BRPI0403000B1 - processo e equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas - Google Patents

Abstract

"processo e equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais não ferrosos e suas ligas". contendo as etapas de carregamento de sucata ou borra a ser processada; aquecimento da carga e fusão do metal; revolvimento da carga aquecida; vazamento do metal líquido e esvaziamento da cavidade do forno, sendo o aquecimento da carga ou resíduos até uma temperatura acima da temperatura de fusão do metal ou liga não-ferrosa a ser recuperada realizado por meio de um arco convectivo de queima livre, que independe do fornecimento de gás exterior ao processo, e por poder dispensar a utilização de sais fundentes. o equipamento para aplicação do processo possui as seguintes características: é constituído por um vaso tampado que possui um eixo de revolução em torno do qual pode ser girado ou simplesmente submetido a um movimento oscilatório; apresenta a possibilidade do eixo de revolução do vaso repousar no plano horizontal ou ser inclinado acima e abaixo desse plano; ser aquecido por meio de um arco convectivo de queima livre, auto-estabilizado e gerado por uma descarga elétrica em corrente contínua que, em função do ajuste do ângulo (<244>) de inclinação do eixo de rotação do vaso e da quantidade de material nele alimentado, pode ser estabelecido entre um único eletrodo introduzido no forno e a carga nele alimentada ou a parede de fundo do vaso construída de material condutor de eletricidade; o eletrodo operar como catodo e ser introduzido através da tampa do vaso, preferencialmente segundo um eixo excêntrico ou inclinado em relação ao eixo de rotação do forno, posicionado preferencialmente acima deste, e poder ser deslocado ao longo do seu eixo para ajuste do comprimento do arco.

Description

“PROCESSO E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE CARGAS OU RESÍDUOS DE METAIS NÃO-FERROSOS E SUAS LIGAS” A presente invenção, pertencente ao setor de metalurgia, refere-se à recuperação de metais não-ferrosos e suas ligas presentes tanto nas respectivas sucatas como em borras que são geradas nos processos industriais que envolvem a fusão dos mesmos.

Fornos rotativos são amplamente empregados na indústria de reciclagem de metais não ferrosos, para fusão e recuperação do metal puro ou na forma ligada, contido em sucatas, tais como latas de bebidas vazias, utensílios inutilizados, perfis laminados, peças fundidas, cavacos de usinagem, sobras de produção na forma de retalhos e, também, para a recuperação do metal contido nas borras geradas nos processos industriais que envolvem a fusão desses metais.

Tipicamente, os fornos rotativos que são operados para reciclagem de metais não ferrosos possuem uma carcaça metálica na forma de uma câmara com simetria rotacional em relação a um eixo longitudinal, a qual é internamente revestida com uma ou mais camadas de material refratário adequado para operação com aquecimento acima do ponto de fusão do metal. Essa câmara é submetida a um movimento de rotação em torno do seu eixo longitudinal (eixo de rotação), para produzir a agitação e o revolvimento do material a processar carregado no seu interior, podendo ter ou não esse eixo de rotação inclinado em relação ao plano horizontal. Independentemente da forma de provimento da energia necessária ao aquecimento e fusão do material, o processo é conduzido por bateladas, segundo um ciclo de processamento que, basicamente, envolve as seguintes etapas: 1 - Carregamento da sucata ou borra a ser processada no interior do forno. No caso dos fornos aquecidos com queimadores de óleo ou gás, essa etapa é precedida pelo carregamento e fusão de sal, com formação de um banho no qual serão imersos os materiais a processar quando do processamento de sucatas, e de mistura e aquecimento simultâneo no caso do tratamento de borras; 2 - Aquecimento da carga e fusão do metal a recuperar, durante a qual a carcaça do forno é movimentada, em giro completo ou não, para revolvimento da carga no seu interior e, desta forma, promover uma melhor transferência de calor entre a fonte de energia, a parede do forno e a carga; 3 - Revolvimento da carga, com ou sem adição de energia, pela movimentação da carcaça do forno, em giro completo ou não, para promover o coalescimento de frações dispersas do metal fundido, seguido da sua precipitação para o banho metálico abaixo de uma camada de resíduo sólido não-metálico que se forma ao longo do processo; 4 - Uma vez concluída a etapa de separação entre o metal e a fração sólida não-metálica, realiza-se o vazamento do metal líquido para fora do forno, geralmente para o interior de lingoteiras; e 5 - Esvaziamento da cavidade do forno pela remoção do resíduo sólido não-metálico. A reciclagem dos metais não-ferrosos, principalmente do alumínio, com emprego de fornos aquecidos com queimador de óleo ou gás tem a principal desvantagem de exigir a adição de sais fundentes à carga para inibir a oxidação do metal livre recuperável e, desta forma, aumentar o rendimento metálico do processo. A quantidade de sais utilizada nesse caso é, na prática, da mesma ordem de grandeza, em massa, que a quantidade de óxidos originalmente contidos na carga. Em geral, são utilizadas misturas equimolares (composição eutética) de NaCI e KCI. Esta composição apresenta ponto de fusão de 667 °C, compatível com as temperaturas de processamento do alumínio, podendo ser adicionada de sais de flúor com o objetivo de aumentar a molhabilidade do sal. Uma vez fundidos, esses sais promovem uma camada de cobertura do metal, prevenindo a sua oxidação. A necessidade de adicionar sais fundentes para aumentar o rendimento de recuperação de metal é uma desvantagem para os processos que utilizam queimadores de óleo ou gás. O aquecimento e fusão dos sais produz vapores que, além de agentes poluentes e nocivos à saúde humana, são também altamente corrosivos, causando deterioração do forno e dos demais equipamentos e instalações industriais utilizadas no processo. Outra desvantagem desses processos decorre da presença desses sais no resíduo não-metálico gerado após recuperação do metal, também conhecido como borra preta ou “salt cake”. Sem aplicação industrial, esses resíduos são destinados a aterros industriais. Além do custo muito elevado, essa prática apresenta risco ambiental uma vez que os sais contidos nesses resíduos são facilmente lixiviáveis e podem contaminar solos, lençóis freáticos, rios e lagos.

As patentes CA 1255914 e US 4959100, em nome da Alcan International Limited, Canadá, apresentam um método e equipamento para tratamento de borras de metais não-ferrosos, em particular do alumínio, que faz uso de um forno rotativo aquecido por uma chama de gás de alta temperatura. Essas patentes reivindicam um processo que não faz uso de sais fundentes, e que emprega uma tocha de plasma com dois eletrodos, do tipo arco contido. À tocha de plasma é fornecida uma corrente gasosa que, uma vez aquecida, é introduzida no forno para promover a fusão do metal contido na carga nele alimentada. A patente EP 0400925, também em nome da Alcan International Limited, Canadá, apresenta um processo que faz uso essencialmente do mesmo equipamento descrito nas patentes CA 1255914 e US 4959100, porem adaptado para a fusão de sucata contaminada com material orgânico. Esse processo tem por característica a remoção desses contaminantes pelo prévio aquecimento da carga com a tocha de plasma, a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do metal para volatilização do material orgânico, antes que a carga seja aquecida para fusão do metal propriamente dita.

