Tecnología PERED para Producción Directa de Hierro Reducido

Tecnología PERED para la producción directa de hierro reducido

La tecnología PERED también se conoce como tecnología de "reducción persa". Es la tecnología de reducción directa inventada y patentada por 'Mines and Metals Engineering GmbH' en 2007. El proceso de reducción directa PERED convierte los óxidos de hierro, en forma de gránulos o mineral en trozos, en un producto altamente reducido adecuado para la fabricación de acero. La reducción del óxido de hierro se realiza sin su fusión con la ayuda de gases reductores en estado sólido en un horno de cuba vertical. Esta tecnología mejora el proceso de reducción directa para la producción de hierro reducido directo (DRI).

El proceso es un proceso de reducción directa a base de gas que ha sido desarrollado por un equipo de especialistas con experiencia en diferentes áreas del proceso de reducción directa para garantizar que todos los flujos de los diferentes procesos se cuiden en el proceso principal para obtener resultados óptimos y eficientes. . El gas más popular utilizado para la reducción es el gas natural reformado, aunque también se pueden utilizar otros gases como el gas Corex y el gas de horno de coque, etc. La tecnología PERED reduce el costo de capital, el consumo de agua, el costo de mantenimiento y el consumo de energía.

En PERED, el proceso de reducción se realiza a menor temperatura debido a la mejora de los métodos de enfriamiento y la reducción de las emisiones de gases contaminantes. Con menos calor, gas reductor más homogéneo, alimentación de gránulos más controlable y uso de compresores centrífugos, PERED requiere menos agua, electricidad y gas para funcionar, además de menos gastos operativos y de mantenimiento.

La producción de las plantas de reducción directa PERED puede ser en forma de (i) hierro reducido directo en frío (CDRI), hierro en briquetas en caliente (HBI), combinación de CDRI/HBI, HBI/hierro reducido directo en caliente (HDRI) y CDRI/ HDRI.

La tecnología PERED es una tecnología energéticamente eficiente mejorada y, por lo tanto, ahorra energía y recursos. Hace un uso óptimo de la energía y las materias primas, lo que se traduce en una reducción de los costes de producción con la ventaja añadida de ser más respetuoso con el medio ambiente en comparación con otros procesos de reducción directa basados ​​en gas. La tecnología también proporciona una mayor flexibilidad durante el funcionamiento. Ha sido creado para tener flexibilidad con respecto al uso de una amplia variedad de materias primas (como minerales con alto contenido de azufre) y fuentes de energía. El proceso puede utilizar hasta un 50 % de mineral de hierro en forma de terrones. El proceso funciona a una presión superior comprobada. El gas de proceso seco utilizado en el proceso da como resultado un mayor flujo de gas con el mismo sistema, lo que a su vez aumenta la producción o, para la misma producción, reduce el consumo de energía.

La primera planta de reducción directa basada en tecnología PERED con una capacidad de diseño de 0,8 millones de toneladas por año (Mtpa) comenzó en junio de 2017 en la ciudad de Shadegan, provincia de Khouzestan en Irán. La planta de DRI arrancó sin ningún problema. El producto de esta planta tenía una metalización de más del 93 % y un contenido de carbono de más del 1,5 %. El primer día se logró una capacidad de planta de 75 toneladas por hora (tph) junto con buenas cifras de consumo para los servicios públicos. La capacidad diseñada de la planta también se alcanzó en un período breve. La segunda planta PERED DRI con una capacidad de 0,8 Mtpa se puso en servicio en octubre de 2017 en Mianeh Steel Complex en la provincia de East Azarbaijan en Irán (Fig. 1). Se encuentran en construcción dos plantas PERED más de 0,8 Mtpa cada una y una planta de 0,3 Mtpa. La planta de 0,3 Mtpa en la República Popular China se basa en gas de horno de coque.

Fig. 1 planta PERED DRI en el complejo siderúrgico Mianeh en la provincia de Azarbaiyán Oriental, Irán

El proceso PERED consiste en varias mejoras sobre las tecnologías existentes de reducción directa basadas en gas. A continuación se detallan las características más destacadas del proceso de reducción PERED.

• El proceso PERED es un proceso continuo que utiliza un flujo ininterrumpido de gases reductores para la eliminación de oxígeno (O2) del material de alimentación de óxido de hierro y también para la cementación del producto DRI.
• El consumo de combustible se minimiza mediante el reciclaje del gas superior del horno de cuba vertical de vuelta al proceso.
• El sistema de reformado de gas está especialmente diseñado para el uso del dióxido de carbono (CO2) producido durante la reducción de óxidos de hierro en el horno de cuba vertical. El sistema está diseñado para la conversión catalítica del gas natural sin formación de hollín. Esto elimina la necesidad de una fuente externa de O2 para la oxidación parcial del metano (CH4).
• El proceso está diseñado para lograr la máxima recuperación de calor mediante el precalentamiento del aire principal, el gas natural y el gas de alimentación.

En el proceso PERED, la innovación y revisión de los equipos principales comienza desde el horno de cuba vertical. El horno de cuba es único en su tipo y está diseñado para tener patrones mejorados de los flujos de sólidos y gases para mejorar las reacciones que tienen lugar dentro del horno. Esto da como resultado un mayor volumen de la zona de reducción que da como resultado una mayor tasa de producción. El horno tiene inyección de gas reductor dual que mejora la distribución del gas dentro del horno. Se mejora la alimentación y distribución de la carga de mineral dentro del horno para lograr mejores resultados. La distribución de la carga de mineral dentro del horno se mejora debido a la introducción de la tubería de alimentación recién inventada.

