Thermo-ecological cost (TEC) evaluation of metallurgical processes

Evaluación del coste termoecológico (TEC) de los procesos metalúrgicos

La metalurgia representa un complejo sistema de producción de transformación de combustibles y recursos minerales no renovables. La eficacia de la gestión de los recursos en las cadenas metalúrgicas depende de la ley del mineral aplicado y de la irreversibilidad de los componentes del sistema. La TEC puede aplicarse para medir la influencia de la metalurgia en el agotamiento de los recursos naturales. El artículo analiza la posibilidad de aplicar la TEC en la metalurgia y presenta un ejemplo ilustrativo relativo al proceso de alto horno.

INTRODUCCIÓN

La metalurgia del hierro mundial sigue basándose principalmente en la tecnología de alto horno. El proceso de alto horno se caracteriza por una elevada eficiencia exergética, ya que en el cubo de este horno se realiza el contraflujo de calor y sustancias [1]. La eficiencia exergética de la planta de alto horno (incluidas las estufas Cowper) alcanza un nivel aproximado del 65 % [2]. En el caso del proceso de alto horno únicamente (sin estufas Cowper), la eficiencia exergética puede ser incluso mayor y alcanzar el 70 %. La tecnología de producción de acero en dos etapas "alto horno-convertidor" domina actualmente en todo el mundo, y se observan esfuerzos encaminados a mejorar el proceso de alto horno [1], por ejemplo mediante la inyección de combustibles auxiliares en la zona de la tobera [3-5]. Desde el punto de vista termodinámico, la inyección de combustible no supone una mejora, ya que provoca una alteración de los contraflujos en el alto horno y deteriora su eficiencia exergética. Sin embargo, desde el punto de vista económico está justificada porque la inyección de combustibles auxiliares más baratos en comparación con el coque caro disminuye los costes de funcionamiento de la planta del alto horno [4, 5]. El objetivo principal de las mejoras económicas es ahorrar coque, ya que su coste es la partida predominante de los insumos de la planta de altos hornos y una posición significativa en el balance de toda la ferrería. Además de los cambios en el ahorro de coque, también se modifica el consumo de granalla, la producción de la energía química del gas de alto horno y su consumo en las estufas Cowper, así como la producción de electricidad en la turbina de recuperación que utiliza la exergía del gas superior. Estos valores, determinados por unidad de arrabio, se denominan características energéticas y exergéticas de la instalación de alto horno y sirven para medir la mejora térmica del proceso de alto horno (B-F) [2, 3].