ES2237627T3 - Procedimiento y dispositivo para la fusion de chatarra de aluminio. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fusión de chatarra de aluminio contaminada en un horno de tambor rotativo (1) con un quemador (3), una alimentación de oxígeno (4), una chimenea de extracción (5) con aparato de medida (6) en el gas de escape y un conjunto de control (8), caracterizado porque se mide el contenido de oxígeno del gas de escape y se emplea este valor como magnitud de guía del conjunto de control durante la pirólisis de las impurezas y/o durante la fusión del aluminio.

Description

Procedimiento y dispositivo para la fusión de chatarra de aluminio.

La invención concierne a un procedimiento para la fusión de chatarra de aluminio contaminada en un horno de tambor rotativo con un quemador, una alimentación de oxígeno, una chimenea de extracción, un aparato de medida en el gas de escape y un conjunto de control.

En los hornos de fusión de metal, como hornos de tambor rotativo, en los que se recuperan materiales de reciclaje, especialmente chatarras de aluminio, se originan frecuentemente gases de destilación y gases de escape con altas concentraciones de compuestos de carbono no deseados, como hidrocarburos y monóxido de carbono. Dado que las chatarras de aluminio utilizadas contienen frecuentemente pinturas, revestimientos de plástico e impurezas similares, se produce, al calentar estos materiales, un vapor que contiene estas materias no deseadas. Estas materias son pirolizadas y quemadas u oxidadas en parte o bien - en el peor de los casos - convertidas en componentes tóxicos que contienen dioxina o furano. Una limpieza y eliminación previas de los componentes de plástico evitaría este problema, pero resulta demasiado costosa.

Para tratar tales chatarras de aluminio es conocido por el documento EP 666328 A1 un procedimiento en el que se introduce la chatarra en el hogar de fusión a través de una cámara de destilación especial. Mediante el lento calentamiento en la cámara de destilación se pirolizan las materias orgánicas y se transforman éstas en mayor medida en la atmósfera del horno. Es desventajoso a este respecto el hecho de que la chatarra tiene que agregarse en porciones relativamente pequeñas para que pueda ser introducida en el canal de destilación relativamente estrecho.

Se conoce por el documento EP 475128 B1 un procedimiento para reducir compuestos nocivos en los gases de escape de un horno de fusión alimentado con combustible, en el que se aporta en contracorriente un gas rico en oxígeno. El dispositivo requiere un horno especial en el que estén prefijadas la dirección del quemador y la dirección de las lanzas de oxígeno. No es adecuado para instalaciones de horno de tambor rotativo que tengan solamente una abertura en un lado.

Se conoce por el documento EP 756014 A1 un procedimiento para la fusión de chatarra de aluminio en un horno de tambor rotativo en el que están previstos un quemador, una alimentación de oxígeno y una chimenea de extracción para los gases quemados, en la que está dispuesto un aparato de medida en el gas de escape. Este dispositivo forma el preámbulo de la reivindicación 1. El aparato de medida allí descrito mide la concentración de los hidrocarburos en el gas de escape y regula a través de ella la aportación de oxígeno a la llama. Se ha comprobado ahora en funcionamiento que esta instalación no puede hacerse trabajar con suficiente seguridad al fundir chatarras de aluminio altamente contaminadas, ya que solamente la medición de los hidrocarburos en el gas de escape no proporciona ninguna información suficiente sobre la cantidad del material hidrocarbonado pirolizado.

Por tanto, el cometido de la invención consiste en mejorar un dispositivo de esta clase en el sentido de que incluso cantidades de chatarra altamente contaminadas puedan ser fundidas en grandes tandas con seguridad y de una manera compatible con el medio ambiente.

Este problema se resuelve según la invención con un dispositivo dotado de las características de la reivindicación 1. Ejecuciones de la invención son objetos de reivindicaciones subordinadas.

Según la invención, se mide el contenido de O_{2} en el gas de escape y se emplea este valor como magnitud de guía para el control durante la pirólisis de las impurezas y/o durante la fusión del aluminio. El empleo del valor de oxígeno en el gas de escape da como resultado un criterio de regulación seguro conforme al cual puede hacerse funcionar el horno. Si al comienzo de la fusión se pirolizan grandes cantidades de hidrocarburos sin quemarlos completamente, disminuye entonces el contenido de oxígeno en la atmósfera del horno. La regulación según la cantidad de oxígeno en el gas de escape admite una dosificación sustancialmente más fina y sensible del control del procedimiento que la regulación según el valor de CO o según los hidrocarburos en el gas de escape.

En una ejecución de la invención se registra también el contenido de CO del gas de escape como valor de medida. Este valor de medida se emplea preferiblemente como magnitud de seguridad. La regulación del procedimiento se efectúa entonces a través del valor de O_{2}, mientras que la medición de CO está superpuesta como magnitud de seguridad y desconecta el dispositivo únicamente al sobrepasarse un valor límite determinado. Esta regulación de seguridad aumenta una vez más la seguridad total de la instalación. Con esta doble protección queda garantizada de manera suficientemente fiable la destilación durante la combustión de los gases de destilación producidos en la cuba del horno.