Segundo explicado nas patentes CA 1255914 e US 4959100, as tochas de plasma que podem ser usadas para a realização da invenção nelas reivindicada são como as fabricadas pela empresa Plasma Energy Corporation, EUA. Em um artigo da Alcan International Limited, de autoria de S. Lavoie e J. Lachance, referente à recuperação de alumínio de borras primárias: “Five years of industrial experience with the plasma dross treatment process”, apresentado no “Third International Symposium of Recycling of Metals and Engineered Materials”, Alabama, USA, 12 a 15 de Novembro, 1995, é mencionado também o uso de tochas de plasma fabricadas pela Westinghouse, USA, do tipo Mark IIH. Tanto no caso de um fabricante como do outro, trata-se o tipo tocha de plasma referido de um dispositivo que apresenta as seguintes características: prestar-se ao aquecimento de grandes quantidades de gás nele introduzidos e, por seu intermédio, fornecidos ao processo para aquecimento das paredes do forno e da carga propriamente dita; para que a transferência de calor gás/carga ocorra de forma eficiente, depender do uso de gases diatômicos, a exemplo do ar e do nitrogênio puro; requerer mecanismos de estabilização do arco no seu interior; necessitar do provimento de meios para obtenção de tempos de vida útil dos eletrodos que sejam compatíveis com os processos aos quais se destinam, o que normalmente é obtido pela alimentação do gás na forma de vórtice e/ou uso de mecanismos externos à tocha propriamente dita, a exemplo de campos magnéticos exteriores; e, requerer intensa refrigeração dos eletrodos o que, além de representar risco de explosão em caso da ocorrência de vazamentos, também resulta na perda de rendimento de conversão de energia elétrica em energia térmica contida nos gases aquecidos.

Ainda que o emprego do plasma como forma de aquecimento permita a escolha de uma ampla variedade de composição dos gases utilizados no processo, no caso da geração do plasma pelo uso de tochas de plasma com dois eletrodos contidos que, como descrito acima, prestam-se essencialmente ao aquecimento de grandes volumes de gás, por razões econômicas em se tratando de aplicações industriais de recuperação de metal em fornos rotativos, são empregados o ar atmosférico (ar comprimido) ou nitrogênio puro, como demonstrado pelos exemplos contidos nas patentes CA 1255914 e US 4959100. Um outro motivo para a escolha do ar ou nitrogênio nesse processo, em se comparando com o uso de gases inertes, é que sendo gases diatômicos eles possuem capacidade térmica consideravelmente mais elevada. Essa característica é importante, nesse caso, para tornar eficiente a transferência de energia entre o gás que é aquecido na sua passagem pela tocha de plasma e a carga no interior do forno. O uso do ar como gás de plasma e, por conseqüência, como gás formador da atmosfera do forno resulta na principal limitação técnica do processo objeto das patentes CA 1255914 e US 4959100, em particular no caso do alumínio. O alumínio reage com o oxigênio e, de forma mais moderada, também com o nitrogênio contido no ar, formando respectivamente, óxido de alumínio e nitreto de alumínio. Ambas reações são exotérmicas, sendo a reação do alumínio com o oxigênio a que libera maior quantidade de energia. Ainda que a energia liberada pela oxidação do alumínio contribua para o aquecimento da carga, como reconhecido por Lavoie e Lachance no artigo acima referido, o valor econômico agregado ao alumínio como metal recuperado não justifica a substituição de energia elétrica pela energia resultante da oxidação ou queima do metal. No artigo citado, Lavoie e Lachance informam que, quando o forno é operado com ar comprimido, a oxidação do alumínio livre gera cerca de 125 kWh por tonelada de borra processada. Essa quantidade de energia, segundo informado no artigo, representa entre 40 e 50% da energia total requerida pelo processo. Uma situação similar ocorre em exemplo fornecido na patente US 4877448, de titularidade da empresa Plasma Energy Corporation, EUA. Nesse exemplo, o uso de uma tocha de plasma alimentada com ar comprimido resulta na oxidação de 4,6% do alumínio disponível para ser recuperado, gerando cerca de 40% de energia adicional à energia fornecida pelo aquecimento do ar com a tocha de plasma. Ainda que o método de aquecimento sugerido nas patentes citadas dispense o uso de sais fundentes, uma das suas desvantagens decorre do fato dele, para ser utilizado industrialmente de forma econômica, depender do emprego de gases com elevada capacidade térmica e que tenham baixo custo, mas que invariavelmente reagem com parte do alumínio livre recuperável, reduzindo assim a eficiência do processo. O uso de diferentes gases em diferentes estágios de um ciclo de fusão, como também é sugerido nas patentes CA 1255914 e US 4959100, torna a operação do forno com essa forma de aquecimento consideravelmente mais complexa. Uma outra desvantagem de caráter ambiental resulta do emprego da tocha de plasma alimentada com nitrogênio, combinado com o oxigênio presente no ar ou como gás puro, também reconhecida nas patentes CA 1255914 e US 4959100. Como mencionado anteriormente, o nitrogênio reage com o alumínio líquido para formar nitreto de alumínio. Além de implicar na perda de metal recuperável, o nitreto de alumínio permanecendo no resíduo sólido do processo, durante o manuseio ou descarte desse resíduo, lentamente reage com água (proveniente de umidade do ar ou de intempéries) produzindo amônia, o que é indesejável do ponto de vista ambiental.

As patentes CA 1255914 e US 4959100 também sugerem o uso de tochas de piasma do tipo arco transferido nos respectivos processos. No entanto, elas não explicam como tal transferência de arco pode ser realizada na prática, as condicionantes técnicas de tal realização e nem, tampouco, informam as vantagens decorrentes do seu uso.

As patentes CA 2030727 e US 5245627, em nome da Hydro-Quebec, Canadá, reivindicam processos para o tratamento de borras contendo um metal, tendo em vista a sua recuperação, que se baseiam no aquecimento do material no interior de um forno rotativo por um plasma do tipo arco transferido radiante, estabelecido entre dois eletrodos opostos, um em cada extremidade da cavidade e alinhados com o eixo horizontal de rotação do forno, com menção específica à recuperação do metal contido em borras de alumínio primário.

