

Degradación a baja temperatura DBT a 600 °C:
Simula las condiciones a las que se ve sometido el pelet en la parte alta de la cuba del alto
horno esta prueba se lleva a cabo a 600°C con una composición de gases de 60% de N2, 24%
de CO y 16% de CO2.
Bajo estas condiciones ocurre el primer paso de reducción, el cual va acompañado de un
cambio en la estructura cristalina (hematíta a magnetita) provocando el debilitamiento del pelet,
por lo que es necesario saber que tanto es afectado el contenido de magnetita en esta etapa.
La prueba se realiza en un pequeño reactor rotario horizontal de 200mm de diámetro girando a
una velocidad 10 rpm calentado dentro de un horno por espacio de 1 hora a las condiciones
antes mencionadas. Finalizado el ensayo se criba el producto reportando la fracción mayor de
6.3 mm y la menor de 0.6 mm .
Hinchamiento Norma JIS . a 900°C :
Este Ensayo se realiza en un tubo o reactor horizontal fijo donde se ensayan de 3 a 5 pelets,
para llevar a cabo la prueba JIS se utiliza una mezcla de gases con 30% de CO y 70% de N2.
Midiendo la característica de los pelet de su tendencia a aumentar el volumen durante la
reducción; este aumento puede dar niveles tales que interfiera en la permeabilidad del horno o
ejerza presiones más altas que las normales en las paredes o que el mismo hinchamiento
destruya al pelet. Se determina el aumento de volumen expresado en porciento con relación a
antes y después del ensayo.
Reducibilidad Norma JIS (900 °C) :
Se determina la capacidad de un pelet para ceder oxígeno reducción o sea pasar de hematíta
(Fe2O3) a fierro metálico, esta propiedad es determinada por la estructura cristalina, el tamaño
y la porosidad que asegura el paso de gases reductores a todo el interior del pelet.
La prueba se efectúa en un reactor de acero inoxidable vertical, el cual se le determina su peso
constantemente y se le están pasando gases reductores 30% de CO y 70% de N2; este reactor
está dentro de un horno a 900°C. Se le determina la pérdida de peso a través del tiempo que
se lleva la prueba; esta es medida directa de la pérdida de oxígeno. (
Resistencia a la compresión después de la reducción:
El objetivo de este ensayo es determinar la disminución de resistencia que sufre el pelet al
recibir un tratamiento térmico bajo atmosfera reductora tal como se presenta en el interior del
horno.La prueba se realiza con el mismo aparato de compresión en frío para en rangos más
bajos de los normales (0 - 100 Kg/pelet).
Reducibilidad bajo carga Burghardt (1050 °C) :

Simula las condiciones en la parte baja del horno; se lleva a cabo en un reactor cilíndrico
estático vertical donde está empacado el material (800 mm 1 X 125 mm d); por medio de un
pistón o contrapeso se le aplica una carga constante: En la prueba ISO es de 0.8 Kg/cm2 que
simula la columna de carga de un alto horno mediano, se le hacen pasar gases con 40% de
CO y 60% de CO y 60% de N2 (83 Lt/min). A 1050°C se determina el aplastamiento, la caída
de presión de los gases de entrada a la salida y la pérdida de peso, con estos datos se tiene
una idea de la permeabilidad, la deformación por calor y la reducibilidad del material en
caliente.
Especificación de Pelet.
El establecimiento de característica o especificaciones deseadas para el control del pelet, es
necesario definirlas conjuntamente entre el fabricante y el usuario, dado que estas dependen
de factores como :
- Materia prima para la fabricación del pelet.
- Limitaciones de equipo para el peletizado y control de calidad
- Economías del proceso.
- Tamaño del alto horno
- Tipo de carga metálica requerida para productividad.
Sin embargo existe información técnica por la cual puede ser definida una buena calidad del
pelet con el siguiente ejemplo de especificación:
Ejemplo de especificaciones para pelet.
Fierro Total 62.0% mínimo
Fe ++ 0.85% máximo
Fósforo 0.065% máximo
Azufre 0.02% máximo
Basicidad (CaO/SiO2) 1.1 ± 0.1
Degradación %-M28 5% máximo
Indice Tumbler % -1/4" 92% mínimo
Resistencia a la Comp.. 250 Kg/pelet mínimo
Granulometría
+3/4" 4.0 % máximo
-3/4", +1/2" 70.0% mínimo
-1/2", +1/4" 25.0% máximo
-1/4" 1.0% máximo
Degradación a baja temperatura:

% +1/4" 80% mínimo
% -M30 5% mínimo
Reducibilidad JIS
Reducibilidad 70% mínimo
Hinchamiento 20% máximo
Resistencia después de Reducción 60 Kg/Pelet mínimo.
Reducibilidad bajo carga:
Contracción de la cama 15% máximo
Caída de presión 15% mm H2O máximo
Velocidad de reducción (dr/dt)40 0.90% min. mínimo

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