BRPI0409830B1 - método para o tratamento de alumìnio em um forno. - Google Patents

Description

MÉTODO PARA O TRATAMENTO DE ALUMÍNIO EM UM FORNO

A presente invenção refere-se a um método para o tratamento de alumínio em um forno, em que ao menos um material contendo alumínio e, opcionalmente, um ou mais sais e/ou escória e/ou refugo reciclado é introduzido no forno, este material é fundido por meio da entrada de calor usando ao menos um queimador suprido com oxidante e com combustível, de modo a obter alumínio fundido, opcionalmente coberto com uma escória, compreendendo alumínio em particular e a concentração de monóxido de carbono (COm) e/ou de hidrogênio (H2m) na atmosfera do forno ou nos gases da fornalha que saem do forno é medida.

No campo da fusão de alumínio secundário, isso é realizado em um forno rotativo ou em um forno de reverberação. Embora este método de fusão possa ser contínuo, a fusão é usualmente realizada em lotes: os materiais são carregados no forno em um ou mais ciclos sucessivos antes de o metal fundido ser despejado em seu local de uso. Para esta finalidade, o metal fundido tem que ter uma temperatura de cerca de 740°C. Acima de 750°C, a taxa de oxidação do alumínio fundido aumenta consideravelmente, quase exponencialmente.

Durante um ciclo de fusão, é possível distinguir primeiro o período inicial, quando os materiais são sólidos, permitindo a absorção de uma grande quantidade de calor, sendo que o alumínio funde a cerca de 660°C.

A despeito do tipo de forno usado, a existência de uma escória ou "refugo" é observada na superfície do metal líquido, sendo que a dita escória ou refugo é uma mistura de sais (se os sais forem usados) , óxido de alumínio e alumínio aprisionado no óxido.

Esta escória ou refugo representa uma quantidade de metal perdido ou oxidado também chamado "perda na ignição" que representa uma perda de material não desprezível para o produtor de alumínio, e que deve ser minimizada para aumentar a rentabilidade do método de fusão. Para reduzir esta oxidação, conhece-se como manter a temperatura do alumínio fundido a um valor inferior a cerca de 750°C. No entanto, este método é empírico, porque podem aparecer pontos quentes na superfície, causando oxidação local.

Outras soluções conhecidas tentam impedir a oxidação por meio da redução do contato da superfície do metal com um oxidante.

Assim, o documento JP 53-227706 propõe usar a medição dos teores de CO e de H nos gases de queima para assegurar que, em um forno de fusão para metal não ferroso, os queimadores instalados operem de modo sub-estequiométrico em uma faixa de razões de taxa de fluxo de oxidante e taxa de fluxo de combustível entre 95 e 100%.

O documento EP 962 54 0 descreve um método de combustão para a fusão de um metal em um forno, em que um gás rico em oxigênio é enviado para o forno, acima da chama de um queimador, em contato com o metal líquido.

O queimador, que opera em modo sub-estequimétrico,

produzir uma chama redutora que forma uma proteção entre o gás rico em oxigênio e a superfície do metal fundido.

O documento US 5 563 903 descreve um método em que um gás inerte ou redutor forma uma proteção entre a superfície fundida do alumínio e uma zona de combustão localizada na parte superior do forno.

O documento 3 759 702 descreve um método em que a fusão acontece inicialmente a ar aberto, com um queimador se movendo acima da superfície dos materiais a serem fundidos. A chama do queimador é levemente sub- estequiométrica, sendo assim redutora.

Todos os métodos dão resultados aproximados e são aplicados por toda a duração da fusão e não apenas quando existe um risco de oxidação do alumínio, porque este conhecimento até o momento, tem faltado a alguém versado na técnica.

O método, de acordo com a invenção, serve para solucionar o problema apresentado e para reduzir a formação de óxidos de alumínio.

