Procedimiento para la producción de hierro metálico granular y equipo para la producción.

Un procedimiento para fabricar hierro metálico granular mediante la reducción de una mezcla de materias primasque incluye un material que contiene óxido de hierro y un agente de reducción carbonoso que comprende:

una etapa de carga de la mezcla de materias primas en una solera de un horno de reducción térmica de soleramóvil;

una etapa de reducción del óxido de hierro de la mezcla de materias primas mediante el agente reductorcarbonoso a través de la aplicación de calor, formando así hierro metálico, posteriormente, fundiendo el hierrometálico y, a continuación, uniendo el hierro metálico fundido en hierro metálico granular mientras se separa elhierro metálico fundido de la escoria subgenerada; y

una etapa de enfriamiento y solidificación del hierro metálico;

en el que la etapa de reducción térmica incluye una etapa de control de una velocidad de flujo de un gasatmosférico en una zona predeterminada del horno en un intervalo predeterminado,

en el que la velocidad de flujo del gas atmosférico está en un intervalo de 0 metros por segundo a metros porsegundo como media, y

en el que la zona predeterminada es una zona que se extiende desde la última fase de reducción del óxido dehierro hasta la finalización de la fusión del hierro metálico.

Procedimiento para la producción de hierro metálico granular y equipo para la producción La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar hierro reducido mediante la reducción directa de una fuente de óxido de hierro, tal como mineral de hierro y óxido de hierro, en un horno de reducción térmica y a un aparato para fabricar hierro reducido mediante este procedimiento.

El procedimiento de producción de hierro mediante reducción directa se ha conocido como un procedimiento para reducir directamente una fuente de óxido de hierro tal como mineral de hierro y óxido de hierro (que se puede denominar en lo sucesivo material que contiene óxido de hierro) , mediante el uso de un agente reductor carbonoso (material carbonoso) tal como carbón y un gas reductor con el fin de obtener hierro reducido. El procedimiento de producción de hierro mediante reducción directa se basa en un procedimiento tal como la carga de una mezcla de materias primas que incluye el material que contiene óxido de hierro y el agente de reducción carbonoso en la solera de un horno de reducción térmica de solera móvil (por ejemplo, horno de solera giratoria) , el calentamiento de la mezcla de materias primas con el calor procedente de un quemador y el calor de radiación, mientras que la mezcla de materias primas se mueve en el horno para reducir el óxido de hierro incluido en la mezcla de materias primas mediante el agente de reducción carbonoso, la carburación y la fusión del hierro metálico (hierro reducido) así obtenido, la unión del hierro metálico fundido en gránulos, mientras se separa de la escoria subgenerada, y el enfriamiento y la solidificación del hierro metálico fundido para obtener hierro metálico granular (hierro reducido) .

El procedimiento de producción de hierro mediante reducción directa no requiere una instalación a gran escala, tal como un alto horno, y tiene una alta flexibilidad en cuanto a los recursos. Por ejemplo, este procedimiento hace innecesario el uso de coque, por lo que, recientemente, se ha estudiado detenidamente su aplicación a nivel

comercial. Sin embargo, el procedimiento de producción de hierro mediante reducción directa tiene varios problemas que hay que resolver con el fin poder aplicarlo a escala industrial, entre los que se incluyen la estabilidad del funcionamiento, la seguridad, las cuestiones económicas y la calidad del hierro metálico granular (producto) .

El hierro metálico granular producido a través del procedimiento de producción de hierro mediante reducción directa se envía a una instalación existente de fabricación de acero, tal como un horno eléctrico o un convertidor, y se usa como fuente de hierro. Por lo tanto, con respecto a la calidad del hierro metálico granular, es necesario disminuir el contenido de azufre del hierro metálico granular (que, en lo sucesivo, se puede denominar contenido de S) hasta un nivel tan bajo como sea posible. También es deseable que el contenido de carbono del hierro metálico granular (que, en lo sucesivo, se puede denominar contenido de C) sea elevado dentro de un intervalo razonable, con el fin de ampliar la aplicabilidad del hierro metálico granular como fuente de hierro.

Los inventores de la presente solicitud propusieron con anterioridad una tecnología descrita en el documento de patente 1, que aumenta la pureza del hierro metálico granular con el fin de mejorar la calidad del hierro metálico granular. El documento de patente 1 describe un procedimiento para aumentar la pureza del hierro metálico granular que impide que el hierro metálico se vuelva a oxidar en una zona que se extiende desde la última fase de reducción hasta la finalización de la carburación, y realizar la fusión mediante el control del grado de reducción del gas atmosférico en las proximidades de la materia compacta durante la carburación y la fusión hasta un nivel adecuado.

