ES2250423T3 - Procedimiento para la preparacion de sustancias de molienda puzolanicas para la industria del cemento a partir de escorias de acero utilizando un baño metalico de reduccion. - Google Patents
Procedimiento para la preparacion de sustancias de molienda puzolanicas para la industria del cemento a partir de escorias de acero utilizando un baño metalico de reduccion.Info
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Abstract
Procedimiento para la preparación de sustancias de molienda puzolánicas o hidráulicas para la industria del cemento a partir de escorias básicas oxídicas, en particular de escorias de acero, utilizando un baño metálico para la reducción de los óxidos metálicos de las escorias, caracterizado porque la basicidad de las escorias líquidas se ajusta antes de la reducción por adición de aditivos acídicos, tales como por ejemplo arena de cuarzo y/o escoria de horno alto, y/o sustancias correctoras que contienen SiO2, a un valor comprendido entre 0, 1 y 0, 5 por debajo del valor de basicidad (CaO/SiO2) de la escoria deseada, y porque la basicidad de las escorias al final o cerca del final de la fase de reducción se ajusta a la basicidad deseada, comprendida entre 1, 1 y 1, 5, por adición de cal calcinada y/o sustancias correctoras que contienen CaO.
Description
Procedimiento para la preparación de sustancias
de molienda puzolánicas para la industria del cemento a partir de
escorias de acero utilizando un baño metálico de reducción.
La invención se refiere a un procedimiento para
la preparación de sustancias de molienda puzolánicas o hidráulicas
para la industria del cemento a partir de escorias básicas
oxídicas, en particular de escorias de acero, utilizando un baño
metálico para la reducción de los óxidos metálicos de las
escorias.
Por el documento EP 666 930 B1 ya se ha dado a
conocer un procedimiento en el que se han reducido escorias de acero
utilizando arrabio y en particular el contenido de carbono presente
en el arrabio, que produce por un lado una descarburación del baño
de arrabio y al mismo tiempo una reducción del óxido de hierro de la
escoria de acero para dar hierro, lo cual ocurre en el baño
metálico. Ahora bien, las escorias oxídicas y en particular las
escorias procedentes de una fábrica de acero presentan, en función
de su contenido en óxidos metálicos y de su basicidad, una
viscosidad más o menos alta, por lo cual hay que trabajar a
temperaturas relativamente altas con el fin de mantener la escoria a
una viscosidad lo suficientemente baja. Si además se ajustan las
escorias de este tipo en vista de una composición que sea de
interés con relación a la tecnología de cemento, por adición de
sustancias correctoras adecuadas, se obtienen frecuentemente
escorias que a las temperaturas corrientes tienden a una mayor
formación de espumas, debido a la alta formación de CO a partir del
carbono del baño. Cuando las espumas de este tipo formadas son
estables, dan lugar a un intercambio de sustancias reducido entre el
metal y la escoria y con ello a una velocidad de reducción
disminuida, con lo cual se prolonga considerablemente el tiempo de
tratamiento. Cuando al mismo tiempo se trabaja con un contenido en
carbono relativamente alto del baño metálico, esto puede provocar
reacciones particularmente violentas en la interfase, lo cual puede
producir una formación de espuma vigorosa y también una descarga de
escoria no deseada.
Además, por el documento DE 2 307 237 se da a
conocer un procedimiento para el tratamiento de escorias
metalúrgicas, en el que se someten las escorias en el estado de
líquido a un tratamiento de reducción por medio de un agente
reductor en el estado líquido o sólido con un suministro de calor
controlado, con el fin de poder conseguir un grado de viscosidad
predeterminado de las escorias. Por el documento WO 96/34989 se da a
conocer un procedimiento para la preparación de aglutinantes
hidráulicos y/o aleaciones, en el que se adicionan a la escoria de
acero líquida aditivos acídicos para disminuir la viscosidad,
después de lo cual el acero se separa de la escoria líquida por
sedimentación, y a continuación se somete la escoria restante a una
reducción de dos etapas.
