Analisis Energetico De Un Horno Rotatorio

Introducción

Horno rotatorio de reducción

De todos los procesos industriales realizados a altas temperaturas, el horno rotatorio constituye, sin lugar a dudas, uno de los equipos más solicitado. De concepción extraordinariamente sencilla.

Consta de un cilindro que rota sobre su eje principal y cuya ligera desviación de la horizontal provoca el desplazamiento de los sólidos por su interior.

Los hornos rotatorios permiten ajustar el tiempo de residencia de los sólidos dentro de él, así como las condiciones de transferencia de calor, dando como resultado un alto grado de control sobre el proceso.

Varios mecanismos están presentes en la transferencia de calor hacia el lecho de sólidos. Existe el calor que se transfiere por convección entre el aire y la superficie expuesta de la caliza, existe el calor que se trasfiere por conducción entre la pared caliente del horno cuando esta e contacto con la caliza y finalmente, está el calor que se transfiere por radiación desde la llama y la fracción expuesta de la pared hacia la superficie del sólido. Además se debe de tomar en cuenta la entalpia de la reacción que se lleva a cabo dentro del horno.

El horno consiste en un tubo cilíndrico horizontal de acero al carbón de 7/8 pulgadas (2.22 cm) de espesor, longitud de 50 mts. El interior del cilindro está recubierto con ladrillo refractario de 152.4 mm de espesor (70% de Al2O3). El horno cuenta con 4 llantas cada una con un par de rodillos de apoyo, así como con una transmisión que consiste en un reductor Falk (rel 49:1), el cual es movido por un motor de 40 HP 1200 rpm, mediante juego de poleas a la entrada y la salida hacia el horno mediante juego de corona y piñón. El reductor cuenta con un motor de emergencia de 40 HP y 1,200 rpm que mediante un reductor RISGA 10:1 se conecta a la flecha del reductor Falk.

La velocidad del horno es controlada mediante dos variadores de frecuencia (drives), uno en operación normal y el otro de emergencia. El drive está conectado al motor principal de la transmisión. Las rpm del horno son mantenidas entre 0.3 y 0.6.

1 Horno rotatorio de reducción

Celestita/barita

La celestita es un sulfato de estroncio Sr(SO4), su color es ligeramente azul, puede ser blanco, amarillo y raras veces verde o rojizo; a veces es fluorescente. Los componentes del estroncio tienen una tendencia a precipitar o adsorber pequeñas cantidades de manganeso, hierro y sílice de soluciones de sosa cáustica. Y al quemar produce una flama roja brillante única.

El carbonato de estroncio mejora la calidad del vidrio en pantallas de televisores, computadoras, sonar y radar e instrumentos de control; también mejora el vidriado en cerámica y remueve el plomo en la producción electrolítica de zinc. El estroncio mejora el vaciado y manejabilidad del aluminio.

Los principales minerales del estroncio son la celestita (SrSO4). El estroncio es divalente en todos sus compuestos, que son totalmente solubles. El estroncio en un formador de complejos más débiles que el calcio, y en su forma pura es extremadamente reactivo, arde espontáneamente en presencia de aire, por lo que se debe conservar sumergido en queroseno. Reacciona rápidamente con el agua liberando el hidrogeno para formar el hidróxido

El estroncio es un metal blando de color plateado brillante, algo maleable, que rápidamente se oxida en presencia de aire adquiriendo un tono amarillento por la formación de óxido, por lo que debe conservarse sumergido en queroseno. Debido a su elevada reactividad el metal se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos y compuestos. Reacciona rápidamente con el agua liberando el hidrógeno para formar el hidróxido

El metal arde en presencia de aire —espontáneamente si se encuentra en polvo finamente dividido— con llama roja rosada formando óxido y nitruro; dado que con el nitrógeno no reacciona por debajo de 380°C forma únicamente el óxido cuando arde a temperatura ambiente. Las sales volátiles de estroncio, pintan de un color carmesí las llamas, por lo que se usan en la pirotecnia

Propósito:

Efectuar la reacción de reducción de la Celestita/Barita (SrSO4/BaSO4), según aplique el período de producción en campañas, en el Horno rotatorio (Horno de Reducción) para lograr la conversión óptima.

Alcance:

Este procedimiento aplica para las operaciones siguientes:

- Operación del Horno de Reducción para lograr la conversión óptima del SrSO4 (Celestita) a SrS

- Operación del Horno de Reducción para lograr la conversión óptima del BaSO4 (Barita) a BaS.

- Paro/Arranque del Horno de Reducción.

En el horno de reducción se efectúan las siguientes reacciones en períodos o campañas de producción que tienen una duración que depende de las necesidades del mercado.

(Celestita/barita) (Carbón) (Sulfuro de Estroncio/Bario)(Dióxido de Carbono)

(1) SrSO4/BaSO4 + 2C ==> SrS/BaS + 2 CO2

(Carbón) (Dióxido de Carbono) (Monóxido de carbono)

(2) C + CO2 ==> 2CO

(Celestita/barita) (Monóxido de Carbono) (Sulfuro de Estroncio/Bario) (Dióxido de Carbono)

(3) SrSO4/BaSO4 + 4CO ==> SrS/BaS + 4 CO2

Diagrama de flujo

T1= 600°C CO(g)

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