Estudio de la caída cualitativa y cuantitativa del HRD (página 2)

Tabla 3.2. Composición química genérica de los Prerreducidos.

Los prerreducidos se presentan en varias formas, dependiendo de su estructura física (tabla 3.1), temperatura de descarga y otras variables inherentes a los procesos de reducción directa, los más empleados por la industria siderúrgica son: el HRD y la Briqueta HBI, y su utilización depende de diversos factores como los precios relativos del mercado, comercialización, transporte, almacenamiento, junto a su calidad y la de la chatarra, patrón de carga, y otros factores basados en las necesidades específicas de producción de cada acería.

Tabla 3.3. Características físicas del HRD y HBI.

2.1.1 Briquetas HBI

Masa compacta regular en forma de almohadilla constituida por finos, gruesos o pellas de mineral de hierro, según la tecnología de reducción directa utilizada para su manufactura, cuya cohesión se logra mediante materias aglutinantes y presión por vía mecánica. Otros nombres: Hierro Briqueteado en Caliente (HBC), Briquettes y Hot Briquetted Iron (HBI). Este material presenta las propiedades siguientes:

• a) Debido a su alta densidad, permite mejor y mayor penetración de la interfase escorialbaño.

• b) Poca tendencia a la reoxidación, estabilidad química en el tiempo.

• c) Su alta conductividad térmica y densidad permite ajustar las temperaturas del acero líquido, mayor eficiencia para enfriar coladas.

2.1.2 Hierro de reducción directa (HRD)

El HRD, es una masa metálica porosa de alta calidad, de composición uniforme que mantiene la forma esférica original de la pella (material de carga). Otros nombres: Pelets, Pellets, Hierro esponja, Iron Sponge y Direct Reduced Iron (DRI). Este material presenta las propiedades siguientes:

• a) Dificultad de comercialización.

• b) Su forma y dimensión estructural minimiza el apelmazamiento a la vez que favorece su manejo y dosificación.

• c) Material pirofórico, de combustión espontánea.

• d) Alta generación de finos, durante la transportación.

• e) Es económicamente factible sólo en aquellas regiones donde el precio del gas natural es inferior a los precios que imperan en el mercado.

CAPÍTULO 4

Diseño metodológico

El presente capitulo describe la metodología utilizada para la recolección, procesamiento, análisis e interpretación de la información y los datos numéricos obtenidos para el desarrollo de este estudio.

1. TIPO DE ESTUDIO

El estudio se desarrolló como una investigación de campo porque se basa en visitas al área de trabajo para obtener datos y observar directamente del grupo o fenómeno estudiado. Esta corresponde a un diseño no experimental del tipo descriptiva – predictiva, porque permitió describir, registrar y analizar las actividades de trabajo que comprende el sistema de transportación del HRD hasta las acerías, así como también predecir la cantidad de material (HRD) que se pierde durante el traslado.

2. POBLACIÓN Y MUESTRA

Para efectos del presente estudio se consideraron las definiciones de población y muestra establecidas por WEIERS (1989) el cual afirma que la población "es el total de elementos sobro el cual queremos hacer una inferencia basándonos en la información relativa o la muestra". Y la muestra "la define como la parte de la población que seleccionamos, medimos y observamos".

La población que se estudió estuvo conformada por las toneladas diarias de HRD suministradas por las plantas reductoras Midrex I, Midrex II y HyL, el fino de HRD generado por el material en el transporte y el lodo producido por el sistema desempolvado. El suministro de HRD a las Acerías es de aproximadamente 12900 ton/día.

Como la población es tan grande se procedió a tomar muestras, las cuales estuvieron conformadas por 13 Kg de HRD en cada uno de los puntos del recorrido, un (1) Litro de lodo generado por el sistema desempolvado y el fino de HRD que se deposite en diferentes recipientes colocados alrededor del entorno del sistema de transporte por cintas. Las muestras, una vez recolectadas son llevadas hasta el Laboratorio de Materias Primas y Servicios para la realización del análisis correspondiente.

El número de muestras tomadas en este estudio se basaron en indicaciones de la gerencia de Cribados debido a las condiciones de alto riesgo y costo en las cuales se realizan. El estudio de las muestras desarrollado indicó la medición de las variables siguientes:

• El porcentaje de metalización y carbono del HRD a través de un análisis químico.

• Porcentaje granulométrico del HRD, a través de un análisis granulométrico.

