ANEXO 1. (BALANCE DE CARGA PARA ALTO HORNO)

A continuacin se dar un ejemplo de como se elabora un balance de carga para la

fabricacin de arrabio (hierro de primera fusin) en un Alto Horno, si contamos con los

siguientes datos:

COMPUESTO SINTER (%) PELLETS (%) MINERAL (%)

Fe2O3 66.17 62.41 88.12

FeO 8.43 24.2 --

SiO 8.91 4.5 7.35

CaO 8.51 6.8 0.27

Al2O3 2.77 0.78 3.36

MgO 3.15 1.03 0.06

MnO 0.94 0.16 0.61

P2O5 0.045 0.07 0.21

S 0.076 0.05 0.20

Se desea alimentar al Alto Horno una mezcla con las siguientes proporciones:

40% de sinter

45% de pellets

15% de mineral

Con estos datos podemos calcular lo siguiente:

COMPUESTO PARA EL 40% SINTER PARA EL 45% PELLETS

Fe2O3 66.17 x 0.40 = 26.47 62.17 x 0.45 = 28.08

FeO 9.43 x 0.40 = 3.7 24.2 x 0.45 = 10.89

SiO2 8.91 x 0.40 = 3.56 4.5 x 0.45 = 2.03

CaO 8.51 x 0.40 = 3.4 6.8 x 0.45 = 3.06

Al2O3 2.77 x 0.40 = 1.1 0.78 x 0.45 = 0.35

MgO 3.15 x 0.40 = 1.26 1.03 x 0.45 = 0.46

MnO 0.94 x 0.40 = 0.38 0.16 x 0.45 = 0.07

P2O5 0.045 x 0.40 = 0.02 0.07 x 0.45 = 0.03

S 0.076 x 0.40 = 0.03 0.05 x 0.45 = 0.02

PARA EL 15% MINERAL LEY PROMEDIO

88.12 x 0.15 = 13.22 67.77

--------------- 14.66

7.35 x 0.15 = 1.1 6.69

0.27 x 0.15 = 0.04 6.50

3.36 x 0.15 = 0.5 1.95

0.06 x 0.15 = 0.01 1.73

0.61 x 0.15 = 0.09 0.54

0.21 x 0.15 = 0.03 0.08

0.20 x 0.15 = 0.03 0.08

100.00

Convirtiendo Fe2O3 y FeO a trminos de Fe:

PARA EL Fe2O3:

(2Fe / Fe2O3) 67.77% = (112 / 160) 67.77 = 47.44% Fe

PARA EL FeO:

(Fe / FeO) 14.66 = (56 / 72) 14.66 = 11.40% Fe

58.84% Fe.

Entonces la tabla quedara de la siguiente manera:

COMPUESTO MEZCLA (%) CANTIDAD EN Kg CENIZAS

Fe 58.84 (1627.94)(0.5884) = 957.88 8.75

SiO2 6.69 (1627.94)(0.0669) = 108.91 29.48

CaO 6.50 (1627.94)(0.0550) = 195.8 4.05

Al2O3 1.95 (1627.94)(0.0195) = 31.74 19.38

MgO 1.73 (1627.94)(0.0175) = 28.16 2.94

MnO 0.54 (1627.94)(0.0054) = 8.79 0.46

P2O5 0.08 (1627.94)(0.0008) = 1.3 0.16

S 0.08 (1627.94)(0.0008) = 1.3 0.58

Para el coque:

Carbn fijo (C fijo) = 77.44%

Agua (H2O) = 9.71%

Materia voltil (Mv) = 2.05%

Cenizas (Z) = 10.8 %

Para este caso el consumo de coque es de 650 kg/ton.

Cf = 0.7744 x 650 = 503.36 kg/ton Arrabio

H2O = 0.0971 x 650 = 63.12 kg/ton Arrabio

Mv = 0.0205 x 650 = 13.13 kg/ton Arrabio

Z = 0.0108 x 650 = 70.20 kg/ton Arrabio

Entonces calcularemos el anlisis de cenizas.

Fe = 12.46 x 70.20/100 = 8.75 kg de Fe/ton Arrabio

Mn = 0.513 x 70.20/100 = 0.36 kg de Fe/ton Arrabio

P = 0.102 x 70.20/100 = 0.07 kg de Fe/ton Arrabio

SiO2 = 41.99 x 70.20/100 = 29.48 kg de Fe/ton Arrabio

Al2O3 = 27.99 x 70.20/100 = 19.38 kg de Fe/ton Arrabio

CaO = 5.77 x 70.20/100 = 4.05 kg de Fe/ton Arrabio

MgO = 3.47 x 70.20/100 = 2.44 kg de Fe/ton Arrabio

S = 0.83 x 70.20/100 = 0.58 kg de Fe/ton Arrabio

Se quiere obtener con la siguiente composicin:

Fe = 94 %

Si = 1 %

Mn = 0.5 %

S = 0.035 %

En 1000 kg de arrabio se tienen 950 kg., considerando las prdidas.

a). Prdidas por ruta aproximadamente. 17 kg de Fe/ton Arrabio

b). Prdidas en la escoria: FeO = 0.6%

Si se producen 350 kg de escoria/ton de arrabio, entonces:

Fe en la escoria = 350 (FeO)(Fe/FeO) = 350(0.006)(56/72)

= 1.63 kg de Fe/ton Arrabio.

c). Prdidas en polvo de tragante.