Como explicado nas patentes CA 2030727 e US 5245627, os dois eletrodos utilizados, fabricados preferencialmente em grafite, podem ambos se deslocar sobre o eixo de rotação do forno, tanto para ajuste do comprimento do arco elétrico como para compensar o desgaste sofrido por eles durante a operação. Com o objetivo de estabilizar o arco no centro da cavidade e ao longo do eixo de rotação do forno, é sugerida a alimentação de um gás de plasma, ainda que em baixa vazão, através de pelo menos um desses eletrodos. Como também é explicada nessas patentes, a principal característica da geometria e forma de geração do arco elétrico entre os dois eletrodos opostos é a de promover o aquecimento das paredes do forno e da carga essencialmente por meio da radiação emanada do arco, na medida que a carcaça do forno se movimenta em torno do arco, com um mínimo de vazão de gás, este totalmente inerte ou não ao alumínio, que é introduzido no formo com o principal objetivo de estabilizar o arco radiante. Também, como explicado nas patentes CA 2030727 e US 5245627, o processo é caracterizado pelo fato do forno de arco de radiação que é usado ter um eixo de rotação com o qual estão alinhados ambos os eletrodos e que permanece horizontal quando o forno está em operação. 0 emprego de um arco elétrico radiante, transferido entre dois eletrodos alinhados com o eixo longitudinal ou de rotação do forno, posicionados sobre o material processado, como é dado a conhecer nas patentes CA 2030727 e US 5245627, permite eliminar as desvantagens associadas com o uso industrial em condições econômicas de uma tocha de plasma alimentada com gás inerte na forma sugerida pelas patentes CA1255914 e US 4959100. Na realidade, o uso de um arco elétrico radiante permite o emprego de uma vazão substancialmente menor de gás inerte, a qual tem o objetivo de estabilizar o arco no eixo do forno. No entanto, esse método apresenta as seguintes desvantagens: risco de quebra dos eletrodos que, uma vez posicionados ao longo do eixo de rotação horizontal do forno estão expostos a choques com partes de grandes dimensões tipicamente são encontradas em borras de alumínio; o emprego de dois eletrodos como sugerido constitui impedimento para que o eixo longitudinal do forno possa ser inclinado durante a operação, o que permitiría aumentar a quantidade de material alimentada para um mesmo volume de cavidade, mas que aumenta o risco de contato de um dos eletrodos com o material processado, e mais facilmente pode ocasionar a sua quebra. A criação de meios para evitar a formação de pontos quentes (“hot spots”) no material em tratamento é uma condição comum observada nos processos que fazem uso tanto de uma tocha de plasma como de um arco elétrico radiante. Esse fato é particularmente mencionado nas patentes depositadas pela Alcan International Limited, CA 1255914 e US 4959100. Assim, observa-se o seguinte procedimento operacional em cada um dos processos anteriormente descritos: no equipamento que faz uso de tocha de plasma do tipo arco contido, a chama em alta temperatura deve ser dirigida para as paredes laterais do forno; no equipamento que faz uso de um arco elétrico radiante, esse arco é estabelecido entre dois eletrodos alinhados com o eixo de rotação do forno, que uma vez posicionado na direção horizontal durante o funcionamento, é desta forma mantido afastado da carga em tratamento evitando o contato desta com os eletrodos e com o próprio arco. A presente invenção tem por objetivo proporcionar um novo processo e equipamento para a recuperação de metais não-ferrosos, presentes tanto nas respectivas sucatas como nas borras que são geradas nos processos industriais que envolvem a fusão dos mesmos, particuiarmente do alumínio e suas ligas, que permite eliminar as desvantagens antes mencionadas. Em particular, são vantagens específicas da presente invenção: proporcionar um processo que não faça uso de sais fundentes; que seja termicamente mais eficiente do que os processos atualmente conhecidos, tanto em relação ao emprego de uma forma mais efetiva de transferência de calor para a carga a ser processada como em relação ao aporte de energia de origem elétrica que seja mais próximo do mínimo necessário ao processo, ou seja, limitado ao suprimento da energia para aquecimento do material até a temperatura de processamento, acrescido apenas daquela que é necessária para compensar perdas inerentes de energia pelas paredes do forno; e, proporcionar um melhor aproveitamento do volume interno do forno, com o aumento da capacidade de carregamento para um dado volume de cavidade. A técnica, apta a processar tanto sucatas metálicas como as borras que são geradas quando o metal ou liga é mantido no estado líquido nas várias operações envolvidas na sua industrialização, que contêm o metal ou liga a ser recuperada, é realizada através das seguintes etapas: 1. Introdução da carga, constituída por material contendo o metal ou liga metálica a ser recuperada, no forno rotativo; 2. Aquecimento do material até uma temperatura acima do ponto de fusão do metal ou liga metálica a ser recuperada; 3. Movimentação do material no interior do forno, induzida pela rotação ou oscilação simples da carcaça do forno, durante e após a etapa de aquecimento; 4. Remoção do metal fundido e separação dos resíduos sólidos; 5. Remoção do material sólido não-metálico residual.

Sem fazer uso de sais fundentes, a invenção tem como novidade o aquecimento da carga até uma temperatura acima da temperatura de fusão do metal ou liga não-ferrosa a ser recuperada (etapa 2) ser realizado por troca de calor substancialmente convectiva, que independe do fornecimento de gás exterior ao processo para efeitos outros que não o controle, quando desejado, da atmosfera interior do forno.

Para tanto, o forno utilizado possui as seguintes características: é constituído por um vaso tampado que possui um eixo de revolução em torno do qual pode ser girado ou simplesmente submetido a um movimento oscilatório; apresenta a possibilidade do eixo de revolução do vaso repousar no plano horizontal ou ser inclinado acima e abaixo desse plano; ser aquecido preferencialmente por meio de um arco convectivo de queima livre, auto-estabilizado e gerado por uma descarga elétrica em corrente contínua que, em função do ajuste do ângulo (a) de inclinação do eixo de rotação do vaso e da quantidade de material nele alimentado, pode ser estabelecido entre um único eletrodo introduzido no forno e a carga nele alimentada ou a parede de fundo do vaso construída de material condutor de eletricidade; preferencialmente, o eletrodo operar como catodo em circuito elétrico em corrente contínua e ser introduzido através da tampa do vaso, segundo um eixo excêntrico ou inclinado em relação ao eixo de rotação do forno, posicionado acima deste, e poder ser deslocado ao longo do seu eixo para ajuste do comprimento do arco.