Ele é caracterizado pelo fato de que o oxidante fornecido a pelo menos um queimador compreende mais de 10% por volume de oxigênio, de preferência, pelo menos 21% por volume de oxigênio e pelo fato de que o método compreende uma fase final de redução da oxidação do alumínio durante a qual a taxa de fluxo do oxidante é substancialmente constante, enquanto a taxa de fluxo do combustível injetado em pelo menos um queimador é selecionada de acordo com a concentração de monóxido de carbono de óxido de metal (COmo) e/ou hidrogênio de óxido de metal (H2mo) na atmosfera ou gases de queima ou vice versa, sendo que esta concentração de monóxido de carbono de óxido de metal (COmo) e/ou hidrogênio de óxido de metal (H2mo) é calculada como a diferença entre a concentração das espécies medida ( (COm) e/ou (H2m) ) e a concentração de espécies CO ou H2 intrínsecas causada pela combustão do combustível e do oxidante, incluindo as entradas de ar, no forno com o dito pelo menos um queimador, mas na ausência de uma carga. (A concentração de CO e de H2 intrínseca, obviamente, tem que levar em conta, por um lado, a combustão do combustível co o oxidante fornecido ao queimador, mas também com o oxidante que entra no forno via entradas de ar no dito forno e que reage com o dito combustível).

De preferência, o oxidante compreende mais do que 88% por volume de O2, de preferência, mais do que 95% por volume de O2. Mais preferivelmente, o oxidante é oxigênio industrialmente puro.

0 combustível pode ser qualquer hidrocarboneto ou um óleo combustível leve ou pesado (com um sistema de pulverização de óleo combustível adequado no queimador): gás natural, metano, propano, etc., são usados de preferência. A razão volumétrica entre oxigênio e combustível é mantida entre 1 e 5, de preferência, entre1,5 e 3.

De acordo com uma variante da invenção, a concentração de monóxido de carbono de óxido de metal (COmo) e/ou hidrogênio de óxido de metal (H2mo) é mantida substancialmente constante em toda esta fase de oxidação redução a um valor entre 1% e 8% por volume, de preferência, entre 2% e 5% por volume e, mais preferivelmente, de cerca de 3% por volume.

Em geral, a fase de oxidação redução é precedida por uma fase de combustão de hidrocarboneto durante a qual substancialmente todos os compostos orgânicos presentes no material são destruídos por pirólise, de preferência (mas não necessariamente) seguida por uma fase de estabilização. De preferência, a fase de combustão de hidrocarboneto termina quando o valor de (COm) estabiliza no valor do ponto de definição imposto, enquanto que a fase de estabilização acontece a uma concentração constante (COm) e concentração de oxigênio no oxidante que também é substancialmente constante. (A fase de estabilização, se houver, corresponde a uma fase durante a qual os materiais sólidos ainda não estão completamente fundidos, mas todos os compostos orgânicos foram destruídos).

A fase de oxidação redução de alumínio termina com a reintrodução de uma nova carga de material contendo alumínio no forno ou pelo despejamento de alumínio líquido em seu ponto de uso.

0 material contendo alumínio, de acordo com a invenção, pode ser em particular, por exemplo, alumínio em lingotes, aparas do funcionamento do torno em partes de alumínio, latas de bebidas e de conservas, lixo, escória da produção, refugo, escória contendo alumínio e, em geral, qualquer material que contenha alumínio. A invenção,

obviamente, também se aplica a fornos que retêm a temperatura para o alumínio líquido.

A invenção será melhor entendida a partir das modalidades a seguir, que não são limitantes, junto com as figuras que representam:

- a Figura 1, uma vista esquemática de um forno com um único queimador mostrado, análise dos gases de combustão e controle do queimador;

a Figura 2, um gráfico esquemático das concentrações de CO e H2 como uma função do tempo durante duas fusões sucessivas de alumínio em um forno rotativo, de acordo com a técnica anterior, sem regulação de (CO) e/ou (H2) .

- a Figura 3, um gráfico explicando as variações em (CO) e/ou (H2) como uma função do tempo, ilustrando as três fases (ou sub-fases) do método, de acordo com a invenção;

- a Figura 4, uma curva de variação das concentrações de monóxido de carbono medido (COm) , do monóxido de carbono de óxido de metal e de monóxido de carbono intrínseco do queimador associado ao forno, mas na ausência de metal durante a fase final de cada fusão de alumínio, como uma função da razão volumétrica 02/NG no queimador.

A Figura IA é uma vista esquemática de um forno 1 (em um corte transversal) e o sistema de controle de acordo com a invenção e a Figura IB mostra um detalhe do sistema de controle (exemplo).

