ES2212742A1 - Procedimiento de reciclado de polvo de aceria y producto obtenido con este procedimiento. - Google Patents
Procedimiento de reciclado de polvo de aceria y producto obtenido con este procedimiento.Info
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Abstract
Procedimiento de reciclado de polvo de acería y producto obtenido con este procedimiento, en el que a un polvo de acería de composición: óxidos de hierro 20/50%; óxido de zinc 10/45 %; en partículas de tamaño inferior a 150 {mi}, se le mezcla 12/20% en una mezcladora de homogeneización con un compuesto reductor de base carbono de 12/20 % en peso en partículas de tamaño inferior a 200 {mi} y con un aglomerante orgánico de 0''03/0''07 % en peso, para una vez homogeneizada en caliente 30/70° C, la mezcla es sometida a un prensado hasta obtener una densidad de entre 2 y 3''3 gr./cm3 y luego se somete a su curado. De aplicación en la metalurgia del acero.
Description
Procedimiento de reciclado de polvo de acería y
producto obtenido con este procedimiento.
Actualmente el destino de los polvos procedentes
de los sistemas de captación de humos de las Acerías de arco
eléctrico, es el de su inertización y almacenamiento en un
vertedero controlado de inertizados.
Las disposiciones legales y las diferentes
tendencias industriales, así como los costes de tratamientos
alternativos, empujan a un reciclado de estos materiales a los
mismos hornos que los producen.
Ya se conoce el reciclado del polvo de acería
reintroduciéndolo una vez tratado en el horno de arco eléctrico
acompañando al polvo de acería (substancialmente óxidos) con un
reductor en base a carbono reducido a partículas de modo que cada
partícula de polvo de acería y cada partícula de compuesto reductor
se rodean entre sí mutua y espacialmente formando un sólido tenaz
por medio de un aglomerante, siendo el sólido de forma y volumen
indeterminado como bolitas, ovoides, prismas (briquetas) etc.
Se conoce el procedimiento de:
a) a un polvo de acería de composición: óxidos de
hierro 20 \div 50%; óxido de calcio 2 \div 9%; óxido de zinc 10
\div 45%; óxidos de plomo 4 \div 15% y en partículas de tamaño
inferior a 150 \mu, se la mezcla en una mezcladora de
homogeneización;
b) con un compuesto reductor de base carbono con
una pureza de carbono de 80 \div 98% y en partículas de tamaño
inferior a 200 \mu y
c) con un polisacárido polimerizable de
naturaleza aglomerante, estando presentes en la mezcla de la
mezcladora y en peso el compuesto reductor con 12 \div 20%, el
aglomerante con 1'5 \div 4% y el resto el polvo de acería.
El resultado final es una briqueta.
La aportación energética del compuesto reductor C
ha de servir en el horno para lograr la vaporización del Zn y Pb y
originar el complejo mecanismo fisicoquímico, sin necesidad de
robar calor al sistema, sino más bien al contrario, aportar energía
al horno.
Este procedimiento y la briqueta resultante
presentan algunos graves problemas.
La densidad del aglomerante orgánico
(polisacárido) es muy inferior a la densidad del polvo de acero por
lo que la presencia de aglomerante orgánico en una proporción en
peso de 1'5 \div 4% supone un gran volumen, que es un efecto muy
perjudicial en el limitado volumen del interior del horno al que se
destinan las briquetas.
Otro problema reside en el penetrante olor del
polisacárido-aglomerante que afecta tanto al
procedimiento como a la briqueta final ya en su almacenaje,
manipulación o destino final.
Otro problema está en que de acuerdo con el
procedimiento actualmente utilizado el proceso no logra hacerse en
continuo, sino que se fabrica por partidas/lotes de briquetas,
siendo todo el proceso excesivamente largo.
Otro problema reside en la falta de homogeneidad
en la briqueta.
Todos estos problemas se solucionan con las
mejoras desarrolladas en este invento.
En el invento se utiliza como aglomerante un
polialcohol o mezcla de polialcoholes polimerizables en una
proporción en peso respecto al total de
\hbox{0'03 \div
0,07%}, es decir, entre 20 y 130 veces menos que lo propuesto
en el procedimiento conocido y citado, lo que origina un volumen muy
inferior al utilizado actualmente.
A la mezcladora se añade agua que con el
polialcohol forma una película de gel sobre las partículas,
logrando en su polimerización la unión de las partículas del polvo
de acería por medio de una finísima película polimérica y
consiguiéndose una briqueta de menor volumen y más homogénea que la
actualmente conocida.
En la mezcladora se acelera la polimerización
sometiendo a la mezcla a una temperatura de 30 \div 70°C, con lo
que se consigue disminuir el tiempo del proceso y que la
fabricación de briquetas puede ser en un proceso industrial
continuo y no en lotes/partidas como antes.
