Fluidodinamica del crisol de alto horno : Estudio experimental y numérico de una interfaz entre líquidos inmiscibles en un medio poroso

Main Author: Mariotti Cardozo, Alejandro David
Format: Tesis
Published: 2010-06
Series: http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/170/
Subjects:
Online Access: http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/170/1/1Mariotti_Cardozo.pdf
Table of Contents:
  • Debido a la complejidad que presenta la observación directa de los fenómenos que ocurren en el interior de un alto horno (AH), el desarrollo de modelos teóricos para explicar e incrementar el conocimiento de los diferentes procesos observados indirectamente, presenta un desafío constante para quienes se dedican al estudio de la reducción de minerales de hierro mediante éste método. Particularmente, en el interior del crisol se ubica un lecho de coque en el cual se encuentran estratificados dos líquidos inmiscibles: escoria y arrabio. Cuando éstos se extraen del crisol a través de una abertura perpendicular a la gravedad (colada), se produce un flujo complejo en donde la interfaz entre ellos se mueve y presenta diferentes perfiles durante una colada. Dicha interfaz tiene un rol importante en la vida útil de un AH, debido a que la escoria es un agente químicamente agresivo para los refractarios del crisol. Por otro lado, la inclinación de la interfaz en la cercanía del orificio de salida ( θ_o ), tiene influencia sobre la evolución del diámetro del orificio de colada durante una colada. Hecho que incide directamente sobre la operación del crisol. Por tales motivos, en este trabajo: • Se desarrollan una serie de experimentos para investigar la relación entre la forma de la interfaz y las variables del problema. Los resultados indican que existe una marcada correlación entre θ_o y la fracción de volumen de los líquidos en el flujo de salida. • Se realiza el estudio numérico de uno de los experimentos realizados permitiendo complementar los resultados experimentales y validar el procedimiento numérico para los estudios posteriores. • Se definen cuatro parámetros adimensionales, y mediante un estudio numérico paramétrico, se desarrolla una expresión general para predecir θ_o . Además, se reporta la influencia cualitativa de cada parámetro sobre la interfaz. • Se obtienen a partir de todos los resultados, algunas consideraciones teóricas relevantes que aportan a la comprensión del comportamiento de una interfaz entre dos líquidos. • Se presenta el impacto causado por esta investigación aplicada sobre la industria, a través de la descripción de un complejo simulador de coladas de AH desarrollado exclusivamente para una de las empresas siderúrgicas más grandes de la Argentina.