Análisis industrial de la reducción del óxido de hierro mediante la inyección de finos de carbón al horno eléctrico de arco

An industrial study was conducted in electric arc furnaces (EAF) employing 100% direct reduced iron to evaluate the oxidation level of the slag-metal system. Energy consumption is decreased by injecting gaseous oxygen, however, slag oxidation also increases. In order to reduce the extent of oxidation while keeping a high volume of the oxygen injected, it is required: a) to optimize the carbon injection practice, b) to increase the carbon concentration of sponge iron, c) to operate with soluble carbon in both the metal and the slag beyond a critical level and d) to employ a low temperature profile, on average 1,650°C. A method to define the proper amount of carbon in sponge iron which considers their metallization as well as the amount of oxygen injected is proposed. The position of the lance is critical in order to optimize the practice of carbon injection and assure a better residence time of the carbon particles within the furnace. Se realizó un estudio a escala industrial en hornos eléctricos de arco (HEA) empleando una carga metálica compuesta al 100% de hierro esponja (DRI - Direct Reduction Iron), el cual evalúa el grado de oxidación del sistema metal-escoria. El consumo de energía disminuye con la inyección de oxígeno, sin embargo, el grado de oxidación de la escoria se incrementa. Para reducir el grado de oxidación de la escoria y mantener volúmenes altos de oxígeno inyectado es necesario: a) optimizar la práctica de inyección de finos de carbón, b) incrementar el porcentaje de carbono del DRI, c) hacer que trabaje el HEA por encima de una concentración crítica de carbono disuelto, tanto en el metal como en la escoria, y d) emplear temperaturas bajas, del orden de 1.650°C. Se propone un método rápido para definir el carbono del DRI en función de su grado de metalización y de la cantidad de oxígeno a inyectar. Para optimizar la práctica de inyección de finos de carbón es crítica la posición de la lanza de inyección, con objeto de asegurar un mayor tiempo de residencia de las partículas de carbón.