Sistema y procedimiento para producir hierro metálico.

Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera que comprende por lo menos:

(a) montar una carcasa de horno (12) que tiene una solera fija (14), una entrada configurada para suministrar material reducible a la solera fija (14) desde un primer lado (18), y una salida (20) capaz de descargar nodulos de hierro reducido desde la solera fija (14) desde un segundo lado (22) opuesto al primer lado (18);

(b) montar una camara de calentamiento (28) debajo de la solera fija configurada para circular fluidos calientes y calentar el material reducible en la solera fija (14);

(c) montar conductos (36) configurados como caracteristica de la camara posicionados lateralmente en el (los) lado(s) de la carcasa del horno (12) y circular fluidos desprendidos al calentar el material reducible situado en la solera fija (14) a traves de unos puertos desde la carcasa del horno (12) por encima del material reducible hacia la camara de calentamiento por debajo de la solera fija (14);

(d) montar quemadores (42) y puertos de entrada de aire (44) en la carcasa del horno (12) por encima de la solera fija (14) y opcionalmente en por lo menos uno de los conductos (36) y la camara de calentamiento (28) para calentar el material reducible en la solera fija (14);

(e) cargar material reducible y opcionalmente un material de solera subyacente (32) sobre la solera fija (14) a traves de la entrada (16) en el primer lado (18) de la carcasa del horno (12);

(f) calentar el material reducible a una primera temperatura en la carcasa del horno (12), cuya primera temperatura es capaz de eliminar humedad residual y por lo menos parte de materiales volatiles en el material reducible y calentar el material reducible a una segunda temperatura en la carcasa del horno (12), cuya segunda temperatura es capaz de fusionar y formar los nodulos de hierro metalico; y

(g) descargar la mayoria de los nOdulos de hierro metalico y opcionalmente material relacionado desde el horno de solera fija traves de la salida (20) del segundo lado (22) de la carcasa del horno (12).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/087353.

Solicitante: NU-IRON TECHNOLOGY, LLC.

Inventor/es: GOVINDASWAMI,NARAYAN.

Fecha de Publicación: 26 de Marzo de 2014.

Clasificación Internacional de Patentes:

C21B11/08 QUIMICA; METALURGIA. › C21 METALURGIA DEL HIERRO. › C21B FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar de mineral de hierro o de chatarra C22B 1/00). › C21B 11/00 Fabricación de hierro fundido en forma diferente a la fabricación en alto horno. › en hornos de reverbero.
F27B15/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F27 HORNOS; APARATOS DE DESTILACIÓN. › F27B HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN GENERAL; APARATOS DE SINTERIZACION A CIELO ABIERTO O APARATOS SIMILARES (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27B 15/00 Hornos de lecho fluidificado; Otros hornos que utilizan o tratan materias finamente divididas en dispersión (aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidificado de combustible u otras partículas F23C 10/00). › Partes constitutivas, accesorios o equipos particulares para estos tipos de hornos.
F27B9/20 F27B […] › F27B 9/00 Hornos en los cuales la carga se desplaza mecánicamente, p. ej. de tipo túnel (F27B 7/14 tiene prioridad ); Hornos similares en los cuales la carga se desplaza por gravedad. › desplazándose la carga según una trayectoria sensiblemente rectilínea.

PDF original: ES-2464160_T3.pdf

Fragmento de la descripción:

SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR HIERRO METALICO

ANTECEDENTES Y DESCRIPCION

En EP 0 170 585 Al y BE 1 011 116 A3 se divulga tecnica anterior relacionada, los cuales describen que el hierro metalico se ha producido reduciendo oxido de hierro tal como minerales de hierro, pellets de hierro y otras fuentes de hierro.

Hasta ahora se han propuesto varios de dichos procedimientos para producir hierro metalico directamente a partir de minerales de hierro o pellets de 6xido de hierro mediante el uso de agentes reductores tales como carbon u otro material carbonoso.

Estos procesos se han Ilevado a cabo en hornos de solera giratoria y lineal. En la patente americana n° 3.443.931 se describe un ejemplo de un horno de solera giratoria. En US 2005/229748 se describe un ejemplo de horno de solera lineal. Tanto el horno giratorio como el horno lineal implican realizar mezclas de material carbonoso con mineral de hierro u otros finos de Oxido de hierro en bolas, briquetas u otros compactos, y calentarlos en un horno movil para reducir el oxido de hierro a pepitas de hierro metalico y escoria.