Ahora bien, el objetivo de la invención es
disminuir la velocidad de reacción inicial y el tiempo de
tratamiento del reprocesamiento de las escorias básicas oxídicas de
este tipo y conseguir al mismo tiempo una reacción segura y rápida y
en particular una reducción de los óxidos metálicos contenidos en
la escoria a un nivel de temperaturas más bajo. Para conseguir
dicho objetivo, el procedimiento según la invención consiste
sustancialmente en que la basicidad de las escorias líquidas se
ajusta a un valor comprendido entre 0,1 y 0,5 por debajo del valor
de basicidad (CaO/SiO_{2}) de la escoria deseada por adición de
aditivos acídicos, tales como por ejemplo arena de cuarzo y/o
escoria de horno alto y/o sustancias correctoras que contienen
SiO_{2} y en que la basicidad de las escorias al final o cerca
del final de la fase e reducción se ajusta a la basicidad deseada
comprendida entre 1,1 y 1,5 por adición de cal calcinada y/o
sustancias correctoras que contienen CaO. La disminución de la
basicidad de las escorias líquidas a valores relativamente bajas, y
en particular a valores más bajos que los que parecen deseables
para su utilización subsiguiente en la tecnología del cemento,
permite obtener directamente una escoria de baja viscosidad incluso
a temperaturas relativamente bajas que presenta sólo una baja
tendencia a formar espumas. Debido a la reducción de la basicidad
y, asociada a la misma, a la disminución de la viscosidad en
función del nivel de temperatura, se produce una velocidad de
reducción claramente más alta y con ello una conversión más rápida,
en la que se reducen en particular los óxidos de hierro y de
manganeso rápidamente en hierro metálico y manganeso metálico.
Igualmente se reducen los óxidos de cromo, níquel, vanadio y de
otros metales. La disminución del contenido en metales va
acompañada naturalmente de una disminución de la conversión de
carbono del carbono del baño para dar monóxido de carbono y dióxido
de carbono, con lo cual se reduce considerablemente el riesgo de una
formación de espumas de la escoria. Si se adicionan cantidades
adecuadas de Al_{2}O_{3}, la viscosidad se reduce
adicionalmente, con lo cual es suficiente rebajar la basicidad en un
menor grado para conseguir la velocidad de reacción deseada.
Dentro del procedimiento según la invención, se
procede a continuación de tal manera que se ajusta la basicidad de
las escorias a la basicidad deseada comprendida entre 1,1 y 1,5 al
final o cerca del final de fase de reducción por adición de cal
calcinada y/o sustancias correctoras que contienen CaO. Por tanto,
debido a las menores conversiones de carbono y, asociada a las
mismas, a la menor tendencia a la formación de espumas, puede
ajustarse la basicidad deseada en vista de la tecnología del cemento
ya hacia el final de la reducción, cuya adición puede realizarse en
el convertidor en el que se llevó a cabo la reducción de las
escorias de acero.
Para el ajuste de las escorias a una composición
preferida con relación a la tecnología de cemento, además de ajustar
la basicidad deseada a valores comprendidos entre 1,1 y 1,5, es
normalmente también deseable aumentar los contenidos en
Al_{2}O_{3}, a cuyo fin puede adicionarse por ejemplo bauxita.
Para una rápida conversión en la fase de reducción, es ventajoso si
las sustancias correctoras que contienen Al_{2}O_{3} se
adicionan también ya al principio del tratamiento, procediéndose
ventajosamente de tal forma que las sustancias correctoras que
contienen Al_{2}O_{3}, tal como por ejemplo bauxita, se
adicionen por lo menos en parte antes de la reducción de las
escorias. La adición de una parte de la cantidad de los aditivos
necesarios para el ajuste del contenido en Al_{2}O_{3} asegura
un mezclado eficaz de la escoria en combinación con un descenso de
la viscosidad de la escoria durante el proceso de reducción, cuya
parte de la cantidad puede estar comprendida entre la mitad y tres
cuartos de la adición requerida de los aditivos que
contienen Al_{2}O_{3}.
contienen Al_{2}O_{3}.
