Producción de hierro y acero

El hierro y el acero han desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la civilización humana durante miles de años, utilizándose en la agricultura, la construcción, la generación y distribución de energía, la maquinaria y los equipos, el hogar y la medicina. Junto con el carbón y el algodón, fueron las materias primas sobre las que se inició la Revolución Industrial. Los avances tecnológicos desde principios del siglo XVIII propiciaron un aumento significativo de la producción, por ejemplo, mediante la sustitución del carbón vegetal por carbón mineral y coque, y el desarrollo del proceso de pudrición para convertir el metal fundido en acero.

La producción mundial de acero ha aumentado considerablemente desde el año 2000, superando los 1000 millones de toneladas por primera vez en 2004. En 2006, la producción mundial de acero alcanzó más de 1200 millones de toneladas (véase la Figura 1.1). Esto se debe principalmente a que la producción de acero en China aumentó de 127 millones de toneladas en 2006 a 421 millones de toneladas.

El producto interior bruto de la UE creció un 1,2 % entre 1985 y 1994. El crecimiento fue especialmente fuerte en los últimos tres años, de 1986 a 1989 (7,3 % anual). Posteriormente, la producción en la UE12 descendió de 140 millones de toneladas a 132 millones de toneladas en 1992 y 1993, antes de aumentar a 139 millones de toneladas en 1994 y a 143 millones de toneladas en 1995. La adhesión de Austria, Finlandia y Suecia a la UE incrementó la producción de acero bruto de Italia a 156 millones de toneladas en 1995. Desde el año 2000, la producción de acero bruto ha ido en aumento a nivel mundial. En 2006, la producción de acero bruto en la UE fue de 198 millones de toneladas, frente a los 120 millones de toneladas de Rusia y los 116, 99 y 421 millones de toneladas de Japón, Estados Unidos y China, respectivamente.

Proceso de producción de acero

[60, Hill et al.] [1997] [200, Comisión 2001]

Actualmente existen cuatro métodos para producir acero a nivel mundial: el horno clásico de alto horno/horno de oxígeno básico, la fusión directa de chatarra (EAF), la reducción en estado fundido y la reducción directa (véase la Figura 1.4).

En 2006, la producción de acero en la UE-27 se basó en el método del alto horno/horno de oxígeno básico (aproximadamente el 59,8 %) y en el método del horno de arco eléctrico (EAF) (aproximadamente el 40,2 %). El porcentaje de la producción mundial de acero bruto mediante reducción directa (DR) en 2006 fue de aproximadamente el 6,8 %, equivalente a 59,8 millones de toneladas de hierro de reducción directa (DRI). Según la planificación de las plantas industriales de DRI, la producción anual de hierro de reducción directa alcanzará los 80 millones de toneladas a nivel mundial para 2010. En Europa, la producción de hierro de reducción directa se limitó a 704.000 toneladas en 2006 (58.000 toneladas en Alemania y 12.400 toneladas en Suecia), lo que representa aproximadamente el 1,5% de la producción mundial. El consumo de hierro de reducción directa en la producción de acero en hornos de arco eléctrico en la Unión Europea en 2006 fue de 1,523 millones de toneladas.

Descripción general del proceso

En la Figura 1.6 se muestran las rutas de proceso de una planta siderúrgica considerada en este informe. Esta figura ofrece una visión general de las principales materias primas y los productos y residuos correspondientes en cada etapa del proceso.

En una planta siderúrgica, el alto horno es la unidad operativa principal donde se produce la reducción inicial del mineral de óxido de hierro, dando como resultado la producción de hierro fundido, denominado «metal caliente». Los altos hornos avanzados de alta calidad requieren una preparación física y metalúrgica exhaustiva. Las dos secciones de preparación del mineral de hierro son la sección de relaves y escoria, y la sección de peletización. Los pellets casi siempre se fabrican a partir de un mineral de hierro específico o se concentran en la mina y se transportan como tales. En Europa, solo existe una planta siderúrgica que cuenta con una sección de peletización propia. La escoria y la escoria se producen generalmente en las acerías a partir de mezclas predefinidas de mineral, residuos y aditivos.

Los principales agentes reductores en el alto horno son el coque y el polvo de carbón, que generan monóxido de carbono e hidrógeno, los cuales reducen el óxido de hierro. El coque y el carbón también actúan, en cierta medida, como combustible.

El coque se produce a partir del carbón mediante destilación seca en un horno de coque y posee mejores propiedades físicas y químicas que el carbón. En muchos casos, se suministran agentes reductores/combustibles adicionales mediante la inyección de petróleo, gas natural y (en algunos casos) plásticos. Un aire caliente proporciona el oxígeno necesario para la formación de monóxido de carbono (CO), que es el principal agente reductor del óxido de hierro.

La materia prima se introduce en el alto horno desde la parte superior. Estos materiales consisten en capas alternas de coque y una mezcla de aleación y/o pellets, mineral y fundente. En el horno, el mineral de hierro se reduce gradualmente, y el hierro líquido y la escoria se recogen en la parte inferior, desde donde fluyen hacia el crisol.

La escoria del alto horno se granula, se peletiza o se transporta a fosas de escoria. Los gránulos o pellets de escoria se suelen vender a empresas cementeras. La escoria de las canteras también se puede utilizar en la construcción de carreteras.

El hierro fundido del alto horno (metal caliente) se transfiere a un horno de oxígeno, donde el contenido de carbono (aproximadamente un 4 %) se reduce a menos del 1 %, dando como resultado la formación de acero. Al salir del horno de oxígeno, el acero líquido se funde en lingotes o mediante colada continua. En algunos casos, se utiliza la desgasificación al vacío para mejorar la calidad del acero.

Los productos fundidos, incluidos lingotes, planchas y palanquillas, se procesan posteriormente en laminadoras y líneas de producción para su comercialización.