En el pasado, una limitacion de estos hornos, y de los procedimientos de funcionamiento de estos hornos, ha sido su eficiencia energetica. El material portador de 6xido de hierro y el material carbonoso asociado generalmente tenian que calentarse en el horno a aproximadamente 1370° C (alrededor de 2500° F) , o mas, para reducir el oxido de hierro y producir material de hierro metalico. Generalmente, el horno requiere quemar gas natural o carbon para

producir el calor necesario para calentar el material portador de 6xido de hierro y el material carbonoso asociado a temperaturas elevadas para reducir el (Vida de hierro y producir un material de hierro metalico. Ademas, el proceso de reduccion implicada la produccion de compuestos volatiles en el horno los cuales tenian que extraerse del horno y secundariamente quemarse para evitar un peligro ambiental lo que se anade a los requerimientos de energia para Ilevar a cabo la reduccion de hierro. Vease, por ejemplo, la patente americana n° 6.390.810. Lo que se necesita es un horno que reduzca el consumo de energia requerida para reducir el material portador de 6xido de hierro de manera que una gran parte de la energia, si no toda, para calentar el material portador de 6xido de hierro a la temperatura necesaria para hacer que el 6xido de hierro se reduzca a hierro metalico y la escoria provenga de la quema de productos volatiles directamente en el propio horno y si no utilizar calor generado en una parte del horno en otra parte del horno.

Se describe un procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en una bateria de hornos de solera fija que comprende las etapas de:

(a) montar una carcasa de horno que tiene una solera fija, una entrada capaz de suministrar material

reducible a la solera fija desde un primer lado, y una salida capaz de descargar nodulos de hierro reducido desde la solera fija de un segundo lado opuesto al primer lado:

(b) montar una camara de calentamiento debajo de la solera fija capaz de tener fluidos calientes circulando y calentar el material reducible en la solera fija;

(c) montar conductos capaces de circular fluidos desprendidos al calentar el material reducible situado en la solera fija a traves de unos puertos de la carcasa del horno por encima del material reducible a la camara de calentamiento por debajo de la solera fija;

(d) montar quemadores y puertos de entrada de fluido en la carcasa de horno y opcionalmente en por lo menos uno de los conductos y la camara de calentamiento para calentar el material reducible en la solera fija;

(e) cargar material reducible y opcionalmente un material de solera subyacente sobre la solera fija traves de la entrada en el primer lado de la carcasa del horno;

(f) variar la temperatura en el interior de la carcasa del horno para secar y calentar el material reducible, eliminar y quemar material volatil del material reducible, y reducir por lo menos una gran parte del material reducible para formar nodulos de hierro metalico; y

(g) descargar los nodulos de hierro metalico y material relacionado opcionalmente desde el horno de solera fija traves de la salida del segundo lado de la carcasa del horno.

La etapa de carga puede realizarse mediante un dispositivo de transporte capaz de posicionar el material reducible y opcionalmente el material de solera sobre la solera fija, y el dispositivo de transporte puede ser capaz de cargar el material reducible sobre la solera fija sustancialmente en una capa unica. Alternativamente, la etapa de carga puede

realizarse disponiendo el material reducible y opcionalmente el material de solera en un dispositivo movil, y posicionar despues el dispositivo movil cargado en la solera fija, donde el dispositivo móvil puede retirarse entonces de la carcasa del horno dejando el material reducible y, si esta presente, el material de solera subyacente, en la

solera fija antes de iniciar la etapa (f) . Todavia en otra alternativa, el dispositivo movil puede permanecer en la carcasa del horno durante la etapa (f) , y retirandose el dispositivo movil de la carcasa del horno durante la etapa (g) .

La etapa de descarga puede realizarse mediante un dispositivo de ennpuje capaz de empujar por lo menos gran parte de los nOdulos metalicos reducidos traves de la salida del segundo lado de la solera fija.

El procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en una bateria de hornos de solera fija puede incluir,

ademas, la etapa de suministrar por lo menos una parte del material volatil del material reducible adyacente a los

quemadores para poder quemarlo. Ademas, la camara de calentamiento puede montarse con unos deflectores para aumentar el tiempo de contacto de fluidos calientes en la camara de calentamiento y calentar el material reducible en la solera fija en la carcasa del horno.

El procedimiento puede incluir, ademas, las etapas montar un conducto de salida adyacente a la camara de

calentamiento capaz de calentar fluidos que pasan a traves del mismo, y transferir de fluidos calientes en el conducto de salida hacia la carcasa del horno.

Tambien se describe una bateria de hornos de solera fija capaz de producir nodulos de hierro metalico que

comprende:

(a) una carcasa de horno que tiene una solera fija, una entrada capaz de suministrar material reducible a la solera fija desde un primer lado, y una salida capaz de descargar nodulos de hierro reducido desde la solera fija desde un segundo lado opuesto al primer lado;

(b) una camara de calentamiento por debajo de la solera fija capaz de tener fluidos calientes circulando y calentar material reducible en la solera fija;

(c) conductos capaces de circular fluidos desprendidos al calentar material reducible en la solera fija a traves de unos puertos desde la carcasa del horno por encima del material reducible a la camara de calentamiento por debajo de la solera fija;

(d) quemadores y puertos de entrada de fluido en la carcasa del horno y opcionalmente en por lo menos uno de los conductos y la camara de calefacciOn capaz de secar y calentar el material reducible, eliminar y

quemar material volatil del material reducible, y reducir por lo menos gran parte del material reducible para formar nodulos de hierro metalico;

(e) un dispositivo de carga mOvil capaz de cargar material reducible y opcionalmente un material de solera subyacente sobre la solera fija a traves de la entrada en el primer lado de la carcasa del horno; y

(f) un dispositivo de descarga capaz de descargar nodulos de hierro metalico y opcionalmente material relacionado desde la solera fija traves de la salida del segundo lado de la carcasa del horno.