La disminución de la basicidad antes de la
reducción a valores cerca del punto neutro también aporta ventajas
con respecto a las vidas útiles de un revestimiento refractario no
básico.
De forma ventajosa, se procede en el
procedimiento según la invención de tal forma que se intenta
conseguir la basicidad deseada ya desde el momento en el que el
contenido en óxidos metálicos y en particular la suma de contenidos
en óxido de hierro, de manganeso, de cromo, de níquel y de vanadio
de la escoria se sitúa por debajo de un 3,5% en peso. Desde el
momento en el que el contenido en óxidos metálicos desciende a
valores por debajo de un 3,5% en peso, ya se evita sustancialmente,
tal como ya se ha mencionado, una formación de espuma, debido a la
conversión mucho menor del carbono del baño, de modo que a partir
de este momento pueden adicionarse los aditivos necesarios para la
obtención de la basicidad deseada y la obtención de la composición
apta con respecto a la tecnología de cemento, sin que esto
repercute adversamente en el procedimiento.
A continuación, se ilustrará la invención con
mayor detalle haciendo referencia a una forma de realización
ejemplificativa.
En un convertidor, se introdujeron por cada 10
toneladas de arrabio 3 toneladas de una escoria que presentaba la
siguiente composición:
| Escoria | |
| % en peso | |
| CaO | 45,1 |
| SiO_{2} | 15,6 |
| Al_{2}O_{3} | 3,3 |
| MgO | 6,7 |
| TiO_{2} | 1,1 |
| FeO | 25,7 |
| MnO | 2,5 |
| CaO/SiO_{2} | 2,9 |
Durante el proceso de reducción, al baño metálico
se adicionó carbono en forma de portadores de carbono. Utilizando
carbono y oxígeno permitió conseguir la temperatura requerida para
mantener una escoria líquida y suministrar el potencial de
reducción necesario. La basicidad de la escoria se rebajó a un valor
de 1,1 introduciendo 770 kg de arena de cuarzo por soplado, y se
adicionaron 494 kg de bauxita, obteniéndose una escoria al
principio de la reducción de la masa fundida que presentaba la
siguiente composición:
| Composición de la escoria antes de la reducción de la masa fundida | |
| % en peso | |
| CaO | 35,5 |
| SiO_{2} | 32,2 |
| Al_{2}O_{3} | 9,4 |
| MgO | 5,5 |
(Continuación)
| % en peso | |
| TiO_{2} | 0,4 |
| FeO | 15,4 |
| MnO | 1,6 |
| CaO/SiO_{2} | 1,1 |
Hacia el final de la fase de reducción, en la que
era posible reducir en particular el contenido en FeO de un 15,4%
en peso a valores por debajo de 1%, y reducir el contenido en
manganeso sustancialmente a la mitad, se ajustó la escoria a la
composición final deseada por adición de 265 kg de cal calcinada y
330 kg de bauxita. El contenido total en óxido metálico de
aproximadamente 1,7% en peso, que es relativamente bajo, y la baja
conversión del carbono del baño en monóxido de carbono y dióxido de
carbono hacia el final de la fase de reducción impide en este
momento la formación de espuma hasta el final del tratamiento. La
composición de la escoria deseada que se distingue por excelentes
características con respecto a la tecnología de cemento podía
prepararse de la siguiente
manera:
manera:
| Composición de la escoria tras la reducción de la masa fundida | |
| % en peso | |
| CaO | 44,7 |
| SiO_{2} | 34,5 |
| Al_{2}O_{3} | 14,5 |
| MgO | 4,3 |
| TiO_{2} | 0,3 |
| FeO | 0,8 |
| MnO | 0,9 |
| CaO/SiO_{2} | 1,3 |
Por tanto, en total la basicidad de la escoria
disminuyó dentro del presente procedimiento en un valor de 0,2 por
debajo del valor de la basicidad deseada, evitándose de esta manera
de forma fiable una formación de espuma y una descarga no deseable
de la escoria.