Hay varias características especiales dentro del horno de cuba. En la zona superior, que también es la zona de reducción, las características especiales incluyen (i) alimentación y distribución de óxido por tuberías de alimentación especiales, (ii) optimización de la relación altura-diámetro para mejorar la utilización del horno, y (iii) optimización de las reacciones de reducción; Fe (óxido)+CO=Fe (metal)+CO2 y Fe (óxido)+H2=Fe (metal)+H2O

Las reacciones de reducción se optimizan en la zona de reducción del horno ya que (i) no hay equipo en la zona de reducción del horno, (ii) hay una reducción en la generación de finos debido a la mejora de la distribución del material dentro del horno debido a las tuberías de alimentación especiales , (iii) optimización del volumen efectivo de reducción dentro del horno, (iv) diseño de la zona de reducción para eliminar la posible contaminación por fuga de gas, y (v) diseño del horno especialmente para reducir los costos de capital y mantenimiento. Las características especiales de diseño de la zona de reducción del horno incluyen (i) diseño de salida de gas superior doble desde el extremo cóncavo superior, (ii) perfil de temperatura de carga mejorado para garantizar una calidad uniforme del producto, (iii) reducción del arrastre de hierro finos/pellets de mineral para mejorar la vida útil del refractario en el ducto de gas superior, (iv) optimización del tamaño del horno para tener el volumen necesario de la zona de reducción, y (v) temperatura más baja del gas de escape debido a la eficiencia mejorada para tener una carga más baja en los depuradores. Las características de diseño de la zona de reducción también brindan (i) inyección de gas reductor dual, (ii) diseño de puerto bullicioso rectangular para mejorar la inyección de gas y una mejor capacidad de mantenimiento, (iii) construcción refractaria cónica para cuidar la hinchazón de DRI, (iv) flexibilidad para tener diferentes temperaturas y composiciones de gas debido a la inyección de oxígeno, (v) mejor utilización del gas bullicioso, (vi) mejor distribución del gas dentro del horno, (vii) temperatura de lecho uniforme en todo el horno, (vii) eliminación de la posibilidad de agrupamiento dentro del horno, (vii) flexibilidad para utilizar terrones de mineral de hierro, y (viii) mejora en la productividad y calidad del producto.

También se lleva a cabo un reformado in situ del gas dentro del horno de cuba vertical. El gas bullicioso caliente contiene un cierto porcentaje de CH4, CO2 y H2O. Este gas cuando entra en contacto con el hierro metálico (el hierro metálico actúa como catalizador), genera gas reductor adicional dentro del horno de cuba. Las reacciones de reformado in situ son las siguientes.

CH4+H2O=CO+3H2  dH>0

CH4+CO2=2CO+2H2  dH>0

Por un lado, la reacción de reformado endotérmica in situ requiere una mayor temperatura del gas de agitación, mientras que por otro lado, la degradación de los gránulos/grumos de mineral de hierro, la generación de finos y la agrupación se producen cuando las temperaturas son altas. El diseño del horno de cuba PERED tiene doble puerto de bullicio para optimizar la cantidad de CH4 en el gas de bullicio necesario para el control de la temperatura del lecho.

Las características especiales del reformador de gas utilizado en el proceso PERED son las siguientes.

• El gas natural se precalienta en el intercambiador de recuperación de gases de combustión del reformador
• El sistema de recuperación obtiene el calor del gas de la chimenea del reformador
• El reformador es un reformador de varias bahías con tubos catalizadores. Utiliza tubos reformadores de 250 mm de diámetro y está diseñado para ocupar menos espacio
• El catalizador 'Performex' se ha desarrollado especialmente para el proceso

La zona de enfriamiento del horno de eje vertical tiene alimentadores de carga giratorios de 360 ​​grados. El diseño de última generación de los alimentadores proporciona un mejor y uniforme rendimiento de la zona de enfriamiento. La carga se alimenta en la zona de enfriamiento con cuatro ejes giratorios controlados independientemente. Al ser zona fría no hay encamisado de agua. Si se forma algún grupo, el mismo se desaloja mediante rotación inversa y control de velocidad. El gas de enfriamiento a la zona de enfriamiento se inyecta desde el cabezal exterior y el gas de enfriamiento caliente se recolecta uniformemente mediante salidas moldeadas. Además, no hay posibilidad de falla en el encabezado ya que no hay refractario en el encabezado. Además, el sistema de refrigeración está diseñado para eliminar las partículas en el depurador. El gas se comprime y se alimenta a la zona de salida del producto del fondo del horno vertical.

La especificación típica de una planta PERED de 0,8 Mtpa junto con las cifras de consumo se proporcionan en la pestaña 1

Características útiles del proceso de reducción PERED

Las siguientes son las características útiles de una planta de reducción directa PERED.

• Proceso probado con operación exitosa de planta comercial
• Bajo costo de capital específico de la planta
• Bajo consumo específico de energía que conduce a un menor costo de energía
• Bajo costo de operación de la planta
• Bajo consumo específico de agua
• Bajo nivel de contaminación ambiental
• Varias opciones de productos disponibles que incluyen CDRI, HDRI y HBI
• El proceso es flexible con respecto al uso de óxido de hierro. Puede utilizar hasta un 50 % de terrones de mineral de hierro
• Existe flexibilidad en el proceso para el uso de minerales con alto contenido de azufre
• Existe disponibilidad de diseño para plantas con capacidades superiores a 1 Mtpa






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