Procesos Metalúrgicos: Horno de Arco Eléctrico, Pretratamiento del Arrabio y Tostación

Horno de Arco Eléctrico

• La **chatarra de acero reciclada** es fundida y convertida en acero de alta calidad a través de arcos eléctricos de alta potencia.
• La principal tarea de la mayoría de los arcos eléctricos modernos es convertir las materias primas sólidas en **acero crudo líquido** lo más rápido posible y luego afinarlas aún más en los procesos de la metalurgia secundaria.
• Propiedades de la Chatarra:
  • Composición química del acero
  • Nivel de impurezas
  • Tamaño y forma
  • Homogeneidad
• Colada:
  • Hornos de colada excéntrica por el fondo: Posee una piquera descentrada en la base del horno, lo que permite una colada libre de escoria.
  • Horno de Piquera: El colado por una piquera hace que la escoria sea trasvasada a la cuchara, donde se mezcla completamente con el acero.

Pretratamiento del Arrabio

• El arrabio del alto horno se transfiere a una cuchara torpedo y luego se carga en el convertidor LD.
• LD: Proceso de soplado de oxígeno en el cual el arrabio es descarburado y convertido en acero.
• Pretratamiento del arrabio: Es en el cual se quitan las impurezas del hierro fundido antes de ser llevado al convertidor LD.
• Precalentamiento del arrabio: Desiliciación - Desfosforización - Desulfurización.
• El silicio en el arrabio es oxidado en el convertidor LD, donde reacciona con la cal y óxido de hierro para formar una escoria.
• Bajo contenido de silicio en el arrabio, la reacción se acorta en el convertidor LD, se mejora la eficiencia de la producción y el volumen de escoria generado es pequeño.
• Descarburizar con una alta producción de hierro es posible.
• La **desiliciación** se lleva a cabo como un proceso de pretratamiento agregando óxidos de hierro y los finos sintetizados del mineral al arrabio en los canales de colada del alto horno.
• La **desfosforización** se realiza inyectando un agente desfosforante, *ej: cal*, en el hierro fundido en la cuchara torpedo junto con un gas, esto promueve la transferencia del fósforo del hierro fundido a la fase de la escoria.
• La desfosforización se lleva a cabo después de la desiliciación, porque la reacción de la desfosforización actúa más rápido a bajos contenidos de silicio.
• El arrabio es desulfurado hasta cierto punto por el tratamiento de desfosforación, los aceros con muy bajo contenido de azufre requieren una desulfurización más a fondo, la cual se realiza mediante una inyección separada de agentes desulfurizantes tales como CaO, Na₂CO₃, CaC₂ y Mg en el arrabio.

Zonas del Alto Horno

• Tragante: Superficie de carga en la parte superior del horno.
• Cuba: Donde los minerales se calientan y comienzan las reacciones de reducción.
• Vientre: Corta sección vertical.
• Etalaje: Donde se completa la reducción y se funden los minerales.
• Crisol: Donde los materiales fundidos se acumulan y salen por las piqueras.

Zonas de acuerdo a las materias primas internas

• Zona de reducción primaria: Zona superior a la cuba, se reducen los óxidos de hierro. 400-1000°C.
• Zona de reserva térmica: Zona inferior de la cuba, reducción de la wustita. 1000-1200°C.
• Zona cohesiva: Se completa la reducción final del hierro metálico.

Tostación de Minerales

• Entre el 90-95% de todo el molibdeno está como MoO₃.
• Del proceso de tostación se obtiene:
  • Productos sólidos: Tales como óxidos metálicos, óxidos complejos, cloruros y sulfatos metálicos, cuando la tostación es clorurante.
  • Producto gaseoso: Normalmente dióxido de azufre.
• Tostación oxidante: Cuyo resultado es la obtención de un óxido metálico.
• Tostación sulfatante: Se obtiene un sulfato metálico.
• Los procesos de tostación oxidante y sulfatante, se llevan a efecto a temperaturas inferiores a las de fusión de los óxidos y sulfuros metálicos involucrados en el proceso, generalmente por debajo de los 1000 °C.
• MeS(s) + 3/2 O₂ (g) = MeO (s) + SO₂ (g)
• Si ΔG>0, la estabilidad del sulfuro metálico es mayor que la del óxido.
• Si ΔG<0, la estabilidad del óxido es mayor que la del sulfuro.
• La relación entre las distintas fases en equilibrio que pueden existir en el sistema Me-O-S, a temperatura constante, puede representarse en un diagrama bidimensional... "DIAGRAMA DE KELLOGG".