Um queimador 10 gera uma chama 2 que aquece e funde o metal 3, em forma líquida. Os gases de combustão 4 que saem do forno 1 e que são produzidos pela combustão, particular do queimador, são descarregados via o duto 18, em que os detectores 5 e 6 de CO e/ou de H2 (conhecidos em si) são colocados respectivamente para a medição da concentração de CO e/ou de H2 nos ditos gases de combustão. A indicação de cada um dos detectores 5 e 6 é transmitida via linha de conexão para uma unidade de controle 8, cuja operação é explicada abaixo. 0 queimador 10 é suprido, respectivamente, com o oxidante 13 e combustível 14 via válvulas controladas 12 e 11 (fluxímetros de massa, por exemplo), respectivamente para entrega de uma taxa de fluxo adequada de oxidante e de combustível ao queimador. Esta taxa de fluxo é controlada pelo dispositivo de controle 8, via linha de conexão 15. As linhas de conexão 17 e 16 transmitem a medição da abertura das válvulas 12 e 11 para o sistema de controle 8, que também recebe dados sobre a temperatura do metal fundido 3 via um sensor. Conforme é mostrado na Figura 1B, o sistema de controle 8 compreende o ajuste do ponto de definição da concentração de CO (e/ou H2) .

De acordo com se a medição da concentração de CO e/ou H2 transmitida pelos sensores 5 e/ou 6 para o dispositivo de controle 8 é mais alta ou mais baixa do que o dito ponto definido, o dispositivo gera um sinal de controle, via conexão 15, para as válvulas controladas 12 e 11 que regulam a injeção de oxidante 13 e de combustível 14 para obter uma diminuição ou um aumento na concentração de monóxido de carbono e/ou de hidrogênio nos gases de combustão. 0 sistema de controle 8 é descrito com mais detalhes na Figura IB. Ele compreende uma memória de leitura 40, em que a concentração intrínseca (CO) e/ou de H2 no queimador e/ou no forno são registradas. A tabela destes valores corresponde às diversas razões entre oxidante e combustível e às diversas capacidades do queimador, para o forno usado (entradas de ar) . A memória .40 pode ser lida pelo processador 41 que também recebe dados sobre a potência P do queimador usado via conexão 43 e sobre a razão entre oxidante e combustível (razão 02/NG) via conexão 42. Os dados de controle para as válvulas ou fluxímetros 13, 14, são enviados do processador 41 via conexão 44 e linha de controle 15.

A operação destes sistema de controle e, assim, do método de acordo com a invenção, será melhor entendida com a ajuda das Figuras 2 a 4.

A Figura 2 mostra as variações na concentração de CO ou H2 nos gases de combustão que saem do forno, como uma função do tempo, sem a implementação da invenção, ou seja, sem regular a combustão como uma função do óxido de metal CO.

0 forno de fusão de alumínio é inicialmente carregado com materiais contendo alumínio, tais como resíduos de alumínio, escória, etc., e opcionalmente sais que criam uma camada fundida de sais acima da superfície fundida, protegendo assim esta superfície contra a oxidação.

Na Figura 2, o final deste carregamento acontece no momento tl. Neste momento, as concentrações de CO e de H2 detectadas nos gases de combustão que saem do forno são baixas (cerca de 0,03 na escala usada nesta figura) correspondendo aos gases de combustão de chama apenas (pela combustão de um hidrocarboneto - tal como CH4 - com oxigênio, uma chama produz idealmente uma mistura de CO2 e de H2O se a combustão estiver completa).

Na prática, a dita combustão nunca é completa e produz hidrogênio H2 e monóxido de carbono CO.

Conforme aumenta a temperatura da carga, os compostos orgânicos presentes nela queimam rapidamente de modo a gerar CO e H2 adicional, além dos produtos da combustão completa H2O e CO2. Isso resulta em um pico de concentração de CO e de H2 3 0 que é rapidamente alcançado no momento t2 na figura.

0 pico de concentração 3 0 cai então rapidamente por causa da rápida pirólise de compostos orgânicos e, no momento t3, esta concentração se torna muito baixa e permanece muito baixa até o momento t4, quando ela aumenta até um valor similar ao valor que ela tinha antes de a carga ser introduzida. 0 final da fase de fusão da carga acontece no momento t5. Após esta primeira fusão, uma segunda carga de alumínio é fundida; a abertura da porta do forno no momento t6 causa perturbações na composição da atmosfera acima do banho, visível na Figura 2, antes de um novo pico de H2 e de CO, devido ã combustão dos compostos orgânicos.