• Densidad y deposición de sólido del lodo arrojado por el desempolvado, a través de un análisis de concentración de sólidos.

• Cantidad de finos de HRD depositados en el entorno del sistema de transporte.

3. INSTRUMENTOS

Para la recolección de la información se utilizaron los instrumentos siguientes:

3.1 ENTREVISTAS

Las entrevistas buscaron obtener una información no sesgada, precisa y detallada acerca del proceso de trasporte de HRD desde las plantas reductoras hasta las planta de cribado y desde esta, hasta las acerías, por medio de una serie de preguntas aleatorias surgidas de las necesidades pertinentes a dudas o temas específicos.

3.2 OBSERVACIÓN DIRECTA

Se efectuaron visitas de observación a las áreas de la planta de cribado de interés para el estudio, con el fin de observar la infraestructura, tecnología, procedimientos, metodologías y actividades desarrolladas en el sistema de transporte y almacenamiento de HRD, así como también para identificar los sitios o áreas en donde se genera mayor cantidad de finos a causa de la degradación del HRD.

3.3 MATERIALES

• Lápiz y papel, utilizados en las entrevistas debido a su facilidad de manejo.

• Cámara digital, empleada para capturar y digitalizar imágenes relacionadas a los equipos, la planta y el proceso.

• Calculadora, utilizada por su rapidez y precisión al momento de realizar los cálculos necesarios.

• Envases plásticos de 22,5×16 cm y 13.5×15.5 cm, para recolectar los finos generados en las distintas áreas del recorrido del material.

• Bolsas plásticas, utilizadas para almacenar y trasportar los finos recolectados en los envases.

• Balanza analítica, empleada para pesar la cantidad de fino recolectado en las distintas áreas de trasporte del HRD en la Planta de Cribado.

• Potes plásticos con tapa, utilizado para recolectar y transportar el lodo generado por el desempolvado.

4. PROCEDIMIENTO

El procedimiento seguido para la realización de este estudio se presenta a continuación:

• 4.1. Visita al área de trabajo.

• 4.2. Revisión de información referente al funcionamiento de la planta de cribado.

• 4.3. Selección de lugares estratégicos donde se colocaron los envases para la recolección de finos de HRD.

• 4.4. Recolección de finos de HRD depositados en los recipientes.

• 4.5. Traslados de las muestras al laboratorio de materias primas y servicios para el pesaje de los finos recolectados.

• 4.6. Toma de Muestra de HRD en diferentes puntos de las cintas transportadoras.

• 4.7. Traslado de las muestras de HRD al laboratorio para la determinación de la granulometría y composición química de la misma.

• 4.8. Toma de muestra del lodo generado en el sistema desempolvado.

• 4.9. Traslado del lodo al laboratorio para la realización del estudio "concentración de sólidos"

• 4.10. Análisis de los resultados obtenidos y estimación de la cantidad de finos que se depositan en el entorno del sistema de trasporte por cada tonelada.

• 4.11. Análisis de los resultados y estimación de la variación granulométrica y química del HRD en los diferentes puntos del sistema de transporte por cintas de trasportadora.

• 4.12. Análisis de los resultados y estimación de la cantidad de finos que se van por lodo en el sistema desempolvado diariamente.

• 4.13. Recolección de ticket de pesaje de polvillo y escombros sacados de la planta de cribados par la determinación de finos y derrames de HRD generados diariamente en la planta.

• 4.14. Estimación de las pérdidas de HRD que se producen diariamente en la planta de cribados.

CAPÍTULO 5

Situación actual

Este capitulo consta de una descripción detallada del sistema de transporte, almacenamiento y carga del HRD de las plantas de Midrex, HyL II y Cribados.

• 1. PROCESO DE TRANSFERENCIA DE HRD DESDE LAS PLANTAS REDUCTORAS HASTA LA PLANTA DE CRIBADO.

1.1 HYL II

El HRD conforme y recuperable producido puede ser transportado hasta la planta de cribado de 3 maneras diferentes dependiendo de la situación generada.

• 1. A través de camiones desde el Patio Norte hasta el patio principal de Cribados

• 2. Directo a la cinta C-11 por medio de un sistema de cintas transportadoras provenientes de los seex de enfriamientos.

• 3. A través de descargas directa al patio principal por las cinta 105V1 y 105 V2 desde el seex de enfriamiento.