Outras possibilidades em relação à polaridade do eletrodo e seu posicionamento são: eletrodo operante como anodo em circuito elétrico em corrente contínua; eletrodo operante em corrente alternada sobreposta a uma chama piloto de baixa potência e vazão de gás; posicionamento do eletrodo sobre ou abaixo do eixo de rotação longitudinal do forno.

Empregando tão somente o gás formador da atmosfera interior do forno, uma forte circulação gasosa é induzida por mecanismos que são próprios dos arcos de queima livre auto-estabilizados e alimentados em corrente contínua, que de acordo com a presente invenção é estabelecido entre um catodo na forma de um eletrodo móveUntroduzido no forno e um anodo formado preferencialmente pela própria carga mantida em contato com o fundo do vaso construído em material condutor de eletricidade o qual, por sua vez, está em contato permanente com um eletrodo exterior fixo, através da carcaça de aço do forno.

Em outras palavras, o processo de aquecimento utilizado dispensa a alimentação de qualquer gás exterior, podendo funcionar como tal, ou apenas com um mínimo de vazão do gás introduzido na cavidade do forno com o propósito único e exclusivo de prover uma determinada atmosfera de processo, conforme conveniência. Dependendo da quantidade de material alimentada e da inclinação do eixo longitudinal do forno, pode ocorrer a exposição ao arco do fundo condutor que, nessa condição, pode também atuar como anodo. O aquecimento por transferência de calor predominantemente convectiva, decorrente da circulação dos gases no arco, se dá de forma mais intensa na região de contato do arco com o anodo o qual, na presente concepção é preferencialmente constituído pela carga. Dessa condição resulta a formação de regiões da carga que são mais aquecidas em relação à sua temperatura média, regiões estas que são referidas na literatura como pontos quentes {hot spots). De acordo com as características construtivas e operacionais do equipamento objeto da presente invenção, são criadas condições para que o material aquecidó nessas regiões seja continuamente deslocado, pela ação do movimento de rotação do forno, quer seja em giro completo ou simplesmente oscilante do vaso, proporcionando dessa maneira a homogeneização da temperatura por condução e convecção na fase condensada, ou seja, metal líquido e meio sólido formado_por metal em processo de fusão ou resíduo sólido não-metálico que também pode estar presente na carga.

Ainda que outros materiais possam ser utilizados para a construção do eletrodo, de acordo com a invenção, este é preferencialmente fabricado de grafite, sendo as seguintes as vantagens do uso desse material: a alta resistência do grafite em temperaturas elevadas: dispensa de uso de meios de intensa refrigeração, podendo mesmo não ser submetido a qualquer tipo de refrigeração; apresentar vida útil elevada; simplicidade construtiva e fácil substituição do eletrodo.

Para acentuar o efeito de dissipação da energia que é concentrada na região do anodo, a montagem preferida do eletrodo introduzido no forno é realizada preferencialmente segundo um eixo excêntrico posicionado acima do eixo de rotação do vaso. Comparado com a montagem do eletrodo alinhado com o eixo de rotação do forno, esse arranjo tem a vantagem de induzir o movimento relativo da carga para com a região diretamente atingida pelo sopro do arco.

Na condição do anodo ser o fundo do vaso, como dito anteriormente dependente do ângulo de inclinação do eixo de rotação e da quantidade de carga alimentada no forno, a montagem excêntrica do eletrodo em relação ao eixo de rotação, combinada com a movimentação contínua do vaso, é particularmente vantajosa por fazer com que a região do revestimento condutor diretamente em contato e aquecida pelo sopro do arco descreva uma coroa circular com centro sobre o eixo de rotação do vaso, no caso de giro completo, ou um arco, no caso de oscilação simples. Nesse caso, a região fortemente aquecida pela convecção dos gases que circulam através do arco, pode ser ciclicamente resfriada pelo seu contato com a carga em cada ciclo, sendo que, no início de aquecimento, esse contato se dá principalmente com material sólido e, em estágios mais avançados de aquecimento, com o metal líquido precipitado para o fundo do vaso. Na direção oposta, a carga é aquecida pelo contato cíclico com a região do fundo de maior temperatura, na forma de uma coroa circular ou de um arco.

Em qualquer condição, seja o contato com o arco exercido pela carga ou o fundo condutor, a temperatura média da carga é controlada de forma a não ultrapassar a temperatura de processamento desejado, segundo o controle da potência dissipada no arco elétrico. Concorrem também para a rápida dissipação de energia transferida para a região diretamente em contato como o arco a convecção induzida pelo rotação do vaso no seio do metal líquido e a elevada condução térmica característica dos metais.

Os princípios físicos da formação de arcos livres auto-estabilizados são revistos por S. E. Stenkvist e B. Bowman em "High-Power, Graphite-Cathode DC Arc Plasma - Properties and Practical Applications for Steelmaking and Ferroalloys Processing” em “Plasma Technology in Metallurgical Processing”, Iron and Steel Society, Inc.; 1987, Capítulo 8B, pgs. 103 a 109.

Em particular, a presente invenção recorre ao efeito de bombeamento eletromagnético decorrente da contração do arco que ocorre na sua interface com o catodo, quando do afinamento da extremidade do eletrodo, como por exemplo quando se confere a esta uma geometria cônica.

No que se refere ao tratamento de sucatas, uma sequência particularmente preferida de operações processuais envolve a manutenção de um pé de banho sobre o qual são efetuados um ou mais carregamentos. Desta forma, dependendo da densidade aparente e de outras características que o material a processar possa apresentar, a etapa (1) pode ser repetida após a etapa (3) uma ou mais vezes, até que a quantidade total de carga alimentada em um ciclo de vazamento de metal atinja um valor pré-determinado. Da mesma forma, uma fração do total do metal líquido separado do resíduo sólido não-metálico em um ciclo de vazamento pode ser mantido dentro do forno com a finalidade de mais facilmente promover o aquecimento e fusão do metal contido em novas cargas de material a processar.

Ainda que preferencialmente processe-se sucatas limpas, previamente preparadas e substancialmente desprovidas de matéria orgânica, particularmente em se tratando de sucata contaminada, a repetição de etapas como acima explicado é preferencialmente realizada sobre metal líquido previamente aquecido acima da temperatura média de processo, com a movimentação do vaso para revolvimento da carga, sem que seja estabelecido o arco elétrico enquanto se dá o aquecimento da carga recém introduzida concomitante com a evolução de voláteis. Uma vez que cesse a evolução de fumos, é retomado o aquecimento até uma temperatura programada.

Em qualquer condição de carregamento, o controle do aquecimento se dá pelo conhecimento da quantidade de material alimentada, quantidade prévia de material no interior do forno, determinação da potência dissipada no arco a partir do registro de tensão e corrente do arco e monitoramento da temperatura através de termopares instalados no vaso rotativo, preferencialmente monitorados através de uma sistema de aquisição de dados acoplado a um micro-computador.