El documento de patente 1 también describe una tecnología para reducir el contenido de azufre del hierro metálico 45 granular. En concreto, se describe un procedimiento para disminuir el contenido de azufre que se basa en controlar la basicidad de la escoria, que es un subproducto generado al fundir el hierro metálico.

Los inventores de la presente solicitud también han propuesto previamente una tecnología descrita en el documento de patente 2, además de la del documento de patente 1, que disminuye el contenido de azufre del hierro metálico granular. El documento de patente 2 describe un procedimiento para disminuir el contenido de azufre del hierro metálico granular mediante el control de la basicidad del componente formador de escoria, que se determina a partir de la composición de la mezcla de materias primas, y el control del contenido de MgO del componente formador de escoria.

La patente estadounidense n.º 4.622.905 revela un procedimiento para hornear aglomerados que contienen tanto óxido metálico como reductor que comprende colocar los aglomerados en el horno superior de una solera sustancialmente impermeable, haciendo que dicha solera se mueva en un recinto por debajo y en dirección contraria al movimiento del producto de los gases de combustión, empleando como al menos parte de la fuente de combustible de dicho producto de los gases de combustión un combustible sólido en polvo seleccionado del grupo que consiste en coque, carbón de antracita, carbón bituminoso y sub-bituminoso, y hacer que dicha fuente de combustible entre en combustión de manera aproximadamente estequiométrica con un gas que contenga oxígeno, proporcionando una pluralidad de llamas luminosas a una temperatura máxima de la llama en un exceso de aproximadamente 1646, 85ºC en dicho recinto, mediante lo que dichas llamas luminosas son una fuente primaria de energía radiante para calentar directamente dichos aglomerados y dicho producto de los gases de combustión 65 deficientes en oxígeno libre, y con una velocidad suficiente para transportar neumáticamente las cenizas fuera de dicho recinto.

El documento EP 1 286 114 A2 revela un procedimiento y un aparato para un tratamiento de combustión de residuos combustibles que es un horno de solera giratoria para tratar residuos combustibles, en el que el aparato comprende un dispositivo de suministro de gas que contiene oxígeno para la combustión secundaria con el fin de quemar un gas combustible generado mediante la descomposición térmica del residuo combustible en las proximidades de una solera del horno de solera giratoria; y un dispositivo de control para controlar la cantidad de suministro de gas que contiene oxígeno para la combustión secundaria en la zona de combustión del gas combustible.

El documento WO 00/29628 A1 revela un aparato y un procedimiento para la reducción directa de óxido de hierro que utiliza un horno de solera giratoria para formar un botón de metal de hierro que contiene carbono de alta pureza, procedimiento que incluye las etapas de proporcionar un horno de solera giratoria que tiene una capa de solera que consiste en una capa refractaria o una capa de solera vítrea formada mediante la colocación de compuestos de óxido de hierro, carbono y sílice sobre la capa de la subsolera; calentar los compuestos de óxido de hierro, carbono y sílice que forman una capa de solera vítrea; colocar materiales de revestimiento sobre la superficie de la solera, formando una capa de solera revestida; suministrar material de óxido de hierro en el horno y sobre la capa de solera revestida; calentar el material de óxido de hierro sobre la capa de solera revestida; reducir los materiales de óxido de hierro sobre la capa de solera revestida; formar glóbulos de carbono y hierro líquidos sobre la capa de solera revestida con materiales de escoria separados; enfriar los glóbulos de hierro y carbono con una superficie de refrigeración, creando un botón sólido de producto de hierro y carbono; y descargar el producto de hierro y carbono, y el material de escoria del horno.

Documento de patente 1: Publicación de patente japonesa no examinada n.º 2001-279315.

Documento de patente 2: Publicación de patente japonesa no examinada n.º 2004-285399.

La presente invención se ha ideado con los antecedentes anteriormente descritos y tiene por objeto proporcionar un procedimiento, diferente a los procedimientos propuestos previamente, para la fabricación de hierro metálico granular de alta calidad (en particular, con alto contenido de C y bajo contenido de S) en un horno de reducción térmica de solera móvil. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato capaz de fabricar hierro metálico granular de alta calidad.