1.1.1 Patio Norte

La descarga de material al patio porte, es por problemas de calidad y temperatura del HRD a la salida de los reactores o inconvenientes en el sistema transporte (problemas o mantenimiento en las cintas transportadoras y seex de enfriamiento). El HRD al ser descargado se separa en pilas, el material en observación, reoxidado, caliente y el resto de la descarga en lugares seleccionados. Todas las pilas de materiales se muestrean manualmente y dependiendo de los resultados de calidad de laboratorio se clasifican en HRD conforme, recuperable y reoxidado.

El Material Conforme y recuperable se caga en camiones y se transporta al patio principal ó se lleva a través de pay loader a la tolva recuperadora 153 – F que los trasporta hasta el seex de enfriamiento, y de hay directo al patio principal de Cribados o a la cinta C11.

Las toneladas de HRD conformes y recuperables arrojadas al patio principal, son informadas al supervisor de la planta de Cribados para su contabilización como inventario de la planta de cribado. Cabe destacar que en el trasportes del material, se pierde cantidades de HRD debido al manejo de este por medio de pay loader y las distintas caídas que sufren desde las tolvas y cintas generando la degradación del mismo. Estas perdidas por manejo y degradación no se ven reflejadas en la producción de HyL II, ya que ellos contabilizan las cantidades producidas a la entrada de este a los seex y no a la descarga en el patio.

1.1.2 Cinta C-11

La planta de HyL II envía HRD directo de los Seex de enfriamientos a la cinta C-11, cuando la planta de cribado lo requiera o cuando exista algún problema en el sistema de transporte hasta el patio principal.

1.1.3 Patio Principal

La Planta de HyL II es la única de las plantas reductoras, que posee un sistema que le permite descargar el material directamente en el patio principal de Cribados. El HRD llega al patio a través de las cintas transportadoras C-105V1 y C-105V2 proveniente del seex de enfriamiento la cual arroja el material entre las tolvas subterráneas V3 y V4.. La contabilización del material que es suministrado al patio se hace por las balanzas ubicadas en las cintas 104V1 y 104V2, las cuales se encuentran ubicadas en las entradas de los seex, por lo que la degradación que sufre el material a la entrada de estos y a la caida al patio no es contabilizada en el inventario de Cribados ni en la producción de HyL II.

Figura 5.1. Esquema de la transferencia de HRD desde HyL II hasta el patio principal de Cribados

1.2 MIDREX I

La planta reductora de Midrex I esta conformada principalmente por un reactor en donde se realiza el proceso de reducción, un silo de almacenamiento del HRD conforme y un patio para la descarga del material cuando existen problemas con el material o en el sistema de transporte.

Cuando el HRD sale del reactor, cae a la cinta F301 que lo transporta hasta la estación de transferencia. En la cinta hay dos balanzas en las cuales se pesa el material que sale del reactor y entra a la estación. En la estación de transferencia hay un chute que permite seleccionar hacia que sitio se descargará el material. Si el material es conforme, es decir, se encuentra dentro de los rangos de calidad establecidos, entonces se envía hacia el silo a través de la cinta F320. Si el material presenta alguna variable fuera de los rangos de calidad establecidos, se descarga al patio.

1.2.1 Material a Patio

El HRD puede ser enviado al patio, si se presenta algún evento que amerite su traslado, como:

• Arranque de planta

• Silo lleno

• Mantenimiento de la cinta

• Mantenimiento del Silo

• Temperatura del material a la salida del reactor mayor a 45°C

• Metalización

  Cinta K3014

  Cinta C14

  Variación

  % Variación

  MTZ

  93,86

  92,81

  1,06

  1,13

  C

  2,24

  2,14

  0,10

  4,46

  Tabla 6.17. Resultados químicos promedio de las muestras efectuadas.

  Se observa en la tabla 6.17 que la degradación química que sufre el HRD suministrado por el sistema de silos de Midrex II hasta la C14, es de aproximadamente de 1.13 % en la metalización y 4.46 % de carbono. Al compara estos resultados con los representados en la tabla 6.14, se puede observar que la degradación química del HRD enviado por el sistema de tolvas del patio principal, es muy semejante a la de los silos de Midrex. Lo que nos indica que químicamente el material se degrada de la misma manera, independientemente del sistema utilizado.

  	VARIACIÓN %
  	Silos Midrex II	Patio Principal
  MTZ	1,13	1,13
  C	4,46	3,67

  Tabla 6.18. Comparación de la variación química del HRD.