El dispositivo de carga puede ser capaz de posicionar el material reducible y opcionalmente el material de solera

sobre la solera fija. El dispositivo de carga puede ser capaz de cargar el material reducible sobre la solera fija

sustancialmente en una capa Unica. Alternativamente, el horno de solera fija puede comprender un dispositivo movil capaz de ser cargado con el material reducible y opcionalmente el material de solera y despues poder colocarse en la solera fija. El dispositivo movil puede ser capaz de retirarse de la carcasa del horno dejando el material reducible y, Si esta presente, el material de solera subyacente en la solera fija.

El dispositivo de descarga puede ser capaz de empujar por lo menos gran parte de los nodulos metalicos reducidos de la solera fija traves de la salida del segundo lado de la carcasa del horno. La camara de calentamiento puede... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera que comprende por lo menos:

(b) montar una camara de calentamiento (28) debajo de la solera fija configurada para circular fluidos calientes y calentar el material reducible en la solera fija (14) ;

(c) montar conductos (36) configurados como caracteristica de la camara posicionados lateralmente en el (los) lado (s) de la carcasa del horno (12) y circular fluidos desprendidos al calentar el material reducible situado en la solera fija (14) a traves de unos puertos desde la carcasa del horno (12) por encima del material reducible hacia la camara de calentamiento por debajo de la solera fija (14) ;

(d) montar quemadores (42) y puertos de entrada de aire (44) en la carcasa del horno (12) por encima de la solera fija (14) y opcionalmente en por lo menos uno de los conductos (36) y la camara de calentamiento (28) para calentar el material reducible en la solera fija (14) ;

(e) cargar material reducible y opcionalmente un material de solera subyacente (32) sobre la solera fija

(14) a traves de la entrada (16) en el primer lado (18) de la carcasa del horno (12) ;

(f) calentar el material reducible a una primera temperatura en la carcasa del horno (12) , cuya primera

temperatura es capaz de eliminar humedad residual y por lo menos parte de materiales volatiles en el material reducible y calentar el material reducible a una segunda temperatura en la carcasa del horno (12) , cuya segunda temperatura es capaz de fusionar y formar los nodulos de hierro metalico; y

(g) descargar la mayoria de los nOdulos de hierro metalico y opcionalmente material relacionado desde el horno de solera fija traves de la salida (20) del segundo lado (22) de la carcasa del horno (12) .

2. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segOn la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que la etapa de carga se Ileva a cabo mediante un dispositivo de transporte capaz de posicionar el material reducible y opcionalmente el material de solera sobre la solera fija (14) .

3. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segun la reivindicacion 2, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de transporte es capaz de cargar el material reducible sobre la solera fija (14) sustancialmente en una capa unica.

4. Procedimiento para producir nOdulos de hierro metalico en un horno de solera fija segOn la reivindicaciOn 1,

caracterizado por el hecho de que la etapa de carga se Ileva a cabo disponiendo el material reducible en un dispositivo =Wit y opcionalmente el material de solera, y posicionar despues el dispositivo mOvil cargado en la solera fija (14) .

5. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segun la reivindicacion 4,

caracterizado por el hecho de que el dispositivo movil se retira entonces de la carcasa del horno (12) dejando el material reducible y, si esta presente, el material de solera subyacente (32) en la solera fija antes de comenzar la etapa (f) .

6. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segOn la reivindicacion 4,

caracterizado por el hecho de que el dispositivo movil permanece en el carcasa del horno (14) durante la etapa (f) , y el dispositivo mOvil se retira de la carcasa del horno (12) durante la etapa (g) .

7. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que la etapa de descarga se realiza a traves de un dispositivo de empuje capaz de

empujar por lo menos la mayoria de los nodulos metalicos reducidos traves de la salida (20) en el segundo lado (22) desde la solera fija (14) .

8. Procedimiento para producir nOdulos de hierro metalico en un horno de solera fija segOn la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que la carnara de calentamiento (28) va montada con unos deflectores (30) para aumentar el tiempo de contacto de fluidos calientes en la camara de calentamiento (28) y calentar el material reducible en la solera fija (14) en la carcasa del horno (12) .

9. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segim la reivindicacion 1,

caracterizado por el hecho de que comprende, ademas, la etapa de: suministrar por lo menos parte del material volatil del material reducible adyacente a los quemadores (42) que se configura para ser quemado.

10. Procedimiento para producir nodulos de hierro metalico en un horno de solera fija segOn la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que comprende, ademas, la etapa de: montar un conducto de salida (46) adyacente a

la carnara de calentamiento configurado para calentar fluidos que pasan a traves del mismo; y transferir fluidos calentados en el conduct° de salida hacia la carcasa del horno.

11. Procedimiento para producir nOdulos de hierro metalico en una bateria de hornos de solera fija segim una de las 5 reivindicaciones 1 a 10.

Osi

, 7 laltAIW boM arb.‘..N11%" 011/4 S k'N,

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