En un convertidor, se cargaron por cada 10
toneladas de arrabio 4 toneladas de una escoria en estado líquido
que presentaban la siguiente composición:
| Escoria | |
| % en peso | |
| CaO | 47,8 |
| SiO_{2} | 26,3 |
(Continuación)
| % en peso | |
| Al_{2}O_{3} | 5,9 |
| MgO | 8,9 |
| TiO_{2} | 1,3 |
| FeO | 1,7 |
| MnO | 1,4 |
| Cr_{2}O_{3} | 6,7 |
| CaO/SiO_{2} | 1,8 |
\vskip1.000000\baselineskip
La escoria citada anteriormente se sometió a un
proceso de reducción de masa fundida utilizando carbón y oxí-
geno.
geno.
Sin embargo, antes se cambió la química de la
escoria de tal forma que la viscosidad queda reducida. Esto se
realizó por adición de 867 kg de arena de cuarzo y 980 kg de
bauxita.
Al mismo tiempo, el contacto de la escoria que
contiene óxidos metálicos con el baño de hierro que contiene carbono
ya produce una reacción de reducción.
Ambos efectos (el ajuste de la basicidad y del
contenido en Al_{2}O_{3} así como el inicio de la reducción)
produjeron la siguiente composición antes del comienzo del
tratamiento reductor de la masa fundida propiamente dicho:
\vskip1.000000\baselineskip
| Composición de la escoria antes de la reducción de la masa fundida | |
| % en peso | |
| CaO | 35,6 |
| SiO_{2} | 35,8 |
| Al_{2}O_{3} | 14,1 |
| MgO | 6,7 |
| TiO_{2} | 1,4 |
| FeO | 1,3 |
| MnO | 1,0 |
| Cr_{2}O_{3} | 4,1 |
| CaO/SiO_{2} | 1,0 |
\vskip1.000000\baselineskip
Tras la terminación de la fase de reducción, se
ajustó la composición final de la escoria al valor deseado por
adición de 828 kg de cal calcinada y 237 kg de bauxita.
La composición de la escoria final se determinó
de la siguiente manera:
| Composición de la escoria tras la reducción de la masa fundida | |
| % en peso | |
| CaO | 45,0 |
| SiO_{2} | 31,4 |
| Al_{2}O_{3} | 14,4 |
| MgO | 5,9 |
| TiO_{2} | 1,3 |
| FeO | 1,1 |
| MnO | 0,8 |
| Cr_{2}O_{3} | 0,03 |
| CaO/SiO_{2} | 1,4 |
Claims (4)
1. Procedimiento para la preparación de
sustancias de molienda puzolánicas o hidráulicas para la industria
del cemento a partir de escorias básicas oxídicas, en particular de
escorias de acero, utilizando un baño metálico para la reducción de
los óxidos metálicos de las escorias, caracterizado porque
la basicidad de las escorias líquidas se ajusta antes de la
reducción por adición de aditivos acídicos, tales como por ejemplo
arena de cuarzo y/o escoria de horno alto, y/o sustancias
correctoras que contienen SiO_{2}, a un valor comprendido entre
0,1 y 0,5 por debajo del valor de basicidad (CaO/SiO_{2}) de la
escoria deseada, y porque la basicidad de las escorias al final o
cerca del final de la fase de reducción se ajusta a la basicidad
deseada, comprendida entre 1,1 y 1,5, por adición de cal calcinada
y/o sustancias correctoras que contienen CaO.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se adicionan sustancias correctoras que
contienen Al_{2}O_{3}, tal como por ejemplo bauxita, por lo
menos en parte, antes de la reducción de las escorias.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se intenta conseguir la basicidad
deseada desde el momento en que el contenido en óxido metálico y en
particular la suma de contenidos en óxido de hierro, de manganeso,
de cromo, de níquel y de vanadio de la escoria se sitúa por debajo
de un 3,5% en peso.
4. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque, al adicionar Al_{2}O_{3} para
conseguir un contenido en Al_{2}O_{3} comprendido entre un 12 y
un 15% en peso, la basicidad va reduciéndose en un menor grado que
en el caso de contenidos en Al_{2}O_{3} más bajos.
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