A Figura 3 mostra as diversas sub-fases (de cada fase diferente da primeira fusão, segunda fusão, etc.) do método, de acordo com a invenção: esta figura mostra a concentração CD nos gases de combustão que saem do forno como uma função do tempo. Os momentos tx, t3 e t4 têm o mesmo significado que na Figura 2. A curva refere-se a uma concentração de CO. Uma curva similar seria obtida usando- se a concentração de hidrogênio nos gases de combustão como um parâmetro. A primeira fase da primeira fusão de alumínio está localizada aproximadamente entre os momentos tx e t2. Nesta fase, a introdução de uma carga de materiais contendo alumínio aumenta repentinamente a concentração de CO na atmosfera acima do banho de metal e assim, nos gases de combustão. Na verdade, a matéria orgânica (graxa, etc.) contém essencialmente os elementos carbono e hidrogênio, que reagem com o oxigênio disponível na atmosfera para produzir CO, CO2, hidrogênio e vapor de água. Esta entrada de combustível adicional, conseqüentemente, requer uma entrada suplementar de oxigênio de modo a diminuir rapidamente a concentração de CO na atmosfera e retorná-lo para o valor do "ponto de definição de CO 1". (Reduzir a concentração de CO e/ou H2 até este valor de definição inferior, na verdade, serve para fazer o dito CO e/ou H2 reagir com o oxigênio presente na atmosfera e, conseqüentemente, acrescentar energia ao forno, sem consumir combustível NG adicional) . A taxa de fluxo de combustível NG, conseqüentemente, pode permanecer constante enquanto a taxa de fluxo do oxidante (contendo uma quantidade variável de oxigênio) aumenta e passa através de um pico (ligeiramente desviado do pico de CO por causa do ciclo de controle) e então cai para seu valor inicial 1. Quando a taxa de fluxo do oxigênio tiver retornado para seu valor inicial 1, isso significa que a primeira etapa da pirólise dos compostos orgânicos na carga introduzida está terminada.

Assim, o momento t2 marca o início da fase de estabilização durante a qual o combustível NG e o oxidante O2 são introduzidos (no queimador) a uma taxa de fluxo constante, adicionando, deste modo, energia constante à carga e desenvolvendo uma atmosfera, de preferência não oxidante, ou ligeiramente oxidante, acima do banho fundido.

De acordo com a invenção, o queimador é controlado de acordo com a oxidação do alumínio, observada no forno, pelo método descrito abaixo.

0 alumínio reage com os gases de combustão do queimador por meio das seguintes reações:

2A1 + 3CO2 -» Al2O3 + 3CO (chamado óxido de metal CO abaixo)

2A1 + 3H20 Al2O3 + 3H2 (chamado óxido de metal H2 abaixo)

2A1 + 3/202 -» Al2O3 Todas as outras coisas permanecem iguais, o aparecimento de monóxido de carbono ou hidrogênio nos gases de combustão do forno ou a variação na concentração de monóxido de carbono ou de hidrogênio nos gases de combustão, serve para detectar a oxidação do alumínio.

Para esta finalidade, a razão entre

oxidante/combustível (OFR - Oxidizer/Fuel Ratio) fornecida ao queimador é controlada como uma função da oxidação detectada, com o oxidante, que é um fluido, contendo oxigênio, por exemplo, ar ou oxigênio puro ou ar enriquecido com oxigênio, e o combustível, que é um fluido, contendo materiais com probabilidade de reagir com o oxigênio presente no oxidante para liberar energia, tal como, por exemplo, gás natural, óleo combustível, carvão, etc.