  Conclusiones

  Del desarrollo y análisis del estudio realizado, se obtuvieron las conclusiones siguientes:

  • 1. La mayor pérdida de HRD en el transporte por cintas transportadoras en la planta de Cribados se debe a la caída que sufre el material en los diferentes chutes de transferencias, silos y tolvas produciendo una gran cantidad de finos de HRD.

  • 2. En el transporte de HRD por el sistema de silos de Midrex II, aproximadamente el 0.039% del suministro se pierde en forma de fino, el cual no es capturado por el sistema desempolvado, si no que se deposita en el entorno del sistema de transporte.

  • 3.  En el envió del HRD por el sistema de tolvas subterráneas del patio principal aproximadamente el 0.022% del suministro se deposita en el entorno del sistema de transporte en forma de fino, el cual no es capturado por el sistema desempolvado.

  • 4. En el tanque de lodo del sistema desempolvado transitan aproximadamente 18,09 toneladas de finos de HRD diariamente que no son capturados por los ciclones del sistema. Enviando mensualmente al calificador de Midrex II 547.7 toneladas de fino.

  • 5. El HRD que se pierde por derrame en el sistema de transporte por cintas y los finos generados que se depositan fuera del área del sistema, serán contabilizados a través de los ticket de pesaje del material recuperable (escombros) sacados de la planta de cribados mensualmente.

  • 6. Los ticket de pesaje de los finos de HRD sacados diariamente de la planta de cribados por medio de camiones, serán recolectados y de esta manera se contabilizara las perdidas de material por finos capturados por los ciclones del sistema desempolvado.

  • 7. Las cualidades químicas (metalización y carbono) y granulométricas del HRD disminuyen en el traslado, siendo su degradación mayor, cuando el material es suministrado por el sistema de silos de Midrex II.

  Recomendaciones

  En función del análisis y conclusiones que se obtuvieron con este estudio se recomienda las acciones siguientes:

  • 1. Colocar una mayor cantidad de recipientes en las diversas áreas de los sistemas experimentados, con la finalidad estudiar el comportamiento de deposición de finos en otros puntos y de esta manera obtener una estimación mas confiable.

  • 2. Estudiar el comportamiento de deposición de finos en todas las áreas del sistema de transporte de la planta de cribados individualmente, con el objetivo estimar las perdidas por fino depositados en el entorno de todo el sistema.

  • 3. Tomar mayores cantidades de muestras de finos depositados en los recipientes, con el propósito de hacer mas confiable el estudio y así aumentar el coeficiente de confianza del muestreo.

  • 4. Implementar controles estadísticos a través de un plan de muestreo razonable y probabiliticamente valido, para normar las desviaciones y errores sistemáticos en el registro de las perdidas de HRD.

  • 5. Recolectar una mayor cantidad de muestras de lodo del sistema desempolvado, para así estimar con mayor exactitud el fino que circula diariamente por el tanque de lodo.

  • 6. Crear un procedimiento que permita controlar y contabilizar con exactitud el numero de viajes a peso promedio realizados por los camioneros al trasportar los escombros fuera de la planta de Cribados.

  • 7. Determinar un factor de perdidas de HRD para las plantas reductoras (Midrex I, MIdrex II y HyL II), con la finalidad de estimar aproximadamente cuanto material se pierde en el traslado desde estas hasta la planta de cribado y de esta manera conocer cuanto material neto recibe Cribados.

  • 8. Coordinar limpiezas generales de las áreas de los sistemas de transporte y entorno de la planta de Cribados, dos días antes de la fecha estipulada para la recolección de escombro, para de esta manera contabilizar todas las perdidas producidas en el mes.

  Glosario de términos

  A

  Acería. Planta industrial destinada a la producción de acero.

  Acero. Aleación hierro-carbono (Fe-C), teóricamente con contenido de carbono entre 0,03 y 1,7%, y cantidades más o menos importantes de Si, Mn, P y S; pudiendo contener otros elementos de aleación para aceros especiales.

  Apilamiento. Acción de colocar en forma ordenada y superpuesta el material.

  C

  Chute: Ducto inclinado que permite el paso de material a granel entre cintas transportadoras (cruce entre cintas), o de un equipo mecánico a una cinta trasportadora.

  Cintas Transportadoras: Son instalaciones industriales de gran capacidad de transporte de material a granel, bultos o piezas, compuestas básicamente por una cinta o caucho y fibra sintética montada en dos (2) rodillos principales, y apoyada sobre varios rodillos auxiliares.