Com o objetivo de prover uma atmosfera de processo substancialmente inerte em relação ao metal a ser recuperado, principalmente durante as etapas de fusão e separação do metal, um gás que não reaja com o metal, preferencialmente gás argônio, pode ser introduzido na câmara do forno, internamente através do eletrodo por um orifício axial, ou em qualquer outra região dessa câmara. Da mesma forma, dependendo do material processado, da etapa e do efeito de processamento desejado, outros gases poderão ser introduzidos na câmara do forno, como nitrogênio, hidrogênio, metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxigênio, ar, ou uma mistura destes.

Apesar das temperaturas elevadas do gás que é projetado pelo arco, quer sobre a carga, quer sobre as paredes de fundo do forno, o controle da temperatura média do processo, que no caso do tratamento de sucatas e borra de alumínio e suas ligas pode se situar entre 700 °C e 1000 °C, se dá pela moderação da potência dissipada no arco, controlada de forma independente pelo ajuste de corrente e tensão do arco em função da temperatura medida, preferencialmente de forma contínua na parede lateral do forno.

Providos os meios para o controle da atmosfera de processo, a exemplo da inibição de entrada de ar atmosférico pela selagem apropriada da tampa do vaso ou provimento de uma pressão interna ligeiramente positiva pela alimentação de um gás inerte como o argônio, uma vez que essa atmosfera é substancialmente desprovida de gases capazes de reagir com o metal, como por exemplo o nitrogênio e do oxigênio no caso do alumínio, e de substâncias voláteis que possam evoluir durante o aquecimento da carga, o estabelecimento de arco com a carga não é motivo de preocupação como a manifestada na descrição de outros processos. Ao contrário, nos termos da presente invenção, esse recurso constitui-se num eficiente mecanismo através do qual, pelo simples controle da intensidade de corrente elétrica imposta ao arco por uma fonte de potência, grandes quantidades de calor podem ser rápida e eficientemente transferidas diretamente para a carga. Como anteriormente explicado, tanto no caso de cargas com elevado teor de metal livre, como é a situação das sucatas, como em cargas com considerável quantidade de óxido, como é caso das borras, a dissipação da energia aportada pelo material temporariamente localizado na região de incidência do arco é realizada em conseqüência da movimentação de giro contínuo ou alternado do vaso. A presente invenção permite a eliminação de problemas identificados tanto nos processos que utilizam a energia liberada pela queima de combustíveis fósseis como forma de aquecimento do forno e carga, como nos processos que utilizam aquecedores de gás a plasma ou arcos elétricos radiantes para essa mesma finalidade.

Em relação aos processos nos quais os fornos de refusão são aquecidos por queimadores de gás ou óleo, a presente invenção proporciona um processo para recuperação e reciclagem de metais em forno rotativo ou oscilante menos poluente, uma vez que o modo de aquecimento proposto permite o estrito controle da atmosfera de processo e, desta forma, dispensa o uso de sais fundentes.

Em relação aos processos que utilizam aquecedor de gás a plasma, a presente invenção proporciona um processo para recuperação e reciclagem de metais não-ferrosos em forno rotativo ou oscilante com as seguintes vantagens: (a) considerável redução do volume de gás utilizado no processo, visto que os volumes de gás de processo necessários à operação de um aquecedor de gás a plasma são consideravelmente maiores do que aquele que é necessário no caso de uso de um arco convectivo; (b) o emprego de menores volumes de gás resulta diretamente na redução de efluentes gasosos que têm que ser tratados antes de serem lançados na atmosfera; (c) o melhor controle da atmosfera que é proporcionado pelo uso efetivo de gases nobres, a exemplo do argônio, ou da não utilização de gases alimentados no processo, resulta em menores índices de perdas metálicas por reações, como de nitretação que ocorre entre o alumínio e o nitrogênio quando este último é usado como gás de plasma e, da mesma forma, por oxidação quando o ar atmosférico é usado com a mesma finalidade.

Torna-se evidente a vantagem do método de aquecimento por arco convectivo, proposto na presente invenção, sobre o método de aquecimento por tocha de plasma, quanto ao maior rendimento metálico que pelo seu uso pode ser obtido, uma vez que o aquecimento da carga por arco convectivo pode facilmente se realizado de forma rápida e efetiva tão somente pelo uso de energia elétrica, sem recorrer à energia liberada pela queima de parte do metal recuperável como ocorre quando a tocha de plasma de arco contido é operada com ar.

Em relação ao processo no qual o forno de refusão é aquecido com arco radiante estabelecido entre dois eletrodos sobre o eixo de rotação do forno, a presente invenção apresenta as seguintes vantagens: (a) proporciona um processo para recuperação e reciclagem de metais em forno rotativo ou oscilante com modo de aquecimento mais eficiente, uma vez que o princípio de arco convectivo utilizado permite a direta transferência de calor do arco para a carga; (b) a formação do arco elétrico convectivo, a partir de um único eletrodo posicionado sobre o material processado, permite que se opere o forno com o seu eixo de rotação inclinado, com a abertura de carga posicionada acima da linha horizontal, com substancial redução de risco de quebra de eletrodo causada pelo ocasional contato deste com o material processado; (c) a inclinação do eixo de rotação do forno durante a operação, posicionando o eletrodo acima do material processado permite aumentar a capacidade de carga para um mesmo volume de cavidade, desta forma permitindo o aumento de produtividade sem necessidade de equipamento de maiores proporções e, por conseguinte, de custo mais elevado. O aquecimento de fornos rotativos com queimador de óleo ou gás ou com tocha de plasma baseia-se principalmente em troca de calor convectiva que, para ser realizada com eficiência, depende que haja um período mínimo de residência dos gases quentes no interior do forno. Na prática, isto significa que uma considerável fração do volume da cavidade do forno deve ser mantida livre, limitando desta maneira a capacidade de carregamento da cavidade com o material a ser processado. No caso do uso de um arco elétrico transferido entre dois eletrodos posicionados no eixo do forno e acima da carga, como é caso do processo introduzido pelas patentes CA 2030727 e US 5245627, cujo mecanismo predominante de troca de calor é a radiação do arco, uma vez que por razões operacionais o forno tem que ser mantido com seu eixo longitudinal fixo na direção horizontal durante o aquecimento e revolvimento da carga no seu interior, uma fração ainda mais reduzida do volume total da cavidade do forno pode ser disponibilizada para carregamento com material.