Si se pierden 20 kg de polvo/ton de arrabio con 40% de Fe.

Fe = (20)(0.4) = 8 kg Fe/ton Arrabio

Cantidad de fierro (Fe) necesario para producir 1 ton de arrabio.

950 + 17 + 1.63 + 8 - 8.75 (Fe en las cenizas) = 967.88 kg Fe/ton Arrabio.

CALCULO DE LA CANTIDAD DE MEZCLA NECESARIA PARA PRODUCIR 1 TON

DE ARRABIO.

1000 kg de mezcla _____ 58.84 kg de Fe

x kg de mezcla _____ 967.88 kg de Fe

x = 967.88/58.84 = 1627.94 kg de mezcla/ton Arrabio.

NOTA:

Este resultado se utiliza para el clculo de la segunda tabla para obtener la cantidad en

kilogramos de mezcla y cenizas.

CANTIDAD NECESARIA DE SINTER

(1627.94)(0.40) = 651.18 kg/ton. Arrabio

CANTIDAD NECESARIA DE PELLETS.

(1627.94)(0.45) = 752.57 kg/ton

CANTIDAD NECESARIA DE MINERAL.

(1627.94)(0.15) = 244.19 kg/ton de arrabio

CALCULO DEL FUNDENTE NECESARIO, SI SE CONSIDERA PARA ESTE

PROCESO:

B: 1.1

Ca + MgO

B =

SiO2 + Al2O3

El fundente disponible tiene el siguiente anlisis:

CaCO3 ____ 96%

MgCO3 ____ 2%

SiO2 ____ 2%

Transformando a CaO y MgO:

CaO ____ 57.76 %

MgO ____ 0.96 %

SiO2 ____ 2.0 %

Entonces sea X = Cantidad de caliza requerida.

CaO = 0.5776 X en kg.

MgO = 0.0096 X

SiO2 = 0 02 X

CANTIDAD DE CaO EN CALIZA:

0.5776 X = 0.5776 x 129.45 = 69.59 kg.

CANTIDAD DE MgO EN CALIZA:

0.0096 X = 0.0096 x 129.45 = 1.24 kg.

CANTIDAD DE SiO2 EN CALIZA:

0.02 X = 0.02 x 129.45 = 2.59 kg.

Despejando los resultados obtenidos en la formula de basicidad (B):

105.82 + 4.05 + 0.5376X + 28.16 + 2.44

B = 1.1 =

108.91 + 29.48 + 0.02X + 31.74 + 19.38

Despejando (X), obtendremos:

X = 129.45 kg de caliza/ton de Arrabio.

COMPUESTO CANTIDAD CENIZAS CALIZA ENTRADA

MEZCLA EN KG. TOTAL TOTAL

Fe 957.88 8.75 ---- 966.63

SiO2 108.91 29.48 2.59 140.98

CaO 105.82 4.05 69.59 179.46

Al2O3 31.74 19.38 ---- 51.12

MgO 28.16 2.44 1.24 31.84

MnO 8.79 0.46 ---- 9.25

P2O5 1.30 0.16 ---- 1.46

S 1.3 0.58 ---- 1.88

Los compuestos Al2O3, CaO y MgO, pasan a la escoria integrante:

En el arrabio se pide 0.035% de azufre o sea 0.35% de azufre/ton de arrabio.

Considerando que el azufre total se volatiliza en 5%.

Resto de azufre para distribuirse en escoria y metal = 1.88 - (1.88)(0.05) = 1.79

kg/ton de Arrabio.

Azufre a escoria = 1.79 - 0.35 = 1.44 kg/ton de Arrabio.

La tabla quedara de la siguiente manera:

CaO 179.49 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 42.21

Al2O3 51.12 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 13.16

MgO 31.84 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 8.20

S 1.44 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 0.37

SiO2 19.55 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 30.78

MnO 2.80 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 0.72

FeO 2.09 kg/ton. Arrabio / 388.30 = 0.53

__________________________

Suma total = 388.30 kg/ton. Arrabio

Se debe ajustar los siguientes elementos:

Para el caso de silicio (Si):

Si se pide el 1% de silicio en arrabio sea 10 kg/ton A.

Transformando a (SiO2):

10(SiO2 /Si) = 10 (60/28) = 21.43 kg.

SiO2 a escoria = 140.98 kg - 21.43 kg = 119.55 kg.

Para el caso del manganeso (Mn):

Se pide el 0.5% de manganeso y el arrabio 5 kg/ton arrabio.

Transformando a MnO:

5(MnO/Mn) = 5(71/55) = 6.45 kg MnO.

MnO a escoria = 9.25 - 6.45 2.80 kg.

Para el P2O5 a fsforo (P) = 142(62/145) = 0.6374 kg/ton. Arrabio = 0.06374%.

El arrabio a obtener es el siguiente:

Fe = 94.0 %

Si = 1.0 %

Mn = 0.5 %

S = 0.35 %

P = 0.063 %

C = 4.40 %