Estudio termodinámico de concreciones ferruginosas del yacimiento Moa occidental para su uso siderúrgico Translated title: Thermodynamic study of ferruginous concretions of the western Moa deposit for steel usage

Abstract

Las concreciones ferruginosas (escombros lateríticos) constituyen pasivos ambientales de la industria del níquel en Moa. Este artículo reporta el estudio termodinámico de muestras de concreciones del yacimiento Moa Occidental (Zona A) utilizadas en la descarburización del acero ACI HK40 producido en un horno de arco eléctrico. Las muestras de las fracciones granulométricas seleccionadas fueron caracterizadas utilizando técnicas de Fluorescencia de rayos x y Difracción de rayos x. Los resultados evidenciaron la presencia mayoritaria de fases mineralógicas de hierro como maghemita y goethita, en correspondencia con los contenidos de óxido de hierro(III). El estudio termodinámico se centró en las reacciones que pueden ocurrir en el baño metálico cuando es añadido el material al horno. Se pronosticó así que entre los 1573 K y 1973 K no es posible la reacción de descarburización con los óxidos de silicio, aluminio y manganeso contenidos en los escombros, los que pasan a formar parte de las escorias; mientras que el óxido de hierro(II), producto de la reducción del óxido de hierro(III) en la interfase metal - escoria, actúa como oxidante del carbono y de otras impurezas en el baño metálico fundido. Las pruebas experimentales desarrolladas a escala industrial corroboraron los pronósticos del estudio termodinámico y demostraron la posibilidad de utilizar de estas concreciones las partículas mayores de 2 mm como oxidantes durante la etapa de descarburización del acero ACI HK-40, sin afectar la composición química exigida para la aleación.

Translated abstract

Ferruginous concretions or lateritic debris are environmental liabilities of the nickel industry in Moa. This article states the thermodynamic study of samples concretions of Moa occidental deposit (Zone A), used in decarbonizing ACI HK40 steel produced in an electric arc furnace. The samples of granulometric fractions were characterized by using fluorescence X-ray techniques and X-ray diffraction. The results reveal the existence of mineralogical iron phases such as maghemite and goethite, in correspondence to contents of iron oxide (III). The thermodynamic study focused on the reactions that can occur in the metallic bath when the material is added to the furnace. It was predicted that between the 1 573 K and 1 973 K the decarburization reaction is not possible with the silicon, manganese and aluminum oxides contained in the debris, which become part of the slag; while iron oxide (II), works as an oxidant of carbon and other impurities on the molten metal bath. The experimental tests were developed at industrial scale and thermodynamic study forecasts were corroborated and the possibility of using particles larger than 2 mm as oxidants during the decarburization stage of ACI HK-40 steel, without affecting the chemical composition required for the alloy.