Investigations of Gas Permeability of the Charge in the Reduction Process of Iron Ores by Hard Coal

Investigaciones sobre la permeabilidad al gas de la carga en el proceso de reducción de minerales de hierro por carbón duro

El creciente interés por los nuevos métodos de producción de arrabio, que no requieren el uso de coque, lleva a buscar sustitutos del coque como agente reductor. La hulla adquiere cada vez más importancia en estas búsquedas, ya que sus recursos en los yacimientos mundiales actualmente conocidos deberían bastar para los próximos 300 a 500 años, mientras que se calcula que los recursos de petróleo o gas natural sólo alcanzan para unas decenas de años. Esto es especialmente cierto en el caso de Polonia, donde la diferencia entre los respectivos recursos indica aún más claramente la necesidad de utilizar la hulla como agente reductor. El objetivo del estudio era investigar el cambio de la permeabilidad al gas de distintos tipos de carbón como consecuencia de los fenómenos que se producen en los procesos de reducción de minerales de hierro, con el fin de evaluar la idoneidad de diversos carbones polacos para estos procesos. El artículo describe la metodología de examen de la permeabilidad a los gases de un lecho de hulla en una corriente de gases de reducción calientes. Las pruebas se realizaron en un horno de pruebas modelo. Como material de prueba se utilizaron los tipos de hulla 32, 33 y 34 de minas de carbón polacas seleccionadas.

PRUEBA DE LA PERMEABILIDAD AL AIRE DEL LECHO DE CARBÓN DURANTE LA CARBONIZACIÓN EN UN VAPOR DE GAS DE COMBUSTIÓN CALIENTE

En una atmósfera reductora, en el rango de temperatura de 400 - 500 °C, el carbón sufre una “transición” a un estado plástico. En esta condición, los terrones de carbón pueden deformarse o incluso adherirse entre sí para formar un lecho impermeable. Esta puede ser la causa de las dificultades en el “descenso” del material de carga dentro del shafi hacia la zona de la tobera (fenómeno conocido como “suspensión” de la carga), lo que dificultaría el flujo de gases desde las toberas hasta la parte superior del shafi y el desplazamiento del metal y la escoria hacia abajo es difícil o (en casos extremos) incluso imposible. Por lo tanto, surge la pregunta de qué carbones concentrados se deben usar en una planta de este tipo para que pueda operar y, además, si existen factores que podrían dificultar esta probable acumulación de carbón [1-2].

La permeabilidad al aire es normalmente una cantidad convencional, que depende del método de medición. Manteniendo las condiciones fijas de medición, la permeabilidad al aire puede hacerse comparable. Los cambios en la permeabilidad al aire de la columna de carga se reflejan en un cambio en la diferencia de presión.

Para realizar las mediciones necesarias se montó un banco de pruebas adecuado, cuyos componentes se muestran en las Figuras 1. y 2. [3].