No caso do processo objeto da presente invenção, o fato da transferência de calor ser predominantemente convectiva e, na prática, poder ser realizada sem a introdução de qualquer gás no interior do forno, não há limitações como tempos mínimos de residência ou quanto à inclinação do eixo de rotação, resultando assim em capacidades de carregamento que podem ser substancialmente superiores aos processos anteriores. Principalmente em se tratando de materiais com elevado teor de metal livre, como é o caso da maioria das sucatas que são previamente preparadas antes do seu tratamento, para um mesmo volume de cavidade a melhor ocupação deste permite ganho de produtividade em relação aos outros métodos de aquecimento disponíveis.

Apesar da perda parcial do efeito de revolvimento da carga, resultante de maiores inclinações do eixo longitudinal do forno acima da direção horizontal, concorrem favoravelmente ao processo da presente invenção os seguintes fatos: a diminuição em importância do efeito de revolvimento na medida em que o teor de metal livre presente na carga aumenta; o fato da transferência de calor ocorrer diretamente para a carga na medida em que a inclinação do eixo longitudinal do forno aumenta; alta taxa de transferência de calor, controlada pelo ajuste da intensidade da corrente do arco, que contribui para a mais rápida formação de um grande volume de metal líquido, favorecendo tanto a consolidação do banho metálico como um todo como a transferência de calor no seio da carga de forma mais rápida e eficiente pela condução e convecção em meio líquido.

Uma descrição detalhada do equipamento do "Processo e Equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas", é feita com base nos seguintes desenhos, que incorporam os elementos preferidos, mas não limitativos, da invenção: - A Figura 1 é uma vista em elevação de um forno rotativo com seu eixo de rotação posicionado na direção horizontal; - A Figura 2 mostra um corte ilustrativo de uma forma de construção do vaso (1), adequado à realização da presente invenção; - A Figura 3 é uma vista em elevação de um forno rotativo em posição de operação com seu eixo de rotação inclinado de um ângulo (a) acima da direção horizontal, com indicação do arco estabelecido entre o eletrodo (3) eo fundo do vaso (1); - A Figura 4 é um vista em elevação de um forno rotativo em posição de operação com seu eixo de rotação inclinado de um ângulo (a) acima da direção horizontal, com indicação do arco estabelecido entre o eletrodo (3) e a carga (29); - A Figura 5 é uma vista em elevação de um forno rotativo com seu eixo de rotação inclinado abaixo da direção horizontal, com a tampa (2) aberta, em posição de descarregamento de resíduo sólido não-metálico (23); - A Figura 6 é uma vista frontal do forno com ilustração de uma montagem preferencial do eletrodo externo fixo (20), em contato com a carcaça metálica através do aro (16); - A Figura 7 é um desenho esquemático dos possíveis posicionamentos da estrutura (5) sobre a qual se apoia o forno; sendo a seguinte numeração indicativa dos elementos: (1) Vaso; (2) Tampa; (3) Eletrodo, (4) Eixo; (5) Estrutura; (6) Mancai; (7) Roda dentada; (8) Canal; (9) Estrutura; (10) Carro móvel; (11) Duto de exaustão; (12) Estrutura articulada; (13) Atuador hidráulico; (14) Atuador hidráulico; (15) Refratário condutor de eletricidade; (16) Aro de aço - pista de rolamento; (17) Aro de aço - pista de rolamento; (18) Material refratário; (19) Blocos condutores; (20) Eletrodo fixo; (21) Roletes; (22) Caçamba; (23) Resíduo; (24) Lingoteiras; (25) Coifa de exaustão de gases; (26) Carcaça de aço; (27) Calha; (28) Cavidade do forno; (29) Carga; (30) Válvula; (31) Base de apoio da estrutura articulada; (32) Articulação frontal; (33) Articulação posterior; (34) Abertura circular; e (a) Ângulo de inclinação. O equipamento da presente invenção é composto por um vaso (1) com tampa (2) selada, montado sobre uma base esquematicamente representada na Fig. 7, formada por uma estrutura (5) de aço de dois lances (5a e 5b) articulados de forma a permitir a elevação e abaixamento do eixo de rotação do vaso (1) em grande ângulo (α), que pode variar entre -60 e +60 graus, sem que para tanto todo o conjunto tenha que ser substancialmente elevado do nível do solo. Quando em repouso, com o eixo de rotação do vaso na posição horizontal e os lances (5a e 5b) da estrutura perfeitamente encaixados um no outro, como indicado na Fig. 7 (b), essa montagem da base permite que a superfície inferior do vaso fique consideravelmente próxima do nível do solo. Como mostrado na Figura 7(d), a movimentação simultânea dos lances da estrutura (5a e 5b) mediante o acionamento dos dois atuadores hidráulicos (13 e 14), permite o posicionamento do forno em diferentes ângulos (a) e elevações acima do solo, o que particularmente conveniente durante as operações de vazamento de metal e remoção de resíduo sólido não-metálico do interior do forno. O vaso (1), como mostrado na Fig. 2, consiste de uma carcaça de aço (26) com seção circular, internamente revestida com material refratário (18) compatível com o material processado e as temperaturas de processo. O fundo do vaso (1) é revestido adicionalmente com refratário condutor de eletricidade (15), o qual é mantido em contato com a carcaça de aço (26) através de blocos condutores (19) e, por conseguinte, com o eletrodo externo fixo (20) através de uma pista de rolamento ou de contato (16), como mostrado na Fig. 6. Essa montagem garante tanto o contato elétrico do fundo condutor (15) do vaso, como o perfeito aterramento da carcaça do forno, necessário sobretudo para segurança operacional. A parede de fundo (15) do vaso (1) condutora de eletricidade pode ser constituída por um ou mais blocos monolíticos ou por uma composição de tijolos de grafite ou de uma composição obtida pela mistura de material refratário e carbono na forma de piche ou grafite previamente queimados ou não, ou obtida pela aplicação de uma massa de socar, ou ainda constituída por uma composição de qualquer desses materiais. O vaso (1) possui um eixo de simetria longitudinal, ou eixo de rotação, no qual são alinhados os centros de dois aros de aço carbono (16 e 17) que são fixados no lado externo da carcaça (26) e, distanciados entre si, servem para que o vaso (1) seja apoiado sobre dois pares de roletes (21), sendo um frontal de trabalho e um posterior de segurança, cuja montagem típica é mostrada na Fig. 6.