Para esta controle, as emissões de CO e/ou H2 a partir do queimador (colocado no forno, na ausência de carga a ser aquecida, para levar em conta as entradas de ar, sendo que este ar reage com o CO e H2 presentes na atmosfera do forno) são medidas para diversas razoes oxidante/combustível de modo a determinar a correlação entre as composições características dos gases de combustão no forno e o ajuste do queimador. Assim, para cada OFR, a proporção de CO e H2 nos gases de combustão, quando o queimador opera sem uma carga a ser aquecida, são conhecidas e são respectivamente chamadas a concentração de CO intrínseca e a concentração de H2 intrínseca. Todos estes dados armazenados na memória 40 (Figura 1B) conectada a um microprocessador 41, que também recebe dados sobre a potência do queimador P, sobre a "razão 02/GB" oxidante/combustível e outros parâmetros necessários, tais como a medição de (COm) ou (H2m) que sai de 7 e que entrega em 44 um sinal proporcional (ou uma função de) ao valor de (COmo) ou de (H2mo) , via linha de controle 15 para os fluxímetros 13 e 14. OS gases de combustão são analisados continuamente por meios apropriados, tais como, por exemplo, um sistema de extração para pegar uma amostra analítica ou um sistema para medir a absorção de radiação emitida por um diodo laser (para CO) , para pelo menos uma das espécies CO ou H2, sendo que o valor medido é chamado COm ou H2m, para denotar a concentração total de CO ou de H2 nos gases de combustão.

Então, OFR é ajustada para manter a diferença (C0m - Cointrínseca) ou (H2m - H2intrínseca) abaixo do nível desejado (valor do ponto de definição de CO ou óxido de metal H2) . (As diferenças COm - Cointrínseca ou H2m - H2intrínseca são chamadas respectivamente "óxido de metal CO" (COmo) ou "óxido de metal H2" (H2mo) , porque elas são criadas por uma reação química entre o alumínio e os gases na atmosfera do forno).

De acordo com a invenção, a OFR é controlada de acordo com a concentração constantemente calculada de óxido de metal CO e/ou hidrogênio de óxido de metal, sendo que estas concentrações refletem a oxidação do alumínio./

Assim, na primeira sub-fase (Figura 3) , a taxa de fluxo do combustível NG é constante e a taxa de fluxo do oxidante O2 é uma função de CO total medido (estabilização do valor do ponto de definição).

Durante a segunda sub-fase, as taxas de fluxo de NG e O2 são reguladas para os respectivos pontos, sem levar em conta a medição da concentração de CO no ponto de definição dos gases de combustão.

Durante a terceira sub-fase, a taxa de fluxo de O2 é constante e a taxa de fluxo de NG é uma função de CO químico, calculado como a diferença entre o valor de CO medido e o valor de CO intrínseco do queimador para a OFR do queimador, sendo que este valor é armazenado na memória no sistema de controle 8.

Em geral, a mudança de sub-fase (nos momentos t3 e t4) é determinada por um volume de NG ou um volume de oxigênio injetado no forno durante a fase em questão. Esta solução pode ser preferível porque o sistema, deste modo, leva em conta qualquer parada do queimador.

A razão volumétrica 02/NG (OFR) é mantida, de preferência, dentro dos limites entre 1,5 e 3 (O2 indica o volume de oxigênio no oxidante e NG denota qualquer combustível).

De preferência, nas sub-fases 1 e 3, o ponto de definição de CO e/ou H2 do CO total para a primeira sub- fase (ponto de definição 1) e óxido de metal CO na terceira sub-fase (ponto de definição 2) pode ser parametrizada: por exemplo, pode-se usar um valor de ponto de definição para CO ou hidrogênio de cerca de 3% por volume.

A Figura 4 mostra, esquematicamente, a variação na concentração total de CO nos gases de combustão como uma função da razão volumétrica OFR 02/NG usada. Assim, quanto menor for OFR, mais CO é gerado pelo queimador, enquanto que o compartilhamento de óxido de metal CO diminui no CO total, mostrando que a oxidação do alumínio diminui, embora o CO total aumente. Esta conclusão mostra claramente como a invenção é completamente diferente das solucoes da técnica anterior, porque, de acordo com a invenção, a concentração de CO (ou de H2) nos gases de combustão pode ser prontamente aumentada de modo a diminuir a oxidação e, assim, a quantidade de escória formada, reduzindo deste modo a perda de metal na ignição.