Mediante la introducción del producto final
(briquetas autorreductoras) en el horno de acero se consigue una
importante minimización del volumen total de polvo, así mismo este
material obtenido mediante la aplicación del procedimiento
pirometalúrgico descrito en este documento, tiene unas
características totalmente diferentes al polvo original y lo
denominamos ``óxidos Recumet'' (óxidos procedentes de la
recuperación de metales). Este material, por sus características,
es susceptible de ser utilizado como material prima por la
industria metalúrgica de zinc y plomo previa aplicación de un
proceso hidrometalúrgico o minero.
Para comprender mejor el objeto de la presente
invención, se representa en los planos una forma preferente de
realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no
desvirtúen su fundamento.
La figura 1 es una representación esquemática del
procedimiento ya conocido y con las soluciones objeto del
invento.
Se describe a continuación un ejemplo de
realización práctica del procedimiento ya conocido y de las
soluciones aportadas por el invento.
De un horno de arco eléctrico (acería) (1) se
desprenden polvos (2) procedentes de los sistemas de captación
humos.
Dichos polvos (2) tienen de forma aproximada la
siguiente composición en peso respecto a los componentes más
significativos:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
FeO+Fe _{2} O _{3} \+ 20 \div 50%\cr CaO \+ 2 \div 9%\cr ZnO
\+ 10 \div 45%\cr PbO \+ 4 \div
15%\cr}
dependiendo de cada
acería.
El polvo (2) se traslada a un silo (3) donde
sedimenta.
El tamaño de las partículas de polvo (2) es
inferior a 150 \mu y normalmente es inferior a 50 \mu con una
densidad aparente (d_{1}) de 0'6 \leq d_{1} \leq 0'7
gr./cm^{3}.
El bloque de análisis (4) indicará el tamaño de
las partículas de polvo y el % de óxidos Fe.
Se dispone de una tolva con un reductor (5) de
base carbono, por ejemplo antracita, cock, etc. con un 80 \div
98% de carbono.
El objetivo es que las partículas de polvo de
acería (2) y las partículas de reductor (5) se rodeen espacialmente
y para ello el bloque de análisis (4) da instrucciones al molino
(6) para que triture el producto reductor (5) a partículas de
tamaño (1) 1 \leq 200 \mu y preferentemente de tamaño similar a
las partículas de polvo de acería (2) concreto en ese momento del
procedimiento.
Las funciones del carbono del reductor (5) cuando
el producto final se introduzca en el horno de arco eléctrico son
las siguientes:
Se considera que el carbono introducido como
reductor en el producto final se consume en primer lugar para
extraer todo el oxígeno de los óxidos metálicos de dicho producto,
otra parte importante se consume en reducir el CO_{2} formado
pasando a CO y con el oxígeno en exceso que tenemos en el horno al
estar fundiendo, termina por quemarse todo el gas formado y se quema
también con el oxígeno el resto del carbono aportado. Estas
combustiones se realizan en medio de la fusión de las chatarras
aportando el calor a ella.
Experimentalmente, y con las composiciones de
polvos de acería reseñados, se ha llegado a la conclusión de que el
reductor (5) debe de añadirse en una proporción en peso de 12
\div 20%.
El reductor (5) y el polvo de acería (2) se
mezclan en una mezcladora (7) a la que se le añade un aglomerante
(a) de las partículas del polvo de acería (2) y del reductor
(5).
Este aglomerante (a), es de base polialcohol y
polimerizable, por ejemplo un polisacarido, con capacidad de dar
gran tenacidad de producto final, facilita su manipulación sin
romperse y no interfiere negativamente en el proceso de la acería,
por ejemplo se prefiere no contenga azufre (S) o fósforo (P).
Dado que el volumen de la briqueta final es un
factor determinante en la utilización de la misma, se dispone que
el porcentaje en peso del polialcohol o polialcoholes que hacen de
aglomerante sea de
\hbox{0'03 \div 0'07%}.
A la mezcla se le añade agua.
La mezcla en la mezcladora (7) va dando origen a
bolitas o pellets (8) que van aumentando de volumen por acumulación
de materia cuanto más tiempo (t) dure la homogeneización en la
mezcladora (7).
Si el producto final se quiere para su inyección
en la acería (1) el tamaño (1) adecuado de dichos pellets es de 0'5
mm \leq 1 \leq 6 mm., por lo que la homogeneización en la
mezcladora (7) será de una duración (t) 2 \leq t \leq 6
minutos. El interior de la mezcla (7) se somete a una temperatura de
30 \div 70°C. Con posterioridad se somete a un curado (11).
El solicitante considera más conveniente obtener
como producto final unas briquetas (9) de un volumen (V): 50
cm^{3} \leq V \leq 600 cm^{3}, para lo que procede a un
prensado (12) de la mezcla procedente de la mezcladora (7) hasta
lograr que el producto tenga una densidad (d): 2 \leq d \leq 3'3
gr./cm^{3}.
Obtenida dicha densidad, el producto (9) con
forma de briqueta o cualquier otra forma, es sometida a una fase de
curado (10) convencional de acuerdo con el aglomerante
polimerizable utilizado.
La briqueta (10) estabilizada se introduce en la
acería (1) con resultados óptimos.