El valor de medida del contenido de oxígeno y/o el valor de medida del contenido de CO controlan preferiblemente el movimiento de rotación del horno y/o el insuflado de oxígeno en el estado seguro. El quemador está siempre en funcionamiento a efectos de seguridad y sirve de llama de pirólisis. La detención del movimiento de rotación del horno de tambor rotativo origina una superficie menor del aluminio y, por tanto, una menor pirólisis de los componentes. De este modo, el contenido de oxígeno de la atmósfera puede aumentar nuevamente y puede ser mantenido así siempre en el rango seguro. Si la regulación reconoce entonces que se pirolizan en menor cuantía, el horno puede ser arrancado de nuevo en pasos, con lo que se hace mayor la superficie del aluminio y puede volver a tener lugar una nueva pirólisis, en la que se quemen nuevos hidrocarburos convirtiéndose en CO. Éste puede ser quemado completamente a CO_{2} mediante la adición de O_{2} o bien, cuando esto no baste, puede llevar nuevamente a una parada del horno, con lo que se vuelve a reducir la pirólisis. De esta manera, se puede hacer funcionar automáticamente el horno con seguridad, aun cuando se hayan agregado y adherido al aluminio cantidades muy grandes de impurezas orgánicas. Se puede prescindir así de pasos de limpieza y trituración antes de la fusión, con lo que resulta más barato el funcionamiento global de la instalación.

Se explican con más detalle otras ventajas, características y ejecuciones de la invención haciendo referencia a un ejemplo de ejecución.

La figura muestra un horno 1 de tambor rotativo con la puerta 2, que sirve tanto para la carga como para el cierre del horno 1. En esta ejecución está dispuesto en la puerta 2 un quemador 3 de oxígeno-combustible que aporta el calor para la operación de fusión. Además, la puerta 2 contiene en este ejemplo de ejecución varias lanzas de oxígeno 4 que están dispuestas en las proximidades de la llama del quemador y que pueden influir sustancialmente sobre el contenido de oxígeno en la atmósfera del horno o bien incrementarlo sensiblemente. En la puerta 2 está dispuesto aquí también un canal de gas de escape 5 en el que están dispuestas una sonda de gas de humo 6 y un termoelemento 7. Los valores de medida del aparato de medida 6 y del termoelemento 7 son conducidos a un conjunto de control 8 que regula tanto la rotación del horno 1 como la alimentación de oxígeno a las lanzas 4.

Al comienzo del proceso de fusión se abre la puerta 2 y se llena el horno 1 de chatarra de aluminio, que puede estar en trozos grandes. Se pone en marcha el quemador y se cierra entonces la puerta 2. El horno 1 está primero parado. La llama del quemador 3 calienta la chatarra de aluminio y conduce al comienzo de una pirólisis de los componentes orgánicos. La pirólisis es reconocida por la medición del oxígeno en el gas de escape. En caso de valores de oxígeno demasiado bajos, el horno 1 se mantiene parado. Cuando ha concluido la pirólisis, por ejemplo cuando el contenido de oxígeno se eleva nuevamente por encima del 14%, se pone el horno en movimiento de rotación y éste continúa girando durante un tiempo de rotación del mismo prefijado en forma determinada. Se mide entonces nuevamente el contenido del oxígeno en el gas de escape. Si aparecen gases de destilación no quemados en el gas de escape, es decir que éstos son reconocidos por un programa de fusión especial, se insufla oxígeno en la cuba 1 del horno a través de las lanzas 4. Esto conduce a una combustión de los gases de destilación en el horno 1. Cuando, debido a la chatarra utilizada, la producción de gases de destilación es tan alta que los gases no pueden ya quemarse completamente en el horno 1, esto es reconocido por el aparato de medida 6, se detiene la rotación del horno y se pone el horno en el estado seguro. Esto reduce la producción adicional de gases de destilación. Si, después de algún tiempo, ya no se reconocen entonces gases de destilación en el gas de escape por parte del aparato de medida 6, el horno 1 continúa girando de conformidad con los valores programados. Según la chatarra, este proceso puede repetirse varias veces, pudiendo efectuarse una conducción del proceso por vía manual o bien por vía automática. Cuando se han quemado todas las adherencias orgánicas, se termina de fundir convencionalmente en el horno 1 con el quemador de oxígeno 3. La vigilancia de CO de rango superior desconecta la instalación, por ejemplo a contenidos de CO superiores al 3%, y pone al horno 1 en el estado seguro (el horno 1 está parado, el quemador 3 en la etapa 1 y las lanzas de O_{2} 4 se activan sucesivamente de forma intermitente). Si se reconoce por parte del sistema de medida un contenido de CO < 1,5%, los mismos parámetros tecnológicos ajustados que antes de la activación del modo de seguridad son aprovechados para el funcionamiento ulterior del horno 1.

Claims (5)

1. Procedimiento para la fusión de chatarra de aluminio contaminada en un horno de tambor rotativo (1) con un quemador (3), una alimentación de oxígeno (4), una chimenea de extracción (5) con aparato de medida (6) en el gas de escape y un conjunto de control (8), caracterizado porque se mide el contenido de oxígeno del gas de escape y se emplea este valor como magnitud de guía del conjunto de control durante la pirólisis de las impurezas y/o durante la fusión del aluminio.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se mide también el contenido de CO y éste sirve de magnitud de seguridad.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el conjunto de control influye sobre la rotación del horno (1) y/o el insuflado de oxígeno.

4. Dispositivo para la fusión de chatarra de aluminio contaminada con un horno de tambor rotativo (1), un quemador (3), una alimentación de oxígeno (4), una chimenea de extracción (5) con aparato de medida (6) en el gas de escape y un conjunto de control (8), caracterizado porque el aparato de medida (6) es un detector de oxígeno.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque está previsto, además, un detector de CO en el gas de escape.