Um eixo (4) flangeado na extremidade de fundo do vaso (1) serve para transmissão de movimento de rotação ao vaso (1) por meio de uma roda dentada (7) e para apoio do vaso (1) sobre um mancai (6) traseiro, como mostrado na Fig. 1. O movimento de rotação ou alternado do vaso (1) é realizado por uma transmissão por correntes ou engrenagens, acionada por um sistema de transmissão de potência que pode ser elétrico ou hidráulico, com recursos para ajuste contínuo do giro do forno (1) entre 0 e 20 rotações por minuto, e recursos para reversão do sentido de rotação ou, simplesmente, para prover o movimento alternativo sem giro completo do vaso (1). A introdução de material a processar e descarga de resíduo sólido não-metálico do interior do forno são realizadas através da abertura circular (34) frontal do vaso (1). Para vazamento de metal líquido, o vaso (1) é dotado preferencialmente com um canal (8) executado através da parede refratária, como pode ser visto na Fig. 2. Como mostrado na Fig. 3, a tampa selada (2) dessa abertura, montada sobre uma estrutura articulada (12), possui uma cavidade interna que é revestida com material isolante térmico e provida de uma abertura de exaustão de gases e voláteis na sua parte superior. O duto de exaustão (11) é preferencialmente dotado com uma válvula (30) do tipo borboleta que permite a regulagem da pressão interna em valores ligeiramente positivos mesmo com a injeção de pequenas vazões de gás no interior do forno, quando desejado. Um orifício preferencialmente excêntrico na parte frontal da tampa (2) permite a passagem do eletrodo (3).

Os roletes (21) e o mancai (6) são apoiados sobre o lance estrutural (5a), o qual é movimentado pelo atuador hidráulico (13) em torno do ponto de articulação (B) para a elevação do eixo de rotação do vaso (1) acima do plano horizontal. Com o cilindro hidráulico (13) recuado, o avanço da haste do atuador hidráulico (14) promove a elevação de todo o conjunto em torno do ponto de articulação (A), promovendo a elevação do fundo do vaso (1), ou seja, o posicionamento do eixo de rotação do vaso (1) abaixo do plano horizontal, em posição de descarregamento de resíduo sólido do interior do vaso (1), como pode se visto na Fig. 5.

Para ajustes da inclinação do vaso (1) em pequenos ângulos (a) e menores quantidades de carga (29) contida no seu interior, o arco elétrico convectivo pode ser estabelecido entre o eletrodo (3) e o fundo condutor (15) como representado na Fig.3. Para ajustes em grandes ângulos (a) e maiores quantidades de carga (29), o arco pode ser estabelecido entre o eletrodo (3) e a própria carga (29), como representado na Fig. 4.

Nas montagens indicativas da formação do arco convectivo (Figs. 3 e 4), o eletrodo (3) é posicionado ao longo de um eixo paralelo e por sobre o eixo longitudinal de rotação do vaso (1). Como mostrado na Fig. 1, o eletrodo (3) pode ser movimentado longitudinalmente pela fixação da sua extremidade externa ao vaso (1) sobre um carro móvel (10) guiado sobre uma estrutura (9), que por sua vez é presa à estrutura de apoio da tampa (12). As formas de estabelecimento do arco convectivo no interior da cavidade do forno incluem as seguintes alternativas: estabelecimento do arco entre o eletrodo (3) e a parede de fundo da cavidade (15); e entre o eletrodo (3) e a carga (29) introduzida no forno, como pode ser visto nas Fig. 3 e 4.

Numa configuração particularmente vantajosa da presente invenção, o eixo longitudinal do eletrodo (3) é deslocado, paralelamente ou com inclinação, em relação ao eixo de rotação do vaso (1). Como resultado da rotação do vaso em torno do seu eixo longitudinal, esta montagem permite que, uma vez que o arco seja dirigido para a parede do fundo do vaso, a qual passa a funcionar como anodo, o contato do arco descreva uma coroa circular com centro no eixo de rotação do vaso (ou na forma de um arco, caso a movimentação do vaso não se dê na forma de giro completo). Isso faz com que a parede do fundo entre ciclicamente em contato com a carga e possa assim mais facilmente dissipar o intenso calor a ela transferido pela ação convectiva do arco.

Um orifício perfurado ao longo do eixo longitudinal do eletrodo (3) permite a introdução de gás com a finalidade de purgar a atmosfera interior da cavidade e assim propiciar uma atmosfera substancialmente não reativa. O forno (1) pode ser pré-aquecido com uma tocha de combustão, utilizando para tanto combustível fóssil ou, preferencialmente, com o próprio arco transferido do eletrodo (3) para uma carga de carvão vegetal ou do próprio material processado. O carregamento inicial, com carvão vegetal ou material a ser processado, destina-se a prover proteção do material condutor do fundo (15) do vaso. No caso de uso de carvão vegetal como carga de partida do forno, uma vez completado o aquecimento até uma temperatura próxima da temperatura de operação, ele pode ou não ser removido antes que seja efetuado o primeiro carregamento com o material a processar. O processo se inicia com a introdução de material a ser tratado no interior da cavidade do forno. Dependendo da natureza do material, este pode ou não ser submetido a um período de aquecimento pela simples troca de calor com as paredes do forno sem o uso do arco elétrico, e com o forno mantido em rotação ou em simples movimento alternativo. Esta prática aplica-se a cargas que apresentem algum teor umidade e/ou de material orgânico, e tem como objetivo promover a sua remoção pelo aquecimento e volatilização antes que o arco elétrico possa ser estabelecido, evitando assim reações indesejadas de alta temperatura que possam consumir metal recuperável. A seguir, o material é aquecido pela aplicação direta do arco elétrico convectivo, alimentado em tensão e corrente a partir de uma fonte de potência, até que seja adicionada uma dada quantidade de energia compatível com a temperatura de processo, quando o arco pode ser extinto e a movimentação do vaso mantida para que a carga continue a ser revolvida para homogeneização de temperatura e conclusão da separação das fases líquida e sólida. Havendo ou não a etapa de aquecimento para eliminação de voláteis, com exceção do instante de estabelecimento do arco que se dá pela aproximação do eletrodo até encontrar a carga, o forno é sempre mantido em movimento de rotação contínua ou, simplesmente, de oscilação, em rotação que pode variar entre 0 e 20 rotações por minuto. Uma vez concluída esta etapa, cujo tempo de duração é definido pela prática de processamento de cada material, procede-se ao vazamento do metal para o interior de lingoteiras (24) ou, alternativamente, para o interior de panela para posterior transferência, como mostrado na Fig. 1. Principalmente, sendo o caso de tratamento de sucatas, dependendo do teor de metal contido e/ou havendo pouca formação de resíduo sólido não metálico, parte do material pode ser deixado no interior do forno para receber material de uma nova carga. Havendo formação de quantidade razoável de resíduo sólido não-metálico no interior da cavidade, num único ou em múltiplos ciclos de carregamento, uma vez concluído o vazamento do metal recuperado, o resíduo é despejado para o interior de caçambas pela inclinação do eixo do forno abaixo da linha horizontal, sendo que para essa operação pode ser utilizada uma calha especial (27) para condução do resíduo (23) para o interior de uma caçamba (22), como mostrado na Fig. 5.

