Análisis de la resistividad eléctrica de la escoria y su efecto en la operación de un horno de arco eléctrico

Abstract

El proceso de producción de Ferroníquel a partir de depósitos lateríticos por la vía pirometalúrgica requiere de complejas facilidades y es considerado como uno de los de mayor intensidad energética; este tipo de proceso contempla una operación compleja y desafiante e involucra la utilización de diversos tipos de hornos como lo son los hornos secadores, hornos calcinadores y Hornos de Arco Eléctrico (HAE). La estabilidad operativa de un HAE se basa en gran medida en las propiedades fisicoquímicas de las materias primas que se procesan en su interior, cambios drásticos en dichas propiedades puede llevar a la inestabilidad del horno lo cual a su vez puede derivar en la disminución de la tasa de producción, en el incremento de los costos de producción y/o en la necesidad de hacer cambios importantes en el diseño del HAE, la inestabilidad operativa del HAE puede incluso incrementar el riego de fallas estructurales. Lo anterior señala que la operación y control del horno está íntimamente influenciado por las propiedades fisicoquímicas de la escoria las cuales están determinadas fundamentalmente por su temperatura y composición química. Es por ello que para operar de manera estable, eficiente y segura se determina una serie de restricciones de tipo químico en cuanto al mineral que se espera procesar y la escoria que se genere a partir de este. De esta manera, es como desde el punto de vista de la resistividad eléctrica de la escoria se puede impactar la estrategia de operación del HAE y por ende la eficiencia del proceso metalúrgico y su estabilidad operativa. En este trabajo se analizará el impacto que puede presentarse en este sentido al evaluar diferentes escenarios de composición química de la escoria para un caso particular en el que se tiene bien establecido el sistema RKEF para la producción de FeNi.

Abstract: The production process of FeNi from lateritic ores deposits using the pyro-metallurgical way demands complex metallurgical facilities and is considered as one of the process with higher energy intensity; this kind of process comprises a complex and challenging operation and involves the use of several furnaces of different nature as the Rotary Dryer Furnaces, Rotary Kiln Furnaces and Electric Arc Furnaces (EAF). The EAF’s operative stability strongly relies on the physical-chemical properties of the ore/slag processed inside, drastic changes in such properties can bring to a non-desirable furnace instability which can yield not only to a drop of production rate but also to a higher production costs and/or in the necessity to implement important modifications in the furnace design; the EAF’s operative instability can even increase the risk of structural failures. As noted above, the operation and control of the EAF has an intimate influence by the slag properties which are fundamentally defined by its temperature and chemistry (inherited from the ore). Consequently, in order to operate the EAF in a stable, efficient and safe way a series of chemical constraints are stablished for the ore and slag to be processed. That’s how from the slag electrical resistivity point of view it can be impacted the furnace strategy or mode of operation and so the process efficiency and operative stability. In this work is to be analyzed the potential impact on furnace operation mode. Several scenarios for the slag chemical composition are to be analyzed in this work in order to evaluate its impact on furnace electrical stability for a particular EAF.