Preridotto DRI

Usavano solo il carbone (questo perché non erano ancora stati effettuati studi

IL PRERIDOTTO sul metano come possibile riducente gassoso). Si procedeva quindi per via

Il preridotto è una delle materie prime nell’ambito della siderurgia. Anche il solida.

preridotto deriva da diverse reazioni che avvengono in reattori chimici che Furono creati per primi i forni a mufola: si mette dentro del minerale con il

andremo ad analizzare. I volumi di produzioni non sono trascurabili ma non carbone in un forno a caldo e si cercava di preridurre. Questo forno fu sfruttato

sono comunque grandi come quelli provenienti dall’altoforno:è infatti un ciclo per circa 50 anni. Non erano forni efficienti per la dispersione di calore e per

ausiliario ai cicli convenzionali che sono altoforno e acciaierie elettriche. l’impatto ambientale ma l’obiettivo era ottenere la spugna di ferro. Nel 1909 in

La riduzione diretta di un minerale di ferro o suoi ossidi avviene per via solida Svezia crearono i forni Lea (forni con dei bruciatoriusavano gas e non solo

senza fondere il minerale. Carico come materia prima dei pellet di minerale o carboni per la riduzione del ferro) e nel 1930 potevano produrre fino a 10000

del minerale in pezzatura ad un flusso in controcorrente di CO dentro il ton/anno. Alcuni impianti di questi forni lavorarono fino a 1980.

reattore che va a ridurre l’ossido di ferro. Le reazioni in gioco sono: Ci sono anche forni rotativi orizzontali leggermente inclinati dove il materiale si

carica solo da un lato (viene a contatto con carbone o metano e si riduce).

Lo Stercoluggi è un processo dove si caricano i minerali di ferro, carbone,

additivi vari in un forno rotativo che produce ferro preridotto che sarà

raffreddato e sarà poi venduto. Il combustibile serve ad operare una

Che cosa avviene nello specifico? La CO con altro carbonio (carbone o

2 preriduzione tramite carbone-gas (per ottimizzare la capacità riducente del

coke) forma 2CO. Si immettono nel reattore agenti riducenti solidi (come il gas si fa viaggiare in controcorrente rispetto al moto del materiale). si otteneva

carbone) o agenti riduttori gassosi come il metano che viene neutralizzato o cosi il DRI freddo.

scisso in CO e H O durante le reazioni.

2 Lo scopo ultimo è sempre quello di produrre il DRI, ovvero palline di ferro

La spugna di ferro è una specie nota fin dagli antichi romani; è un materiale preridotto. Questo tipo di forno è sempre in rotazione, quindi il continuo

poco coerente fatta da granuli metallici che poi venivano martellati contatto tra ferro e parete refrattaria consumava la parete stessa (costo di

meccanicamente dai forgiatori. Tramite percussione meccanica si rimuove la sostituzione e manutenzione del refrattario). Attualmente questi impianti di

scoria e si martella per rendere compatta la spugna e descorificare. forni rotativi non sono usati per la produzione diretta di ferro ma sono solo

Nonostante il progredire del tempo non si arrivò ad un processo industriale di impianti ausiliari che riciclano sottoprodotti.

questa spugna di ferro o addirittura di acciaio. Veniva solamente ottenuto un Nel 1950 si sviluppa la tecnologia dell’altoforno (forni in verticale). Si prese

ferro misto ovvero in parte ossidato e in parte ridotto. Fino al 1300 si spunto dall’altoforno e dalla sua forma per applicare il tutto al reattore del

produceva spugna di ferro tramite sempre lo stesso processo produttivo degli preriduttore.

antichi romani. Altoforno: si carica nella parte alta dell’altoforno minerale più coke che

Fino al 1800 si produceva acciaio ma non c’è stata rivoluzione nella scendono; si ha poi un ho flusso di ossigeno in controcorrente dal basso verso

preriduzione del ferro finché nel 1837 i produttori di rame ottennero come l’alto. L’ossigeno a contatto col carbone genera CO e il minerale di ferro nella

sottoprodotto un preridotto di ferro. Si riuscì con degli studi a separare rame prima parte è sottoposto a una preriduzione (quindi si preriduce nella parte

da spugna di ferro che sarà riutilizzata in un processo siderurgico da cui si alta dell’altoforno). Le reazioni che avvengono nel reattore del DRI e

ottenne acciaio. nell’altoforno sono proprio le stesse.

Furono inventati diversi forni a riguardo. Si sviluppò col tempo anche un forno che permetteva di produrre ferro quasi

La domanda a cui veniva incontro il siderurgista del 1800 era: quale completamente ridotto e non ghisa liquida.

agente riducente bisogna usare? Nel 1957 un ditta messicana produsse il primo reattore per ottenere il DRI: da

qui si ebbe inizio alla produzione moderna di ferro preridotto. Le industrie

progredirono successivamente.

Fosforo e zolfo sono presenti in pochissime quantità nel DRI. Il preridotto ha

Reazioni termodinamiche tanto carbonio ed è molto meglio di una ghisa (questo perché non è

Una preriduzione con solo carbone produce un andamento canonico di sottoposto a fluttuazioni come nell’altoforno).

Boudouard che abbiamo già analizzato con gli altoforni. Esistono oltre ai cicli Il DRI può essere caricato anche nel forno elettrico ad arco dato il basso

di carbone anche i cicli di gas metano sotto forma di CO e idrogeno (H ). Si

2 tenore di S e P: a seconda dei tenori di specie inquinanti del materiale che

può usare anche l’idrogeno come reagente riduttore se messo a contatto con carico avrò ho rottame più o meno puro.

il minerale di ferro. Ganga: composta da diverse specie chimiche (vedi slides) come silicati e

Quali sono i parametri da tenere presente? alluminati: composizione chimica simile alla scoria dei forni elettrici e non

Sono: concentrazione di CO, H e la temperatura del reattore. Non si supera

2 produce interazione coi refrattari e con il bagno fuso.

mai gli 800-950°C. industrialmente i processi avvengono a 400-950°C. Il processo Corex: composto da due parti

Nel reattore minerale e agente riducente si trovano in equilibrio dinamico

chimico e fisico a delle temperature specifiche.

Di processi industriali e produttivi ce ne furono molti; alcuni rimasero sul

mercato, altri no o comunque per tempo limitato. Attualmente uno stabilimento

arriva a produrre un massimo di 75 milioni di ton/anno di preridotto.

Diverse tecnologie portano a diversi volumi produttivi: lo Stercoluggi produce 1

milione di ton/anno mentre il forno ad ancia produce 60 milioni di ton/anno.

Gli USA sono la nazione che attualmente importa più preridotto ma che

attualmente cerca anche di produrne tanto