Pellets SInter

GENERALIDADES.

La peletización es el proceso mediante el cual el concentrad concentrado o 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 concentrado s 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 ao de !"!# aparece la primera patente de fabricación de pelet en $uecia, concedida a %&'& %nderson esto derivado de las limitaciones e(istentes 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 ). *osteriormente en %lemania son continuados los primeros traba+os desarrollados en $uecia y es hasta !"# que son concluidos con la instlacion de una planta piloto de !#- toneladas por dia sin tener un esquema definido, para !"/ el proceso de pelet a traves de esta pequea planta cobró su dimensión tal como lo conocemos actualmente, en !"0 este adelanto tecnológico es desmantelado para en su lugar contruir una moderna planta de sinter..  %l concluir la #a 'uerra 1undial 1undial las reservas minerales minerales de E2% quedaron mermadas, por lo que la busqueda de fuentes alternas de mineral de fierro se dirigieron la 3egión del 1esabi 1esabi 4grandes reservas, 5a+a ley de fierro y magnetico6, estudios estudios encaminados a recuperar r ecuperar este tipo de material encontraron que molienda fina era evitable para liberar la magnetitia e iniciar la concentracion magnetica a ba+a intensidad, dando un producto ultrafino 4" 7 81#/6 que por sus caracterisiticas se presentabla limitaciones para la sinterizacion 3eeiniciadas las investigaciones en el ao de !"99, se concuyeron el el ao de !"// con la instlacion de # gigantescas planta peletizadoras peletizadoras por las :ompaias 3eserves 1ining :o. y Erie 1ining :o.

2.- DESCRIPCION DEL PROCESO. ;ado 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 < =lotación, concentración magnética 45a+a>%lta ?ntensidad6, medio denso, etc.. estos procesos se realizan bien sea para me+orar la ley de fierro o eliminación de constituyente indeseables. La molienda fina 481#/6 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 mane+o y consumo en el alto horno.

3.- PROCESOS Y EQUIPOS PARA COCIMIENTO DEL PELET :

Horno de cu! Es el primer equipo que se usó para cocimiento de pelet fue en un horno cilíndrico vertical est@tico 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 aba+o 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 !-- A: 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 m@s grandes que se construyeron son de !--- ton>día y e(isten 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 diseados

Horno de "!rr#$$! rec%!

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 e(tensión formando un tBnel 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 aba+o en la cama de pelet< e(cepto en la primera zona de secado que es de aba+o hacia arriba. ;urante el enfriamiento el entra aire de la atmosfera y se caliente para ser transportada mediante ductos para la dem@s zonas, este aire caliente también se utiliza como aire precalentado para los quemadores, aumentando la eficiencia de estos y recuperando un - 7 de energía de gases. El ancho de parrilla varia de # a 9 metros. C en los hornos m@s grandes la producción es hasta de #-,--- 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. S#&%e'! "!rr#$$! rec%!()orno ro%!%or#o: Este proceso cuenta con # 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. :alentado por un gran quemador en el e(tremo 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 me+or que los otros sistemas, sin embargo la operacion y mantenimiento del equipo es costosa< sobre todo en el horno rotario y enfriador anular .

*.- ETAPAS DE +A,RICACION DEL PELET. La peletización comprende dos etapas principales< la formación de pelet verde y su endurecimiento.

*..- +ORMACION DEL PELET /ERDE. 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.

Mo$#end!: 2na 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 tamao 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 D-7 aba+o de menos #/ mallas. La molienda se realiza ya sea en hBmedo o en seco < si se efectBa en hBmedo, 4proceso m@s comBn6 la etapa siguiente lógica es efectuar un )deshumidificado) o )secado) parcial llamado filtración. $i se realiza en seco el paso subsecuente es una humectación del material para permitir su boleo.

Sec!do o 0#$%r!c#1n: *ara la fabricación de esferas o pelets es indispensable una humedad del orden de D a !-7 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 deber@ ser homogénea debido a que la fabricación del pelet hBmedo 4pelet verde6es una operación muy sensible a los cambios de humedad.

Mec$!do: En este proceso se efectBa la incorporación de aditivos que permitan ayudar no solo al proceso de aglomeración, como lo son < la bentonita o

compuestos org@nicos, sino aditivos para el control de índice de basicidad del producto como son el uso de & calhidra, dolomita y caliza o la incorporación de 1g al pelet, 4para me+orar las propiedades del pelet cocido6 de igual manera también la adición de coque fino es un aditivo que tiene como ob+etivo reducir el consumo de energía durante el cocimiento y aumentar la porosidad del pelet cocido. *ara la incorporación de estos se utilizan # tipos de equipos&

- A&"!& &ore !nd!& o de&c!r!& d#&co&

:onsistente 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.

- Mec$!dore& de %!'or. :onsistentes en un tambor fi+o 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.

