El proceso de fusión de mineral de hierro y transformación química en un metal rico en hierro llamado "arrabio" implica la introducción de mineral de hierro, carbón de coque y piedra caliza en un alto horno. Dentro del horno, los gases calientes producidos por la combustión del coque reducen el mineral de hierro para producir arrabio líquido, mientras que los materiales no reducidos se funden para formar escoria.

2. Fusión de mineral de hierro y
transformación química en un metal rico
en hierro “Arrabio”
Mineral de Fe
Materia prima Carbón de Coque
Fundente

3. Mineral de hierro Coque
Piedra caliza

5. • El sinter y el mineral de Fe se introducen
en el tragante.
• La combustión del coque produce CO.
• El CO reduce al mineral de Fe.
• El Fe arrastra al coque que no se quemo y
pasa al etalaje donde se funde.
• Luego pasa al crisol y la escoria se expulsa
por una piquera y el arrabio por otra.

6. ESCORIA HUMOS
ARRABIO

8. • El proceso de fusión de los
minerales de hierro ocurre
por la acción de las
temperaturas altas que se
desarrollan en el interior del
horno.
• Las cuales están entre 250 y
2000°C.

9. Podemos dividir el interior del
horno en cuatro zonas
térmicas:
Zona 1. ( 200-400°C )
Zona 2. ( 400-700°C )
Zona 3. ( 700-1150°C)
Zona 4. ( >1150°C )

10. Ninguna de las materias primas que se
emplean en los procesos metalúrgicos son
cargadas directamente, sin una preparación o
beneficio previo. Entre los cuales están:
 Trituración
Clasificación
Homogenización
Enriquecimiento
Aglomeración

11. Proceso de combustión
El proceso se realiza en dos etapas:
C+ O2 = CO2
CO2 + C = 2CO

12. Sistema de Toberas

13. Creación de la zona de
oxidación
1. Oxigeno libre
2. Reducción del CO2 a CO
Figura: Zona de oxidación en toberas

14. Factores dependientes en la zona de
combustión:
•La capacidad del horno
•La presión del soplo y su caudal
•El numero de toberas
•La granulometría del coque
•La superficie expuesta del coque
•La porosidad y reactividad

15. Forma libre
La
humedad
Formando
compuestos
químicos

16. ELIMINACIÓN DE MATERIAS VOLÁTILES
Ocurre Contenido CO2 CO H2
300-800°C 1% CH4 N2
Su composición cambia un poco al pasar a la corriente de
gases ------cambio no es significativo--------

17. En calidad de Forma de
fundente compuestos
minerales como:
como:
Carbonato de
Caliza CaCO3 hierro FeCO3
Al alto
horno

18. Descomposición
MeCO3  MeO  CO2  (Q cal)
Forma de carga:
• En la actualidad: Calidad de fundente (para mantener la basicidad)
Aumenta el consumo del coque debido:
• Calor necesario para que la reacción de disociación ocurra
• Calor necesaria para que el CO2 del fundente reaccione con el carbono
del coque para formar CO.
• Al carbono del coque para la reacción anterior
• A la perdida de la capacidad de reducción del gas

19. MeO + R= Me + RO
El objetivo fundamental es el de reducir los
óxidos de Hierro, obtener hierro metálico y
cantidades deseables de otro elementos.

20. El carbono puede reducir casi todos los
elementos dispuestos en el diagrama de
Ellingham. Excepto el Al, Mg y Ca.
En el proceso de alto horno; a
temperaturas bajas, los reductores
pueden ser el CO y H2

21. MeO2  Me2O3  Me7O4  MeO  Me
Fe2O3  FeO4  FeO  Fe

22. Posee composición variable, estable a
temperaturas mayores a 570°C.
Fórmula Estequiométrica: FexO
4FeO  Fe3O4 + Fe

23. Presenta variación en su contenido de
oxígeno a temperaturas mayores a 800°C.
Fórmula Estequiométrica: Fe3O4

24. En el diagrama el contenido de oxígeno es
constante con respecto a la temperatura.
Fórmula Estequiométrica: Fe2O3

25. C + O2  CO2 = ∆G°= -94200 - 02T cal/mol
En exceso de Carbono
CO2  2CO = ∆G°= 40800 + 41.7T cal/mol
K = P2CO / P2CO2

26. Se clasifican en 3 grupos
• Estabilidad menor por lo óxidos de hierro,
reducidos por el CO y por el H2 a bajas
temperaturas.
• Estabilidad mayor de la de los óxidos de
hierro se reducen por vía directa a alta
temperatura.
• Afinidad con el oxigeno mayor que con el C y
no reducen en condiciones de alto horno.

27. • Estos óxidos se reducen por etapas
• El MnO2 y el Mn2O3 son menos estables
• El Mn3O4 y el MnO se reducen :

28. Se encuentra en forma de cuarzo,
silicatos o sílice, se reduce prro vía
directa
El índice de reducción del Si en el
arrabio se determina por:
 Alta temperatura en los horizontes bajos del
horno
 Basicidad baja que permite obtener altas
cantidades de SiO2

29. Se encuentra unido al oxido de calcio se
reduce a altas temperaturas con CO y C
Con presencia de SIO2
Todo el fosforo se reduce y pasa al arabio

30. • A temperaturas de 80º y 100º C los
óxidos de cobre se reducen y pasan
completamente al arabio
• El NiO inicia la reducción a 230ºC con
el H2 y a 340ºC con el CO. El Ni se
reduce completamente y pasa al arabio

31. • El PbS y el PbSO4 se reduce fácilmente se
pierde con el flujo de gases y otra parte se
deposita por debajo del arabio sin mezclarse.
• El oxido de cromo [Cr2O3] es de difícil
reducción , con H2 se reduce a 1000ºC
No todo el cromo pasa al arabio una parte se
queda en la escoria

32. • El hierro reducido a partir de los minerales
oxidados, absorbe carbono y otros
elementos formando el arabio.
• La escoria se forma por la acción de
temperaturas altas, por la fusión de la
ganga, de óxidos mal reducidos, cenizas y
fundentes que entran en la carga.
Los elementos que se encuentra son óxidos
de Al, Ca, Mg, silicio y sulfuros metálicos.