Siderurgia y Metalurgia

La cal viva (CaO) actúa como formador de escoria. Fija químicamente las impurezas presentes en el metal líquido, como el silicio, el azufre y el fósforo, y las transfiere a la escoria. Al mismo tiempo, al elevar la basicidad de la escoria, garantiza que el metal líquido quede protegido de la atmósfera y alcance la composición química deseada. Sin cal no es posible producir acero moderno.

El consumo varía según el método de producción. Mientras que en el horno de oxígeno básico (BOF) se utilizan generalmente 30-50 kg de cal viva por tonelada de acero, en los hornos de arco eléctrico (EAF) este valor se sitúa entre 30 y 90 kg. Cuando se suman los procesos de desulfuración del metal caliente y de metalurgia de cuchara, el consumo total de cal puede aumentar aún más.

La basicidad de la escoria se expresa mediante la relación entre CaO y SiO₂ (CaO/SiO₂) en la escoria y se mantiene típicamente entre 2,5 y 4. Si esta relación es demasiado baja, el azufre y el fósforo no pueden pasar del metal a la escoria; si es demasiado alta, la escoria pierde fluidez, lo que reduce la eficiencia de la reacción y acorta la vida útil del refractario.

El alto horno (BF) produce arrabio líquido reduciendo el mineral de hierro con carbón de coque; a continuación, este se convierte en acero en el horno de oxígeno básico. El horno de arco eléctrico (EAF), en cambio, funde chatarra o hierro de reducción directa con energía eléctrica. La ruta EAF ofrece una producción más flexible y, en la mayoría de los casos, menores emisiones directas de CO₂.

En el proceso de desulfuración del metal caliente, una mezcla de cal finamente molida o carburo de calcio se inyecta en el arrabio líquido a través de una lanza sumergida, junto con un gas portador inerte como el argón o el nitrógeno. Dado que la reacción está controlada por difusión, cuanto más fina y reactiva sea la cal, mayor será la eficiencia de eliminación.

Mientras que la cal viva normal contiene principalmente óxido de calcio (CaO), la cal viva dolomítica contiene además una alta proporción de óxido de magnesio (MgO). El MgO ralentiza el desgaste del revestimiento refractario de los hornos de acería. Por esta razón, el uso de cal dolomítica prolonga la vida útil del horno y reduce los costos de mantenimiento.

El fósforo reduce la tenacidad y la conformabilidad del acero, provocando fragilidad en frío. En la etapa BOF, la escoria de alta basicidad fija el fósforo en forma de fosfato de calcio (Ca₃(PO₄)₂) y lo elimina del metal. La eficiencia de esta reacción depende en gran medida de la dosificación de cal viva y de la composición de la escoria.

Las aguas residuales de las acerías suelen presentar un pH bajo, sólidos en suspensión procedentes de la cascarilla de laminación y metales pesados. Mediante la adición de cal hidratada (Ca(OH)₂), el pH se eleva al rango de 9-11; en este rango, metales como el hierro, el zinc y el cromo precipitan en forma de hidróxidos. Al mismo tiempo, se controla la dureza del agua y se cumplen los límites de vertido.

Los componentes ácidos como el SO₂, el HCl y el HF presentes en los gases de combustión de sinterización y de EAF se capturan mediante sorbentes a base de cal en sistemas de inyección de sorbente seco (DSI) o de desulfuración semiseca (SDA). Como resultado de la reacción se forman sales sólidas como el sulfato de calcio y el cloruro de calcio, que quedan retenidas en los filtros.

Las rutas de nueva generación, como la reducción con hidrógeno y el hierro de reducción directa (DRI), no eliminan la necesidad de cal; por el contrario, aumentan la demanda de cal de alta pureza y alta actividad. Esto se debe a que controlar la química del acero, reducir el azufre y tratar los gases de combustión son necesidades presentes en cualquier escenario. La producción de cal baja en carbono se ha convertido en un criterio crítico de suministro a partir de 2026.