Para la fabricación de estas briquetas se ha
considerado la siguiente fórmula (sin incluir el agua añadida):
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
- Polvo de acería \+ 81'95%\cr - Reductor \+ 18%\cr -
Polialcohol \+
0'05%\cr}
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Composición del polvo de acería \+ % (en peso).\cr FeO \+ 9'00\cr
Fe _{2} O _{3} \+ 30'60\cr SiO _{2} \+ 4'38\cr Al _{2} O _{3}
\+ 0'79\cr CaO \+ 5'87\cr MgO \+ 4'49\cr MnO \+ 3,42\cr
TiO _{2} \+ 0'07\cr P _{2} O _{5} \+ 0'20\cr S \+ 0'19\cr C \+
0'73\cr Na _{2} O \+ 2'00\cr K _{2} O \+ 1'82\cr Cr _{2} O _{3}
\+ 0'48\cr NiO \+ 0'04\cr CuO \+ 0'30\cr ZnO \+ 22'70\cr PbO \+
6'65\cr CdO \+ 0'06\cr P.C. \+
11'04\cr}
tamaño de partículas (1): 30 \leq 1 \leq 70
\mu
- Reductor
Polvo de cock con la granulometría media de (1):
1 \simeq 60 \mu para conseguir que las reacciones de
reducción-oxidación se desarrollen a la velocidad
requerida.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Cenizas \+ 10%\cr Volátiles \+ 1'3%\cr Carbono fijo \+ 89'7%\cr
S \+
0'65%\cr}
- Aglomerante.
Un polimerizable de base polialcohol
acomplejado.
- Resultados obtenidos en la acería (1).
Sobre 1 Tns. de briquetas reductoras
- Metales fundidos.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Recuperación total \+ 250
Kgs./Tns.\cr}
- - 91% Fe
- - 8'5% Mn
- - 0'5% Resto
- Metales volatizados.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Volatización de metales \+ 196
Kgs./Tns.\cr}
- - 74'3% Zn
- - 25'2% Pb
- - 0'5% Resto
Se aprecia una aportación energética de las
briquetas al proceso de la acería, comportándose este aporte
calórico como si se introdujera un mechero dentro del horno.
Debido a la disposición espacial de las
partículas del polvo de acería y de carbono reductor (rodeándose
entre sí) la velocidad de reacción es multiplicativa y productos
finales (briquetas) de tamaño muy superior a los pellets tienen un
tiempo de reducción similar en el horno.
Es decir que se consigue una recuperación total
del Fe del polvo, una buena manipulación de los pellets y
briquetas, y buen equilibrio energético cuando se incorpora el
producto final de nuevo al horno.
Claims (8)
1. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, caracterizado
porque:
a) a un polvo de acería de composición: óxidos de
hierro 20 \div 50%; óxido de calcio 2 \div 9%; óxido de zinc 10
\div 45%; óxidos de plomo 4 \div 15% y en partículas de tamaño
inferior a 150 \mu, se le mezcla en una mezcladora de
homogeneización;
b) con un compuesto reductor de base carbono con
una pureza de carbono de 80 \div 98% y en partículas de tamaño
inferior a 200 \mu y
c) con un aglomerante orgánico polimerizable y
agua estando presentes en la mezcla de la mezcladora y en peso el
compuesto reductor con 12 \div 20%, el aglomerante con 0'03
\div 0'07% y el resto el polvo de acería.
2. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, según reivindicación
anterior, caracterizado porque la mezcla se homogeneiza en
la mezcladora durante entre 2 y 6 minutos, se le somete a una
temperatura de 30 \div 70°C, se saca en forma de bolitas y se
procede a su curado.
3. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, según reivindicación
primera, caracterizado porque la mezcla de la mezcladora una
vez homogeneizada es sometida a un prensado hasta obtener una
densidad de entre 2 y 3'3 gr./cm^{3} y luego se somete a su
curado.
4. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, según reivindicación
primera, caracterizado porque las partículas del compuesto
reductor son de tamaño similar a las partículas del polvo de
acería.
5. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, según reivindicación
primera, caracterizado porque el aglomerante orgánico es
polimerizable originando un polímero de naturaleza tenaz.
6. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, según reivindicación
primera, caracterizado porque el aglomerante orgánico es de
base polialcohol.
7. Procedimiento de reciclado de polvo de acería
y producto obtenido con este procedimiento, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque al introducir el producto
obtenido en el horno, se consigue una importante minimización del
volumen total de polvo, así mismo este material obtenido mediante
la aplicación del procedimiento pirometalúrgico tiene unas
características totalmente diferentes al polvo original, siendo este
material, por sus características, susceptible de ser utilizado
como materia prima por la industria metalúrgica de zinc y plomo
previa aplicación de un proceso hidrometalúrgico o minero.
8. Producto obtenido con el procedimiento según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada
partícula de polvo de acería y cada partícula de compuesto reductor
se rodean entre sí mutua y espacialmente en un sólido tenaz por
medio de una fina película de aglomerante polimerizado.
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