Alto horno

Tipos de altos hornos

Generalmente, los altos hornos son reactores industriales verticales, cerrados y cilíndricos que utilizan reacciones químicas para extraer minerales valiosos de los minerales. En la industria siderúrgica, se refiere principalmente a las enormes torres cilíndricas de acero que extraen hierro del mineral de hierro utilizando carbón coque como combustible. Aunque el diseño de los altos hornos para la extracción de hierro y otros metales como el cobre y el zinc es similar, la tecnología y los métodos difieren significativamente para cada metal.

• Alto horno de hierro:

  La fabricación tradicional de hierro en el alto horno es un proceso complejo en el que se utilizan mineral de hierro, coque y piedra caliza para producir hierro fundido y escoria. Los altos hornos modernos son reactores enormes de hasta 7 metros de ancho y 25 metros de alto. Pueden producir cantidades gigantescas de hierro fundido todos los días. El hierro se utiliza luego en la industria siderúrgica o en fundiciones para fabricar productos de hierro fundido. El coque se quema en la parte inferior del horno - la zona de combustión - para producir gases calientes, dióxido de carbono y monóxido de carbono, que reaccionan con el agua y la sílice en la piedra caliza para convertirse en carbonatos. El intenso calor en la sección inferior del alto horno - alrededor de 1300-1500 °C - hace que el mineral de hierro pierda oxígeno y se convierta en hierro fundido, que también se llama arrabio. La piedra caliza sirve como fundente para eliminar impurezas como fósforo, azufre, sílice y alúmina, que se combinan con la escoria y flotan en la superficie del hierro fundido. La escoria es más ligera que el hierro fundido y se puede separar fácilmente. De 3000 a 10000 metros cúbicos de aire caliente se inyectan desde la parte inferior del horno cada minuto para mantener las reacciones químicas en marcha y para quemar el coque de forma más eficiente. Esta técnica se conoce como "combustión de aire de arriba hacia abajo y a alta velocidad".

• Alto horno para cobre:

  En la industria del cobre, el alto horno se utiliza para extraer cobre de los minerales de sulfuro de cobre y los materiales reciclados. El proceso comienza triturando y moliendo el mineral de cobre. Luego, el mineral se calienta en un horno de fusión junto con fundentes y agentes reductores como gas natural o carbón vegetal para producir mata de cobre, que contiene sulfuro de cobre. En algunos países, los hornos de arco eléctrico se prefieren a los altos hornos para la extracción de cobre. La mata de cobre se puede refinar posteriormente en convertidores o hornos eléctricos para producir cobre metálico, que se utiliza en una variedad de aplicaciones, incluyendo cableado eléctrico, fontanería y electrónica. Alrededor de 1,5 toneladas métricas de CO2 se emiten por cada tonelada de cobre primario producido, según algunos estudios. Alrededor de 4500 metros cúbicos de aire se inyectan en el alto horno de cobre cada hora para ayudar a quemar los combustibles de forma más eficiente y aumentar la velocidad de combustión.

• Alto horno para zinc:

  El mecanismo utilizado en la producción de zinc también es diferente al del hierro o el cobre. El zinc suele encontrarse en depósitos de mineral de blenda junto con otros metales como el plomo y el cobre. El alto horno de zinc también se llama "retorta" porque calienta el mineral de zinc, generalmente blenda, a temperaturas muy altas en un aparato cilíndrico vertical. El mineral se reduce utilizando carbono en forma de biocarbón, carbón o gas natural en presencia de oxígeno y cal. La reacción produce vapores de zinc que se enfrían y precipitan como polvo de óxido de zinc. La producción de zinc tiene una huella de carbono mucho menor que la producción de hierro o cobre. Solo se producen alrededor de 0,57 toneladas métricas de CO2 por cada tonelada de zinc refinado a partir del mineral. Además, se emiten alrededor de 4,5 toneladas de CO2 cuando se recicla zinc de productos de consumo al final de su vida útil.

Especificaciones y mantenimiento del alto horno

Especificaciones

Las especificaciones del alto horno difieren según se trate de un horno a pequeña escala o a gran escala. El horno a pequeña escala tiene unos 6-9 m de altura. Por otro lado, los altos hornos a gran escala pueden llegar a tener 140 m de altura. El diámetro del alto horno también varía. Los más pequeños tienen un diámetro de unos 5 m, mientras que los más grandes tienen un diámetro de unos 10-3 m.

Otras especificaciones que pueden diferir incluyen el volumen y la capacidad de producción. Por ejemplo, un horno a pequeña escala que funciona a una temperatura de 1000-1200 grados centígrados puede producir de 0,1 a 0,2 millones de toneladas de hierro al año. Un alto horno más grande con un volumen de 1000 m3 tiene una capacidad de producción de 700 000 toneladas de metal caliente al año. Los más grandes se utilizan a menudo en acerías integradas.

Mantenimiento

El mantenimiento de un alto horno es importante para que se mantenga en buen estado y funcione de forma óptima. Seguir las prácticas de mantenimiento correctas puede ayudar a evitar tiempos de inactividad costosos por reparaciones.