De acordo com uma variante da invenção, é possível (por outro lado) preservar uma taxa de fluxo de combustível constante e regular a injeção de oxidante no queimador. Isso pode aumentar o tempo do ciclo, o que é desfavorável para a oxidação de alumínio. Este efeito (maior energia térmica requerida) pode ser compensado por meio do uso de um oxidante com uma concentração de oxigênio mais alta, de preferência, mais de 88% de oxigênio. Uma outra variante, basicamente mais complicada, pode consistir na regulação das taxas de fluxo do oxidante, assim como do combustível.

De modo similar, de acordo com uma outra variante da invenção, que também pode dar bons resultados quando as entradas de ar no forno são baixas, consiste em ignorar estas entradas de ar na determinação da concentração de CO e/ou de H2 intrínseca e em considerar apenas as espécies CO e H2 geradas pelo queimador.

Modalidade da invenção

Primeiro, durante testes anteriores, o forno é carregado com cerca de 65 toneladas de materiais que não emitem compostos orgânicos, nem CO, nem H2 (ou em quantidades muito desprezíveis) durante sua pirólise, por exemplo sal (NaCl ou KCl) ou uma liga de alumínio, livre de esmalte, tinta, graxa, etc. Para cada potência de queimador e, particularmente, para a potência de fusão nominal, ou 13 MW, as concentrações de COm (e/ou H2m) são medidas pela variação da razão OFR, tipicamente entre 1,5 e 3.

Isso dá as concentrações intrínsecas de CO (e/ou de H2) , que dependem essencialmente do ajuste do queimador e das entradas de ar no forno, e que são armazenadas na tabela da memória 40 para releitura subseqüente.

Durante a implementação da invenção em um carregamento de quatro fases, conforme descrito acima, todas as fases, exceto para a última, para o reaquecimento dos sais, são divididas em três sub-fases: uma subfase de combustão de composto orgânico, uma subfase de transição ou de estabilização e, finalmente, uma subfase de oxi-redução. A mudança na subfase é determinada pelo volume cumulativo de combustível (aqui, gás natural). Os valores usados são dados na tabela abaixo e são determinados durante uma revisão inicial do forno.

Na primeira subfase, o ponto de ajuste de COra é definido em um valor de 1% para todas as fases (exceto a última).

Na subfase de estabilização, que é muito curta na prática, conforme é mostrado na tabela, são atribuídos valores fixos às taxas de fluxo do combustível e do gás natural e a razão OFR, conseqüentemente, não varia. Para a potência nominal de 13 MW, a taxa de fluxo de gás natural é definida em 1300 Sm3/h e a taxa de fluxo de oxigênio em2500 Sm3/h, para todas as fases.

Finalmente, na terceira subfase de redução de óxido, o ponto de definição de óxido de metal CO (COmo) ou (H2mo) é definido em 1,5%.

Na fase de superaquecimento de sal final, os parâmetros são ajustados como na subfase de estabilização (taxas de fluxo fixas, OFR fixa).

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Valores dos parâmetros impostos e valores típicos da medição para o método descrito acima. (Os valores cumulativos são válidos apenas para as quantidades carregadas indicadas acima.)

Como uma função de uma série de parâmetros, particular da temperatura do alumínio líquido, observa-se que COm medido varia entre 2% e 10%. Na terceira subfase, antes do derramamento do alumínio (segundo carregamento de alumínio), a regulação, de acordo com a invenção, impõe uma taxa de queimador perto do mínimo permitido (1,5) e assim, um alto CO intrínseco (até cerca de 8,5% - 9%) de modo a garantir uma oxidação mínima controlada do alumínio líquido perto de sua temperatura de derramamento.

Exemplo Comparativo (técnica anterior e invenção no mesmo forno):

.27 toneladas de sal e 27 toneladas de refugo de alumínio foram carregadas em um forno rotativo equipado com um queimador de 13 MW, a carga foi aquecida até um consumo de gás natural de 2500 Sm3 (método da técnica anterior( ou2550 Sm3 (método de acordo com a invenção), 65 toneladas de refugo de alumínio foram então novamente carregadas e a carga foi aquecida até o consumo de 3300 Sm3 de gás natural (técnica anterior) ou 34 00 Sm3 (invenção). 3 5 toneladas de refugo de alumínio foram então novamente carregadas e a carga foi aquecida até o consumo de 4600 Sm3 de gás natural (técnica anterior) ou 4750 Sm3 (invenção), 98 toneladas de alumínio foram então derramadas (técnica anterior) e 99 toneladas de alumínio foram derramadas (invenção), os sais e a escória presente no forno foram então aquecidos até o consumo de 5350 Sm3 de gás natural (técnica anterior) ou5500 Sm2 de gás natural (invenção) . Finalmente, o alumínio remanescente no forno foi derramado: 9 toneladas de alumínio (técnica anterior e invenção).

