La reducción directa es una variedad de plantas de producción de acero que se utilizan para reducir el mineral de hierro a hierro esponjoso. El hierro esponjoso producido es un producto poroso y esponjoso con un alto contenido en hierro, que posteriormente se funde en acero en un horno de arco eléctrico. La reducción directa es una variante de la producción de acero primario.
En las plantas de reducción directa se suele utilizar gas natural o carbón como agente reductor, que reacciona con los minerales de hierro en ausencia de aire. Los minerales de hierro suelen separarse de las impurezas antes de su reducción directa en el curso del procesamiento del mineral y se utilizan directamente como minerales finos o se procesan adicionalmente utilizando plantas de pellets. El que los minerales se utilicen en forma fina o como pellets depende de la planta de reducción directa utilizada. Alternativamente, algunos minerales también se procesan en plantas de sinterización.
Una ventaja importante de la reducción directa en comparación con el alto horno es que no se requiere coque. Así, en esta variante de la producción de acero, no se requiere la planta de coquización, lo que se asocia a una reducción del consumo de energía. Según el agente reductor utilizado, la reducción directa puede dividirse en dos variantes diferentes. En la reducción de sólidos, el carbón se utiliza principalmente como agente reductor, mientras que en la reducción de gas se utiliza principalmente el gas natural. El petróleo crudo suele utilizarse sólo ocasionalmente como fuente de energía adicional. Se utilizan diferentes diseños de plantas para ambas variantes del proceso. Estos difieren principalmente en el tipo de horno industrialy se enumeran en el cuadro 1.
| Reducción de sólidos | Reducción de gas |
|---|---|
| Horno rotativo | Horno de pozo |
| Horno de solera rotativo | Lecho fluidizado |
| Horno de cubierta |
El núcleo de la planta es un horno rotatorio en el que la mayoría de los pellets de hierro, junto con el carbón y otros agregados, se reducen a hierro esponjoso a temperaturas de unos 900 a 1.000 °C. Actualmente los procesos comunes son por ejemplo el proceso de SL/RN o el proceso de RDC.
En un horno de solera rotativa, los minerales de hierro se reducen a hierro esponjoso junto con el carbón a temperaturas de hasta unos 1.300 °C. El horno de solera rotativa es un horno de anillo rotativo o de placas. Se utilizan varios procesos, como el proceso Fastmet, el proceso Inmetco, el proceso ITmk3 o el proceso Iron Dynamics.
El horno de cubierta suele ser un horno cilíndrico dividido en varias cámaras, una encima de la otra. Estas cámaras están conectadas por aberturas. Los minerales de hierro se colocan en la cámara superior junto con el carbón y se transportan al piso inferior por medio de toboganes. A temperaturas de hasta unos 1.100 °C, los minerales de hierro, en su mayoría finos, se reducen a hierro esponjoso. El proceso más común aquí es el llamado proceso Primus.
Un horno de pozo es una planta que funciona con el principio de la contracorriente. Aquí, las bolitas de hierro se introducen en la parte superior del eje y se mueven hacia abajo a través del horno, mientras que los gases reductores fluyen de abajo hacia arriba. El gas de reducción requerido se genera generalmente en un sistema de reformación de gas natural corriente arriba y es responsable de la reducción del mineral de hierro a hierro esponjoso en el horno de pozo. Los procesos típicos son el proceso Midrex y el proceso HyL/Energiron.
Un lecho fluidizado es una partícula sólida fina que se mantiene en suspensión en un reactor por un flujo de gas dirigido hacia arriba. Este principio se utiliza también en la combustión en lecho fluido, por ejemplo. La reducción del mineral de hierro se suele llevar a cabo en tres o cuatro reactores de lecho fluidizado dispuestos en serie. Los finos minerales de hierro pasan por estos reactores uno tras otro y se reducen gradualmente a hierro esponjoso. Actualmente, se utilizan principalmente el proceso Fior, el proceso Finmet o el proceso Circored.
direct reduction