Proce&o de ,o$eo: En este proceso el ob+etivo es dar la forma esférica al pelet y las propiedades de resistencia en verde durante el mane+o hasta su endurecimiento en la etapa de cocimiento, lo métodos mas comunes son los siguientes&

,o$eo "or T!'or  Es el proceso m@s antiguo y consiste esencialmente en un tambor horizontal con un pequeo @ngulo de inclinación, el material es cargado

con la granulometría y humedad requerida entra por un e(tremo y la cual al girar el tambor y debido a la inclinación sale por el e(tremo contra+o, e$ '!%er#!$ rued! en e$ #n%er#or de$ %!'or &#u#endo e$ "r#nc#"#o de $! o$! de n#e4e 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 tamao requerido, sin embargo en la descarga e(iste un cribado para separar el tamao pequeo y ser recirculado nuevamente al tambor, esta recirculación normalmente se eleva hasta un recirculación de #--7 de la alimentación inicial.

,o$eo "or d#&co :onsiste en un disco o )plato) inclinado con un @ngulo que varia entre 9/A y /-A el plato cuenta con una ce+a en el e(tremo de apro(imadamente una relación de -.# del di@metro disco , los di@metros de los discos a nivel industrial alcanzan hasta " metros, sin embargo los mas comunes son entre ./ y 0.- metros, giran a una velocidad de 9 a 0 revoluciones por minuto 4rpm6, es el proceso m@s comBn para la fabricación de )pelet verde) y los principales par@metros de operación son & Hu'ed!d de$ '#ner!$. Gr!nu$o'e%r5! o 0#nur! de '#ner!$67, $!#ne8. Inc$#n!c#1n de$ D#&co. /e$oc#d!d de$ d#&co. 9on! de !$#'en%!c#1n !$ d#&co. Po&#c#1n de r!&"!dore& en e$ D#&co La principal venta+a que tiene sobre el tambor es que el material alimentado realiza una sola )pasada )para obtener el tamao de pelet deseado< la recirculación del material fuera de especificación es muy ba+a 4!- 8 #-76 y adicionalmente el disco actBa como eficiente mezclador.

C!$#d!d de$ "e$e% 4erde.

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 tamao 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 & & Famao G 3(; ! or ! 3 c!5d!& de 2 62@.*; c'8 Humedad G ;  ! @  3esistencia compresión en seco G  '!>or de 2.@ ?("e$e%.

E$ %!'!Bo de$ "e$e%. La dimensión de un pelet mayor a >D) y menor a />D) es el tamao 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.

Re&#&%enc#! ! $! co'"re
n 6)'edo > &eco8. ;urante la descarga y acomodo de los pelet hBmedos 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 re&#&%enc#! ! $! co'"re
n de un '5n#'o de  ?("e$e%. ;espués 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 mane+o 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..

*.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. 4 !#D- 8 !-- grados centígrados 6 El proceso de quemado mas comBn 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&

E%!"! de Sec!do : :on el propósito de eliminar el agua contenida en el ) *elet verde ) la primer etapa y quiz@s la mas critica del proceso es el secado del pelet para tal efecto es utilizado aire caliente entre #-- y 9-- grados centígrados proveniente de la zona de enfriamiento y el que se hace pasar a través de la cama de pelet verde. ormalmente el secado se realiza en # etapas & la primera se realiza por un secado ascendente 4de la parte inferior hacia la superior6, y la segunda por un secado descendente 4de la parte superior a la inferior6 esta Bltima 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 desalo+ar el contenido de humedad en el menor tiempo posible sin que se destruyan por )e(plosión).

E%!"! de Prec!$en%!'#en%o:

2na 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 "-- a !--- grados centígrados. $i la materia prima con la que fue fabricado el pelet es magnetita, es esta zona ocurre principalmente la reacción de o(idación de magnetita a hematíta y debido a que la atmósfera durante el proceso de peletización es o(idante, esta reacción es marcadamente e(otérmica 4aportadora de calor al proceso6 de tal manera que $! c!n%#d!d de c!$or5!& "!r! cocer un "e$e% de '!ne%#%! e& !"ro#'!d!'en%e $! '#%!d ue "!r! un "e$e% 0!r#c!do con )e'!%5%! 6F@@@@@ ,%u(%on de "e$e% con '!ne%#%! > @@@@@ ,%u(%on de "e$e% con )e'!%5%!8 en un horno de parrilla recta.

E%!"! de Que'!do: En esta zona es donde se tiene la m@(ima temperatura y donde se realiza el endurecimiento final, la temperatura de cocimiento est@ 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 !#D- 8 !-- grados centígrados.

E%!"! de Po&%-ue'!do: ;ado que las temperaturas de la fase anterior 4 cocimiento 6 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 !--grados centígrados.

E%!"! de En0r#!'#en%o:

$e 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.

*.3.- CONTROL DE CALIDAD DE PELET :

T!'!Bo o Gr!nu$o'e%r5! : $e realiza mediante un an@lisis de cribas, para conocer su distribución granulométrica, puntualizando contar con el mayor porcenta+e entre >D) y />D) 4 " mm 8 !# mm6 y el me+or porcenta+e posible menor a !>9 ) 4 .mm6. /!$ore& '!>ore& !$ ;<  en%re 3(; > pelet son aceptables.