Con el fin de lograr el objeto anterior, un aspecto de la presente invención se dirige a un procedimiento para fabricar hierro metálico... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para fabricar hierro metálico granular mediante la reducción de una mezcla de materias primas que incluye un material que contiene óxido de hierro y un agente de reducción carbonoso que comprende:

una etapa de carga de la mezcla de materias primas en una solera de un horno de reducción térmica de solera móvil; una etapa de reducción del óxido de hierro de la mezcla de materias primas mediante el agente reductor carbonoso a través de la aplicación de calor, formando así hierro metálico, posteriormente, fundiendo el hierro metálico y, a continuación, uniendo el hierro metálico fundido en hierro metálico granular mientras se separa el hierro metálico fundido de la escoria subgenerada; y una etapa de enfriamiento y solidificación del hierro metálico; en el que la etapa de reducción térmica incluye una etapa de control de una velocidad de flujo de un gas atmosférico en una zona predeterminada del horno en un intervalo predeterminado,

en el que la velocidad de flujo del gas atmosférico está en un intervalo de 0 metros por segundo a 5 metros por segundo como media, y en el que la zona predeterminada es una zona que se extiende desde la última fase de reducción del óxido de hierro hasta la finalización de la fusión del hierro metálico.

2. El procedimiento de fabricación según la reivindicación 1, en el que se usan quemadores en el calentamiento del horno de reducción térmica, y se usa un primer quemador en la zona predeterminada, mientras que, en una zona o zonas distintas de la zona predeterminada, se usa un segundo quemador al que se suministra una mayor cantidad de gas que no contribuye a la combustión por unidad de tiempo que la suministrada al primer quemador, en el caso de quemarse la misma cantidad de combustible en ambos quemadores.

3. El procedimiento de fabricación según la reivindicación 2, en el que se usan quemadores de oxígeno en la zona predeterminada y se usan al menos quemadores de aire en la zona o zonas distintas de la zona predeterminada.

4. Un aparato para fabricar el hierro metálico granular mediante la reducción de una mezcla de materias primas que incluye un material que contiene óxido de hierro y un agente reductor que comprende:

un horno de reducción térmica para reducir el óxido de hierro de la mezcla de materias primas mediante el agente reductor carbonoso a través de la aplicación de calor, formando así hierro metálico, posteriormente, fundiendo el hierro metálico y, a continuación, uniendo el hierro metálico fundido en hierro metálico granular

mientras se separa el hierro metálico fundido de la escoria subgenerada; medio de carga que carga la mezcla de materias primas en el horno de reducción térmica; medio de descarga que descarga el hierro metálico granular y la escoria del horno de reducción térmica; y medio de separación que separa el hierro metálico y la escoria; en el que el horno de reducción térmica comprende:

un cuerpo del horno, una solera móvil que transfiere la mezcla de materias primas y el hierro metálico del cuerpo del horno; medio de calentamiento que calienta la mezcla de materias primas del cuerpo del horno; y medio de enfriamiento que enfría y solidifica el hierro metálico fundido,

mientras que el cuerpo del horno tiene una zona predeterminada que tiene medios de control para controlar una velocidad de flujo de un gas atmosférico en un intervalo predeterminado; en el que la velocidad de flujo del gas atmosférico de la zona predeterminada está en un intervalo de 0 metros por segundo a 5 metros por segundo como media; y en el que la zona predeterminada es una zona que se extiende desde la última fase de reducción del óxido de hierro hasta la finalización de la fusión del hierro metálico; en el que el control de la velocidad de flujo del gas atmosférico se consigue mediante los siguientes medios:

(i) el medio de calentamiento comprende 55 un primer quemador y un segundo quemador al que se suministra una cantidad mayor de gas que no participa en la combustión por unidad de tiempo que la suministrada al primer quemador en el caso de quemarse la misma cantidad de combustible en ambos quemadores; en el que el primer quemador está instalado en la zona predeterminada y el segundo quemador está instalado en las demás zonas; y/o (ii) el cuerpo del horno tiene una forma tal que una superficie de la trayectoria del flujo del gas atmosférico de la zona predeterminada es mayor que una superficie de una trayectoria de flujo del gas atmosférico en el resto de zonas.

5. El aparato de fabricación según la reivindicación 4, en el que el primer quemador está instalado en una posición al 65 menos a 1 metro de distancia de la superficie de la solera.

6. El aparato de fabricación según la reivindicación 4 ó 5, en el que el primer quemador es un quemador de oxígeno y el segundo quemador es un quemador de aire.

7. El aparato de fabricación según la reivindicación 4, en el que el cuerpo del horno tiene una forma tal que la altura

desde la solera hasta el techo de la zona predeterminada es mayor que la altura desde la solera hasta el techo del resto de zonas.

8. El aparato de fabricación según la reivindicación 4, en el que el cuerpo del horno tiene además un tabique de separación que divide la zona predeterminada de las demás zonas. 10