Enriquecimiento con oxígeno en siderurgia y fundiciones

Convertidor de oxígeno

El documento de referencia de la UE sobre las mejores técnicas disponibles (BREF) para la producción de hierro y acero, publicado en 2013, describe el convertidor LD como un reactor en forma de pera revestido de refractario en el que se introduce una lanza de oxígeno refrigerada por agua; a través de esta lanza, se sopla sobre el arrabio líquido oxígeno puro (más del 99%) procedente de una planta de separación de aire. Un ciclo comprende la carga de chatarra y arrabio fundido, el soplado de oxígeno, la toma de muestras y el registro de temperatura, y la colada, y el documento indica que las acerías modernas producen hasta 380 toneladas de acero en un ciclo de 30 a 40 minutos.

Horno de arco eléctrico y alto horno

Para los hornos de arco eléctrico, el mismo BREF indica que las lanzas de oxígeno y los quemadores de oxicombustión se usan cada vez más para ayudar en las primeras fases de la fusión. El oxígeno inyectado junto con carbono granular genera una escoria espumosa; el oxígeno también descarbura el baño y elimina elementos no deseados como el fósforo y el silicio; y el oxígeno inyectado en la parte superior del horno reacciona con el CO y los hidrocarburos (poscombustión).

En el alto horno, el BREF describe un viento caliente, enriquecido con oxígeno, inyectado a la altura de las toberas con agentes reductores auxiliares, y registra el enriquecimiento con oxígeno del viento caliente y la inyección de oxicarbón por las toberas en los altos hornos de la UE.

Cubilotes en las fundiciones

El BREF de 2024 sobre forjas y fundiciones describe el enriquecimiento con oxígeno del aire de combustión del cubilote, hecho directamente en el suministro de viento, por inyección en el lecho de coque o a través de las toberas. En el cubilote de viento frío, da una temperatura de combustión del coque más alta y, frente al funcionamiento normal, su uso continuo permite una de estas mejoras: una temperatura del metal más alta con el mismo consumo de coque, un menor consumo de coque para una temperatura del metal dada, o una mayor producción de un cubilote existente gracias a una mayor velocidad de fusión.

• Nivel de oxígeno, en los cubilotes de viento frío: la mezcla de aire oxidante contiene normalmente del 22% al 25% de oxígeno, un enriquecimiento del 1% al 4%.
• Aumento esperado de la temperatura de colada para una carga de coque dada, frente al funcionamiento convencional de viento frío con una fila de toberas: 15 °C con enriquecimiento del viento, 85 °C con inyección en el lecho de coque (el crisol) y 40 °C con inyección por las toberas.
• Cubilotes de viento dividido: la velocidad de fusión aumenta en torno a un 6,8% y la temperatura de colada unos 20 °C por cada 1% de enriquecimiento directo con oxígeno.
• Práctica: casi todos los cubilotes de viento caliente europeos inyectan oxígeno por las toberas, y para los cubilotes de viento frío el BREF indica que el enriquecimiento con oxígeno puede considerarse la técnica estándar.

El BREF añade que la justificación económica del uso de oxígeno debe establecerse caso por caso.

Quemadores de oxicombustión

En la oxicombustión, el aire de combustión se sustituye total o parcialmente por oxígeno puro. El BREF de 2024 sobre fundiciones indica que la oxicombustión total puede ofrecer un ahorro de energía de hasta el 50% y reducir el volumen de gases de escape hasta un 72%. Describe también una fundición alemana con un cubilote de viento caliente de 24 t/h en la que seis quemadores de oxicombustión aumentaron la velocidad de fusión un 20% y redujeron el consumo de coque un 6%, según resultados a largo plazo.

ULTRAOX VSA y los hornos industriales

El catálogo Industrial 2026 de Ultra Controlo incluye la metalurgia entre las más de 40 industrias a las que dan servicio sus sistemas de aire comprimido, gases y vacío. ULTRAOX VSA, la planta de oxígeno industrial de Ultra Controlo, incluye los hornos industriales entre sus aplicaciones. Suministra oxígeno del 75% al 95% a 50 kPa, con un elevador de presión de oxígeno adicional bajo pedido para presiones más altas, y sus siete modelos suministran de 18 a 240 m³/h al 93% de oxígeno. Ese rango de pureza está por debajo del oxígeno de más del 99% que el BREF de siderurgia describe para el convertidor LD; véase generadores de oxígeno industriales.