Hierro de Reducción Directa (HRD) / Direct Reduced Iron (DRI)
A la fecha, nuestro principal tema de atención ha tratado sobre tubos para uso petrolero.
Hoy haremos una pausa en este tema, para hablar brevemente sobre el "Hierro de Reducción Directa" o HRD.
Simulación de proceso de reducción directa de una Pella. Fuente: Imagen de mi autoría
Hierro de Reducción Directa
El Hierro de Reducción Directa (HRD), también conocido como "Hierro Esponja" por su apariencia superficial porosa o Direct Reduced Iron (DRI) en inglés, es un producto de alto contenido de hierro metálico, que se utiliza como materia prima para la fabricación del acero y que se obtiene al remover el oxígeno del mineral de hierro previamente preparado, cuando este se hace reaccionar químicamente a alta temperatura con gases reductores como el Hidrógeno (H2) o el Monóxido de Carbono (CO), los cuales circulan en contracorriente al material cargado en un reactor.
Su eficiencia, se cuantifica a través de parámetros como:
- El Contenido Metálico de Hierro (80-88%)
- El Grado de Metalización (Relación Fe libre/Fe Total) (>90%)
- El contenido de ganga y su composición. (3-8%)
- El contenido de Carbono (1-2%)
Materia prima (Mineral de Hierro)
La materia prima para la obtención del Hierro de Reducción Directa es el mineral de Hierro. El cual en su estado natural esta compuesto principalmente por óxidos de hierro, como la Hematita (Fe2O3), la Goetita (Fe2O3-H2O), y la magnetita (Fe3O4).
El Oxigeno presente en estos óxidos resultaría muy perjudicial, si el mineral de hierro fuera utilizado para la fabricación del acero, sin el procesamiento adecuado para liberarlo de este elemento. Por lo cual es imprescindible que el mismo sea previamente removido a través de un proceso llamado "Reducción Directa".
Pellas y Lumps. Fuente Imagen: Tenaris University. Procesos de producción. Core program 2008
Pero antes de someter el mineral de hierro a este proceso de reducción el mismo debe pasar por ciertas etapas de preparación que le confieran la resistencia necesaria para cumplir el ciclo de transformación esperado.
Además de la composición química, se debe garantizar que el mineral preparado posea la resistencia mecánica, peso específico, porosidad, resistencia al choque térmico y granulometría adecuada entre otras propiedades. Y para lograr esto con las tecnologías actualmente disponibles se requiere que el mismo sea tratado con métodos de concentración, clasificación y/o aglomeración que faciliten su manejo a altas temperaturas con el mayor rendimiento posible. Transformando el mismo en productos como las pellas y los trozos calibrados
Reactividad del HRD
En la naturaleza todo material u organismo, cuya estructura es forzada a cambiar de manera artificial, siempre tratará de regresar a su estado original. Es por ello que día a día podemos ser testigos de los procesos corrosivos por oxidación que se presentan en metales no protegidos superficialmente, debido a su afinidad con el Oxigeno. Un ejemplo típico de este tipo de materiales es el HRD
Reacción de ignición y combustión de HRD (B). Fuente: Imagen de mi autoria
Autocombustión de HRD en Bodega de buque. Foto referencia: EL TRANSPORTE MARITIMO DE HRD Una Vision Rápida Por: Dr. Oscar Dam Conferencia Mayo 2010
Por su naturaleza inestable y altamente reactiva después de ser reducido, el HRD, tiende a regresar a su estado original de oxidación bajo ciertas condiciones de exposición al aire y/o humedad, produciendo gases como H2 y CO que pueden generar durante su almacenamiento o transporte en ambientes no controlados, reacciones de ignición en la carga, sobrecalentamiento, fuego y en algunos casos explosiones de alta magnitud, considerándose así un producto de alto riesgo y peligrosidad durante las exportaciones de largo trayecto.
Para contrarrestar los efectos de la alta reactividad del HRD durante los traslados marítimos en buques con bodegas confinadas, se han establecido mecanismos para disminuir los riesgos asociados al sobrecalentamiento de la carga por exposición al aire y la humedad tales como: La Pasivación y el Aglomerado
- La Pasivación: Es un procedimiento que permite recubrir o envejecer la superficie del HRD proveyéndolo de una capa inerte para aislarla de los efectos del aire y la humedad del medio exterior.
- El Aglomerado: Es un proceso de compactación del HRD que puede ser en frío o en caliente y que persigue formar unidades físicas de mayor densidad, reduciendo así la porosidad natural del producto y como consiguiente su reactividad por exposición al aire y a la humedad para el adecuado traslado.
En la actualidad existen varios métodos de aglomeración, entre los que se encuentran: La briquetización, y la peletización, con los cuales se obtienen las briquetas y las pellas respectivamente.
Proceso de Briqueteado en caliente. Fuente: Imagen de mi autoria
Hierro de Reducción Directa (A-B-C). Fuente Imagen: Tenaris University (Procesos de Producción)
La Organización Marítima Internacional o (International Maritime Organization (IMO)) en Ingles, clasifica estos materiales a través del Código IMSBC (International Maritime Solid Bulk Cargoes Code) o Código marítimo Internacional de carga Pesada a Granel en tres tipos:
- DRI (A): Briquetas moldeadas en caliente, también conocidas como HBI (Hot Briquetted Iron).
- DRI (B): Briquetas, trozos o Pellas Moldeadas en frío.
- DRI (C): Productos finos reducidos.
Por ahora, terminamos este capitulo. Espero les haya gustado la introducción y los invito a que me sigan al siguiente donde estaremos hablando acerca de los peligros y cuidados del transporte de HRD en exportaciones marítimas.
Bibliografía
EL TRANSPORTE MARITIMO DE HRD Una Vision Rapida Por Dr. Oscar Dam Conferencia para Sidor-Pto. Ordaz Mayo 2010
Introducción a la metalurgia. Pedro H Álvarez. Unexpo Vicerrectorado Pto Ordaz. 1996
Tenaris University. Procesos de producción. Core program 2008
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Saludos @yreudy
Algunos enlaces de las imágenes están mal escritas porque no abre la página de origen. Se requiere verificar si se tratan de imágenes de dominio público. El tema de reducción es muy importante en la minería y la industria relacionada a la metalurgia.
Cierto amigo. Tenia un espacio de más en los enlaces. Todos las imágenes están enlazadas a mi usuario de postimages. Los Gif son de mi autoria propia, el resto son imágenes de las referencias bibliográficas no publicadas en internet al final del articulo. Gracias por la importante acotación.
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Muy buen articulo!
Mucha gracias. Este tipo de comentarios me motiva a seguir adelante con este proyecto de crear contenido en base a mi experiencia profesional, Y el reto es que sea sencillo de comprender y fascinante a la vez. slds