Da mesma forma, no caso de sucatas de baixa densidade, múltiplos carregamentos dentro de um mesmo ciclo podem ser necessários até que seja atingida a capacidade máxima de carga do forno. Neste caso, a inclinação do forno pode ser progressivamente aumentada em ângulo (a) acima da linha horizontal, na medida em que novas cargas vão sendo adicionadas.

Embora a invenção tenha sido descrita e exemplificada com particularidades neste relatório, ficará claro para os versados na técnica que variações e alterações poderão ser obtidas sem fugir todavia ao alcance da invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas contendo as etapas de carregamento de sucata ou borra a ser processada; aquecimento da carga (29) e fusão do metal; revolvimento da carga aquecida; vazamento do metal líquido e esvaziamento da cavidade do forno, caracterizado por o aquecimento da carga (29) ou resíduos até uma temperatura acima da temperatura de fusão do metal ou liga não-ferrosa a ser recuperada ser realizado por meio de um arco convectivo de queima livre, em que o arco convectivo de queima livre ser auto-estabilizado e gerado por uma descarga elétrica em corrente contínua; poder ser estabelecido entre um único eletrodo (3) introduzido no forno e a carga (29) nele alimentada, ou a parede de fundo do vaso construída de matéria condutor de eletricidade.

2 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o independer do fornecimento de gás exterior ao processo para manutenção de ambiente inerte.

3 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por poder dispensar a utilização de sais fundentes.

4 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado por o eletrodo (3) operar como cátodo e poder ser deslocado ao longo de seu eixo (4) para ajuste do comprimento do arco.

5 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado por o anodo ser constituído peia carga (29) ou resíduo metálico alimentado, ou a parede de fundo do vaso construída de material condutor de eletricidade.

6 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas, de acordo com as reivindicações 1, 3, 4, e 5, caracterizado por se processar cargas (29) ou resíduos contaminados com material orgânico sem que seja estabelecido o arco convectivo enquanto se dá o aquecimento de carga (29) concomitante com a formação e eliminação de voláteis.

7 - Processo para tratamento de cargas ou resíduos de metais não-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por na formação inicial ou recuperação da atmosfera, dependendo do material processado, da etapa e do efeito de processamento desejado, gases poderão ser introduzidos na câmara do forno, como gases nobres, nitrogênio, hidrogênio, metano, monóxido de carbono dióxido de carbono, oxigênio, ar, ou uma mistura destes.

8 - Equipamento para tratamento de cargas ou residuos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, caracterizado por ser um forno rotativo composto por um vaso com tampa selada por onde penetra um eletrodo (3) formador de arco convectivo de queima livre, e montado sobre uma base articulada que permite a elevação ou o abaixamento do seu eixo de rotação em relação ao plano horizontal

9 - Equipamento para tratamento de cargas ou residuos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o vaso consistir de uma caraça de aço com seção circular ou na forma de um polígono regular, internamente revestida com material refratário (18) compatível com o material processado e as temperaturas de processo; e seu fundo ser revestido adicionalmente com refratário condutor de eletricidade, o qual é mantido em contato com a carcaça metálica (26) através de blocos condutores e com um eletrodo externo (20) fixo através de uma pista de rolamento ou de contato garantido tanto o contato elétrico do fundo condutor do vaso como o perfeito aterramento da carcaça do forno.

10 - Equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o vaso possuir um eixo de simetria longitudinal, ou eixo de rotação, no qual são alinhados os centros de dois aros metálicos que são fixados no lado externo da carcaça e, distanciados entre si, servem para que o vaso seja apoiado sobre dois pares de roletes, um frontal de trabalho e outro posterior de segurança; um eixo flangeado na extremidade de fundo do vaso para transmissão de movimento de rotação ao vaso por meio de uma roda dentada e para apoio do vaso sobre um mancai traseiro.

11 - Equipamento para tratamento de cargas ou residuos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado por o movimento de rotação ou alternado do vaso ser realizado por uma transmissão por correntes ou engrenagens, acionada por um sistema de transmissão de potência elétrico ou hidráulico, com recursos para ajuste continuo do giro entre 0 e 20 rotações por minuto, e recursos para reversão do sentido de rotação ou, simplesmente, para prover o movimento alternativo sem giro completo do vaso.

12 - Equipamento para tratamento de cargas ou residuos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado por o vaso possuir uma abertura circular (34) frontal para introdução e descarga de material e, preferencialmente, um canal executado através da parede refratária para vazamento de metal liquido.

13 - Equipamento para tratamento de cargas ou residuos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a tampa selada, que fecha a abertura circular (34) frontal, ser montada sobre uma estrutura articulada para movimentação; possuir uma cavidade interna revestida com material isolante térmico e provida de abertura de injeção de gás e ou exaustão de gases e voláteis, preferencialmente dotada de válvula gue permita a regulagem da pressão interna; e um orificio preferencialmente excêntrico na parte frontal da tampa que permita a passagem do eletrodo (3).

14 - Equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, nas montagens da formação do arco convectivo, o eletrodo (3) ser posicionado ao longo de um eixo paralelo ou inclinado em relação ao eixo longitudinal de rotação do vaso e poder ser movimentado longitudinalmente pela fixação da sua extremidade externa sobre um carro móvel guiado sobre uma estrutura presa à estrutura de apoio da tampa (2).

15 - Equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com as reivindicações 8 e 14, caracterizado por as formas de estabelecimento do arco convectivo de queima livre, auto-estabilizado e gerado por uma descarga elétrica em corrente contínua no interior da cavidade do forno incluírem as alternativas do arco ser transferido entre o eletrodo (3) e a parede de fundo da cavidade ou entre o eletrodo (3) e a carga (29) introduzida no forno.

16 - Equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com as reivindicações 8 e 13, caracterizado por a formação da atmosfera do vaso poder ser realizada através da injeção de gás através de uma abertura na tampa (2) selada ou um orifício perfurado ao longo do eixo longitudinal do eletrodo (3) .

17 - Equipamento para tratamento de cargas ou resíduos de metais nâo-ferrosos e suas ligas, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os roletes e o mancai do forno rotativo serem assentados sobre uma base composta por dois lances estruturais movimentados por atuadores hidráulicos em torno de dois pontos de articulação, um para a elevação do eixo de rotação do vaso acima do plano horizontal para carregamento e operação de fusão e outro para a elevação do fundo do vaso posicionando o eixo de rotação abaixo da linha horizontal, em posição de descarregamento.