• Inspecciones periódicas: Los operadores del alto horno deben realizar inspecciones periódicas para identificar cualquier problema en una fase temprana. Deben observar de cerca el revestimiento del horno, la convergencia, el equipo y los sistemas auxiliares.
• Mantenimiento del revestimiento: El alto horno tiene un revestimiento que protege sus refractarios y metales. El revestimiento debe reemplazarse periódicamente, dependiendo del estado en que se encuentre después de las inspecciones.
• Sistema de refrigeración: Los sistemas de refrigeración de un alto horno mantienen las temperaturas a niveles óptimos. Si surge algún problema, hay que abordarlo inmediatamente. Deben realizarse inspecciones periódicas para asegurarse de que no haya obstrucciones o fugas en los canales de refrigeración.
• Controles ambientales: Los sistemas de control de emisiones deben funcionar de forma óptima para minimizar el impacto ambiental del alto horno. Los operadores deben garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas de control de partículas, limpieza de gases y desulfuración.
• Gestión de refractarios: Los materiales refractarios se desgastan con el tiempo debido al calor extremo del alto horno. Los operadores deben controlar el estado del horno y adquirir materiales refractarios de alta calidad cuando sea necesario reemplazarlos.

Escenarios de aplicación del alto horno

El escenario de aplicación principal de un alto horno es en las industrias siderúrgicas. Según los informes, alrededor del 70% del hierro dúctil del mundo se produce mediante el proceso del alto horno. Las industrias que utilizan principalmente materiales ferrosos, como el acero al carbono, suelen emplear altos hornos.

Algunos de los principales escenarios de aplicación de un alto horno incluyen los siguientes:

• Productos de hierro: El producto principal de un alto horno es el hierro fundido. Este hierro fundido se procesa posteriormente para fabricar diversos productos de hierro, incluido el hierro fundido, que se utiliza normalmente para fabricar coches, bloques de motor y utensilios de cocina.
• Fabricación de acero: El hierro fundido que se obtiene del alto horno suele convertirse en acero en las acerías. El acero que se produce se utiliza habitualmente en la construcción, la fabricación de automóviles, el desarrollo de infraestructuras, los electrodomésticos y un sinfín de otras industrias y aplicaciones en las que se necesita durabilidad y resistencia.
• Producción de aleaciones: Un alto horno también se utiliza para producir metales de aleación. Algunas de las aleaciones que se suelen producir en un alto horno incluyen níquel, manganeso, cromo, vanadio y molibdeno. Estos metales de aleación suelen añadirse a los aceros para mejorar diversas propiedades, como la resistencia a la corrosión, la resistencia y la tenacidad.
• Fundiciones: Las fundiciones suelen utilizar hierro fundido procedente de altos hornos para producir una gran cantidad de productos y componentes que se utilizan en numerosas industrias. Algunas de ellas son la automoción, la aeroespacial, la maquinaria y la construcción. Las industrias utilizan las fundiciones para crear bloques de motor, sistemas de tuberías, componentes estructurales y mucho más.

Cómo elegir un alto horno

Para los compradores de altos hornos de hierro, hay muchos factores a considerar a la hora de tomar una decisión final. Algunos de ellos incluyen:

• Capacidad de producción: Tenga en cuenta la cantidad de hierro que necesita toda la planta y elija un horno con una capacidad adecuada.
• Eficiencia energética: Debido a la alta necesidad de energía durante el funcionamiento, seleccione un horno diseñado para utilizar el combustible/coque de forma eficiente y reducir la pérdida de calor.
• Cumplimiento medioambiental: Asegúrese de que el horno cumple las normativas medioambientales pertinentes, como los límites de emisión para el CO2, el SO2, el NOx y las partículas.
• Utilización flexible de materias primas: Elija un horno que pueda utilizar varios tipos de mineral de hierro, coque y otras materias primas para permitir un funcionamiento más flexible y rentable.
• Tecnología avanzada: Considere un horno que emplee tecnologías avanzadas, como la refrigeración por explosión, el enriquecimiento de oxígeno o el procesamiento en el horno, para mejorar la productividad y reducir los costes operativos.
• Sistemas de automatización y control: Elija un horno con sistemas modernos de automatización y control para un funcionamiento eficiente, un control óptimo del proceso de fundición y una monitorización y optimización en tiempo real.
• Características de seguridad: Asegúrese de que el horno está equipado con las características de seguridad adecuadas, como la protección contra explosiones, los sistemas de detección de gases y los sistemas de parada de emergencia, para garantizar la seguridad del personal y el equipo.
• Mantenimiento y asistencia técnica: Tenga en cuenta la disponibilidad de servicios de mantenimiento y asistencia técnica para el horno para garantizar una asistencia oportuna y el suministro de piezas de repuesto cuando sea necesario.
• Coste: Finalmente, considere el coste inicial de inversión del horno y los costes operativos durante su vida útil para evaluar la rentabilidad general de la inversión.

Preguntas frecuentes sobre el alto horno

P1: ¿Por qué se llama alto horno?

A1: El nombre del horno se basa en la forma en que se procesa el mineral de hierro. Se introduce aire a presión o se bombea al horno para estimular la combustión del coque.

P2: ¿Qué materiales se pueden reciclar en un alto horno?

A2: Además de producir arrabio, el alto horno también genera subproductos, como la escoria de alto horno, que se puede reciclar a gran escala en el sector de la construcción, incluyendo las industrias civil, cementera y del hormigón.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre un alto horno y un horno de cubilote?

A3: Un alto horno se utiliza para producir hierro fundido, que luego se utiliza para fabricar acero. Por otro lado, un horno de cubilote se emplea para producir hierro fundido directamente.