DRI

El hierro de reducción directa es hierro metálico sólido producido al reducir el mineral de hierro con gas de hidrógeno o monóxido de carbono, sin alcanzar el punto de fusión del hierro. El proceso produce un material poroso, similar a una esponja, que aún contiene algo de ganga y óxidos sin reaccionar, pero contiene entre un 90 y un 96 por ciento de hierro metálico en masa. El DRI sirve como materia prima de primera calidad para hornos de arco eléctrico y forma parte de la carga en los procesos de fabricación de acero con soplado de oxígeno.

Las dos tecnologías dominantes son el método de horno de cuba, común en la India y Oriente Medio, y el proceso de horno rotatorio, utilizado en otros lugares. En los hornos de cuba, el mineral en trozos o los pellets caen a través de una columna de gas reductor, típicamente gas de síntesis (una mezcla de CO y H2) o gas natural. Los hornos rotatorios voltean el mineral en un tambor giratorio mientras el gas reductor fluye a través de él. Ambos métodos operan entre 650 y 900 grados Celsius, muy por debajo del punto de fusión del hierro de 1538 grados. Esta operación a baja temperatura favorece la reducción basada en hidrógeno y hace que el DRI sea atractivo para la fabricación de acero con bajas emisiones de carbono cuando el hidrógeno verde sea competitivo en costos.

La principal ventaja del DRI es su alto contenido de hierro en relación con el mineral en bruto y su ausencia de cenizas de combustible y escoria que afectan al hierro de alto horno. Sin embargo, el DRI se oxida rápidamente cuando se expone al aire húmedo, formando óxido y perdiendo resistencia. Esta vulnerabilidad a la oxidación ha impulsado el desarrollo del hierro briqueteado en caliente (HBI), que comprime el DRI caliente en briquetas densas y estables que resisten la reoxidación durante el almacenamiento y el transporte. En regiones alejadas de las plantas de reducción, el HBI amplía el alcance económico de la fabricación de acero basada en DRI.

La producción mundial de DRI alcanzó aproximadamente los 100 millones de toneladas por año en la década de 2020, con la India representando alrededor del 50 por ciento de la producción. La abundancia de mineral de hierro, carbón y gas natural de la India, combinada con la eficiencia de combustible del horno de cuba, creó una posición dominante. El término DRI se estandarizó en la década de 1970 a medida que estos procesos se industrializaron; los fabricantes de acero anteriores habían llamado a dicho material hierro esponja o mineral reducido.

El control de calidad se centra en el contenido de hierro metálico, la densidad aparente y la resistencia a la compresión. Los pellets o trozos de DRI deben soportar la manipulación en los hornos sin una rotura excesiva. Las impurezas como el fósforo, el azufre y el zinc se transfieren del mineral y se concentran en el acero final si no se controlan. Las acerías que compran DRI suelen especificar rangos de contenido de hierro, fracciones de tamaño y tolerancias máximas para sílice, alúmina y oligoelementos.