A combustão do queimador foi controlada de acordo com a invenção, por meio da análise do CO medido por um diodo a laser instalado no duto da pilha (COm) . Na técnica anterior, a razão entre o oxidante e o combustível é mantida constante, mantendo assim CO total constante se a temperatura for controlada.

Os resultados a seguir foram então obtidos (resultados da invenção no pedido anterior). <table>table see original document page 19</column></row><table>

Note que os 150 Sm3 de combustível adicional requeridos neste caso para implementar a invenção, representam um custo extra razoavelmente menor em comparação com o valor do alumínio recuperado.

Também é importante mencionar que para certos tipos de carga com uma alta concentração de matéria orgânica, a energia recuperada durante as primeiras subfases (combustão de compostos orgânicos) serve para compensar o combustível adicional requerido pra a terceira subfase, tal que o consumo total de um ciclo é igual ou até menor do que aquele do método inicial.

Claims (12)

1. Método para o tratamento de alumínio em um forno, em que o material contendo alumínio e, opcionalmente, um ou mais sais, são introduzidos no forno, este material é fundido pelo aporte de calor usando pelo menos um queimador suprido com oxidante e com combustível, de modo a obter alumínio fundido, opcionalmente coberto com uma escória que compreende alumina em particular e pelo menos um sal, e a concentração de monóxido de carbono COm e/ou hidrogênio H2m na atmosfera do forno ou nos gases de combustão que saem do forno é medida, caracterizado pelo fato de que o oxidante fornecido a pelo menos um queimador compreende mais de 10% por volume de oxigênio, de preferência, mais de 21% por volume de oxigênio e pelo fato de que o método compreende uma fase final de redução da oxidação do alumínio fundido durante a qual a taxa de fluxo do oxidante é substancialmente constante, enquanto a taxa de fluxo do combustível injetado em pelo menos um queimador é selecionada de acordo com a concentração de monóxido de carbono proveniente do óxido de metal COmo e/ou hidrogênio proveniente de óxido de metal H2mo na atmosfera ou gases de combustão ou vice versa, sendo que esta concentração de monóxido de carbono proveniente do óxido de metal COmo e/ou hidrogênio proveniente de óxido de metal H2mo é calculada como a diferença entre a concentração das espécies medida e a concentração intrínseca das espécies CO ou H2 causada pela combustão do combustível e oxidante no forno com pelo menos um queimador, porém na ausência de uma carga no forno.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o oxidante compreende mais de 88% por volume de O2, de preferência, mais de 95% por volume de O2.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o oxidante é oxigênio industrialmente puro.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível é selecionado a partir de gás natural, hidrocarbonetos e óleo combustível leve ou pesado.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a razão volumétrica entre oxigênio e combustível é mantida entre 1 e 5, de preferência, entre 1,5 e 3.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a concentração de monóxido de carbono proveniente de oxido de metal (COmo) e/ou hidrogênio proveniente de óxido de metal (H2mo) é mantida substancialmente constante em toda esta fase de oxidação redução em um valor entre 1% e 8%, de preferência, entre 2% e 5% por volume e, mais preferivelmente, cerca de 3% por volume.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a fase de oxidação redução é precedida por uma fase de combustão de hidrocarboneto durante a qual substancialmente todos os produtos orgânicos presentes no material são destruídos por pirólise.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a fase de combustão de hidrocarboneto termina quando o valor medido de (CO)m e/ou (H2)m estabiliza no valor de ponto de definição imposto.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a fase de estabilização acontece com uma concentração medida de (CO)m e/ou (H2) regulada a um valor constante, enquanto a taxa de fluxo do oxidante no queimador é substancialmente constante.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a fase de redução oxidação de alumínio termina com a reintrodução de uma nova carga de material contendo alumínio no forno.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que (CO)m é medido usando um diodo laser.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que um diodo a laser é usado para medir a concentração de monóxido de carbono COmo na atmosfera.