Ind#ce de Der!d!c#1n Tu'$er ASTM. 1ide el comportamiento del pelet durante el mane+o y la abrasión< la prueba se efectBa en un tambor, para el caso de la norma %$F1 es de -."!9 m de di@metro por -.9/0 m de longitud con dos ce+as interiores de /- mm de altura a #/ 3*1 se ensayan !!. Ig de material muestreado, se somete a #-- revoluciones< se reporta el resultado como la fracción en porciento mayor a . mm y la menor de -. mm .

Poro&#d!d de$ Pe$e% :

;etermina el porcenta+e de huecos que presenta el pelet producto esta prueba se realiza por desplazamiento con agua. Esta propiedad est@ 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.

En&!>o& Tecno$1#co& ! Pe$e% con %e'"er!%ur! > G!&e& reduc%ore&. Este Fipo de ensayos tiene como ob+etivo simular las condiciones a las que se va a someter el pelet en cuanto a temperatura, de gradación, presión y atmósfera en el ?nterior del alto horno.

Der!d!c#1n ! !! %e'"er!%ur! D,T ! F@@ 7C: $imula 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 --A: con una composición de gases de -7 de #, #97 de : y !7 de :#. 5a+o estas condiciones ocurre el primer paso de reducción, el cual va acompaado de un cambio en la estructura cristalina 4hematíta a magnetita6 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 pequeo reactor rotario horizontal de #--mm de di@metro girando a una velocidad !- rpm calentado dentro de un horno por espacio de ! hora a las condiciones antes mencionadas. =inalizado el ensayo se criba el producto reportando la fracción mayor de . mm y la menor de -. mm .

H#nc)!'#en%o Nor'! IS . ! =@@7C : Este Ensayo se realiza en un tubo o reactor horizontal fi+o donde se ensayan de  a / pelets, para llevar a cabo la prueba K?$ se utiliza una mezcla de gases con -7 de : y 0-7 de #. 1idiendo 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 e+erza presiones m@s altas que las normales en las paredes o que el mismo hinchamiento destruya al pelet.

$e determina el aumento de volumen e(presado en porciento con relación a antes y después del ensayo.

Reduc##$#d!d Nor'! IS 6=@@ 7C8 : $e determina la capacidad de un pelet para ceder o(ígeno reducción o sea pasar de hematíta 4=e#6 a fierro met@lico, esta propiedad es determinada por la estructura cristalina, el tamao y la porosidad que asegura el paso de gases reductores a todo el interior del pelet. La prueba se efectBa en un reactor de acero ino(idable vertical, el cual se le determina su peso constantemente y se le est@n pasando gases reductores -7 de : y 0-7 de #< este reactor est@ dentro de un horno a "--A:. $e le determina la pérdida de peso a través del tiempo que se lleva la prueba< esta es medida directa de la pérdida de o(ígeno. 4

Re&#&%enc#! ! $! co'"re
n de&"uJ& de $! reducc#1n: El ob+etivo de este ensayo es determinar la disminución de r esistencia que sufre el pelet al recibir un tratamiento térmico ba+o 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 m@s ba+os de los normales 4- 8 !-- Ig>pelet6.

Reduc##$#d!d !o c!r! ,ur)!rd% 6@cm# que simula la columna de carga de un alto horno mediano, se le hacen pasar gases con 9-7 de : y -7 de : y -7 de # 4D Lt>min6. % !-/-A: 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.

E&"ec#0#c!c#1n de Pe$e%. El establecimiento de característica o especificaciones deseadas para el control del pelet, es necesario definirlas con+untamente entre el fabricante y el usuario, dado que estas dependen de factores como & - M!%er#! "r#'! "!r! $! 0!r#c!c#1n de$ "e$e%. - L#'#%!c#one& de eu#"o "!r! e$ "e$e%#!do > con%ro$ de c!$#d!d - Econo'5!& de$ "roce&o. - T!'!Bo de$ !$%o )orno - T#"o de c!r! 'e%K$#c! reuer#d! "!r! "roduc%#4#d!d.

$in embargo e(iste información técnica por la cual puede ser definida una buena calidad del pelet con el siguiente e+emplo de especificación&

Ee'"$o de e&"ec#0#c!c#one& "!r! "e$e%. =ierro Fotal F2.@ '5n#'o =e MM @.;9)

;@ '5n#'o

7 81-

muestra esta estrate!ia de control.

Control del sobrecalentamiento del gas de escape y de la succión del ventilador principal La succión producida producida por el $entilador principal se modica mediante re'illas cerca de la toma del $entilador, controladas por la controladora de succión del $entilador. #i la temperatura del !as de escape se el$a por encima de un límite de se!uridad, un conmutador selector permite a la controladora de sobrecalentamiento del !as de escape modicar la posición de las re'illas.

Control de velocidad del enriador Despu+s de abandonar la línea, el sínter caliente se enfría en un enfriador !iratorio. La $elocidad del enfriador !iratorio se controla para a'ustarse a las necesidades de la línea, denidas por la profundidad de la capa y la $elocidad de la línea.