Las plantas de sinterización aglomeran finos de mineral de hierro (polvo) con otros materiales finos a alta temperatura, para crear un producto que se puede utilizar en un alto horno . El producto final, un sinter , es un nódulo pequeño e irregular de hierro mezclado con pequeñas cantidades de otros minerales. El proceso, llamado sinterización , hace que los materiales constituyentes se fusionen para formar una única masa porosa con pocos cambios en las propiedades químicas de los ingredientes. El propósito del sinter es convertirse en acero .
Las plantas de sinterización, en combinación con altos hornos, también se utilizan en la fundición de metales no ferrosos . Alrededor del 70% de la producción mundial de plomo primario todavía se produce de esta manera. [1] La combinación se utilizó alguna vez en la fundición de cobre, como en la fundición de fundición y refinación electrolítica en Wollongong , Nueva Gales del Sur . [2]
Muchos países, entre ellos India , Francia y Alemania , tienen depósitos subterráneos de mineral de hierro en forma de polvo (polvo azul). Este mineral de hierro no se puede cargar directamente en un alto horno . A principios del siglo XX, se desarrolló la tecnología de sinterización para convertir los finos de mineral en material grumoso que se puede cargar en altos hornos. La tecnología de sinterización tardó 30 años en ganar aceptación en el ámbito de la fabricación de hierro, pero ahora desempeña un papel importante. Inicialmente desarrollada para generar acero, ahora es un medio para utilizar los desechos metalúrgicos generados en las plantas de acero para mejorar el funcionamiento de los altos hornos y reducir los desechos. La planta de sinterización más grande está ubicada en Chennai, India, y emplea a 10.000 personas. [3]
La principal materia prima de una planta de sinterización es una mezcla base, que consta de finos de mineral de hierro, finos de coque y finos de fundente (caliza). Además de la mezcla base, los finos de coque, finos de fundente, finos de sinterización, polvo de hierro (recogido del sistema de desempolvado de la planta y del precipitador electrostático ) y los desechos de la planta se mezclan en proporción (por peso) en un tambor rotatorio, a menudo llamado tambor de mezcla y nodulación. La cal calcinada se utiliza como aglutinante del material mezclado junto con agua (todo en una proporción particular por peso) para formar un sinterizado de alimentación de aproximadamente 5 a 7 mm de tamaño. Estos glóbulos de sinterización se introducen en la máquina de sinterización y se queman en ella para producir sinterizado de alimentación de alto horno.
El material se coloca en una máquina de sinterización en dos capas. La capa inferior puede variar en espesor de 30 a 75 milímetros (1,2 a 3,0 pulgadas). Se utiliza una fracción de sinterización de 12 a 20 mm, también conocida como capa de solera. La segunda capa de recubrimiento está formada por materiales mezclados, lo que da una altura total de lecho de 350 a 660 milímetros (14 a 26 pulgadas). Los materiales mezclados se aplican con alimentadores de tambor y alimentadores de rodillos, que distribuyen los nódulos a cierta profundidad por toda la máquina de sinterización. La capa superior se alisa utilizando un nivelador. El material, también conocido como carga, entra en el horno de ignición en filas de quemadores de múltiples ranuras. En el caso de una planta, la primera zona (ignición) tiene once quemadores. La siguiente zona (remojo/ recocido ) ofrece típicamente 12 quemadores. El aire se aspira desde la parte inferior del lecho de material mezclado a lo largo de la máquina de sinterización. El fuego penetra en el material mezclado gradualmente, hasta que alcanza la capa de solera. Este punto final de la combustión se llama punto de quema a través (BTP). La capa de solera, que no es más que sinter en tamaño más pequeño, restringe la adherencia del sinter caliente con las paletas. BTP se logra en una zona determinada de la máquina de sinterización, para optimizar el proceso, por medio de varios instrumentos de medición de temperatura colocados en toda la máquina de sinterización. Después de completar la combustión, la mezcla se convierte en sinter, que luego se rompe en un tamaño más pequeño por el rompedor de sinter. Después de romperse en tamaños pequeños, se enfría en un enfriador (lineal o circular) por medio de aire forzado. En la salida del enfriador de sinterización, la temperatura del sinter se mantiene baja, de modo que el sinter caliente puede transportarse por una cinta transportadora hecha de caucho. Se toman las precauciones necesarias para rastrear cualquier existencia de fuego en la cinta y la extinción necesaria se realiza rociando agua. Luego, este producto se pasa a través de una trituradora de mandíbulas, donde el tamaño del sinter se reduce aún más (~ 50 mm) a un tamaño más pequeño. Luego, la mezcla completa pasa por dos tamices. Los finos de sinter más pequeños (< 5 mm) se almacenan en tolvas dosificadoras y se reutilizan para preparar nuevamente el sinter mediante un tambor de mezcla y nodulización y se alimentan a la máquina de sinterización para su quemado. Una parte de los más pequeños (5 – 20 mm) se utiliza para la capa de solera en la máquina de sinterización y el resto se lleva al alto horno junto con los sinteres de mayor tamaño.
La temperatura se mantiene normalmente entre 1.150 y 1.250 °C (2.100 y 2.280 °F) en la zona de ignición y entre 900 y 1.000 °C en la zona de remojo para evitar un enfriamiento repentino de la capa sinterizada. Los 5 mm superiores de las cribas van al transportador que lleva el sinter para el alto horno y, junto con el sinter de grado alto horno, va a los búnkeres de almacenamiento de sinter o a los búnkeres del alto horno. El sinter de grado alto horno consta de partículas de tamaño de 5 a 12 mm, así como de 20 mm y más.
Existen ciertas ventajas de utilizar sinteres en lugar de otros materiales, como el reciclaje de los finos y otros productos de desecho, como el polvo de combustión, la cascarilla de laminación, el polvo de cal y el lodo. El procesamiento del sinter ayuda a eliminar el fundente crudo, que es un material aglutinante utilizado para aglomerar materiales, lo que ahorra material de calentamiento, coque, y mejora la productividad del horno.
Se pueden lograr mejoras y eficiencia con una temperatura de ablandamiento más alta y un ablandamiento más estrecho en la zona de fusión, lo que aumenta el volumen de la zona granular y reduce el ancho de la zona cohesiva. Un contenido de sílice más bajo y una temperatura de metal caliente más alta contribuyen a una mayor eliminación de azufre.