  Criba: Es un sistema que mediante un movimiento vibratorio se encarga de separar el polvillo de la pella.

  D

  Densidad. Relación o cociente entre la masa de un cuerpo y volumen que ocupa, depende de la variación de la temperatura ligada a la dilatación térmica, y la influencia sensible a la humedad atmosférica que puede variar la cantidad de agua absorbida. Fórmula: ( ( m/V. Unidades: g/cm3, kg/cm3 y t/m3.

  H

  HRD: Masa metálica porosa de alta calidad, de composición uniforme de forma esférica.

  HRD Conforme: HRD que posee una metalización mayor a noventa y un porciento (91%).

  HRD Recuperable: HRD que posee una metalización entre un ochenta y ocho y noventa y un porciento (88% < Metalización < 91%).

  HRD Reoxidado: HRD que posee una metalización menor a un ochenta y ocho porciento (88%).

  HBI (Hot Briquettes Iron): Masa compacta regular en forma de almohadilla constituida por finos o pellas de mineral de hierro.

  M

  Metalización. Término que identifica la calidad del HRD, está definido como el cociente que se obtiene de dividir el hierro metálico (Feº) y el hierro total (FeT) analizado, multiplicado por 100.

  T

  Silos y Tolvas: lugar de almacenamiento del material. Puede ser de sección transversal cuadrada, rectangular, octogonal y circular; son prismáticos es su parte superior y troncocónicos o troncopiramidales es su inferior, están provistos de un sistema de cierre y apertura mecánico.

  Bibliografía

  MÁRQUEZ Héctor, ARRELLANO Porfirio, ÁLVAREZ Alex. Manual de Filosofía de operación del sistema de envío hacia la planta de Midrex II. Manual de operaciones 2003.

  TORCHETTA A., L. y LÓPEZ R., A. (1970). Transporte y almacenamiento de materias primas en la industria básica. Madrid (España): Editorial Blume. Tomo II.

  HODSON, W. K. y otros. (1998). Maynard Manual del Ingeniero Industrial. México, D.F. (México): McGraw-Hill. Cuarta edición. Tomo IV.

  OTRAS FUENTES

  Sidornet (Intranet–LAN de Sidor, C.A.)

  www.sidor.com/empresa/empresa.htm (Web site de Sidor, C.A.)

  www.midrex.com (Web site de Midrex Technologies, Inc.)

  Sistema De Apoyo Operativo Plantas de Reducción (SAO). Intranet SIDOR

  Apéndices

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  DEDICATORIA

  A Dios Padre por ser mi luz y refugio.

  A mis padres y Abuelos por ser lo más grande que tengo.

  A mis hermanos (Meylis y Noel).

  AGRADECIMIENTOS

  A Dios mi señor Todopoderoso, por la paz y amor que siempre me a regalado, por su protección en todo momento y porque gracias a él he podido culminar satisfactoriamente mi pasantía

  A mis padres, por haberme dado la vida y por el apoyo y el cariño que siempre me han brindado.

  A mis Abuelos Luis y Yolanda, por ser mi inspiración.

  A Rosbely Fuentes por ayudarme siempre, por aconsejarme y acompañarme en todo momento.

  A mis Tutores Industrial, Carlos Valera y Ana Abreu por toda su orientación, colaboración y apoyo brindado durante la realización de la pasantía.

  A mi Tutor Académico, Andrés Eloy, por asesorarme y brindarme sus conocimientos a lo largo de mi carrera.

  A todo el personal de la Planta de Cribados, en especial a los Supervisores y Técnicos de sala de Control, por su gran colaboración y asesoría técnica suministrada.

  A todas las personas que laboran en la superintendencia de Materias Primas y Servicios en la Gerencia de Planchones, por su amena atención y gran apoyo prestado.

  A mis compañeros y amigos que estuvieron compartiendo conmigo durante la realización de mi pasantía: Anett Martinez, Nora Paez, Jarry Palacios.

   

   

  Autor:

  Amador C., Luis E.

  (Diciembre, 2004).

  Práctica Profesional de Grado. Departamento de Ingeniería Industrial. Vice-rectorado Puerto Ordaz. UNEXPO.

  Tutor Académico: Ing. Andrés Blanco.

  Tutor Industrial: Ing. Carlos Valera.

  Enviado por:

  Iván José Turmero Astros

  Partes: 1, 2