ES2269295T5

ES2269295T5 - Proceso para procesar escorias de acero inoxidable

Info

Publication number: ES2269295T5
Application number: ES01202177.0T
Authority: ES
Inventors: Daniel Joseph Louis Vanschoonbeek; Serge Leon Hubert René Celis
Original assignee: TRADING AND RECYCLING Co SINT TRUIDEN
Current assignee: TRADING AND RECYCLING Co SINT TRUIDEN
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: DE69723796T2; DE69735778D1; EP1146022A2; EP0837043A1; EP1146022A3; EP1055647A2; EP1055647B1; DE69723796D1; ES2262484T3; EP0837043B1; EP1055647A3; DE69736443T3; BE1010700A5; EP1146022B1; DE69736443T2; DE69735778T2; EP1146022B2; DE69736443D1; ES2269295T3

Description

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DESCRIPCION

Proceso para procesar escorias de acero inoxidable

La presente invencion se refiere a un proceso para procesar escorias de acero inoxidable en el que las escorias de acero se trituran y en el que estas escorias de acero trituradas se usan para producir una masa que retiene la conformacion que contiene las partlculas de acero inoxidable en un estado aglutinado.

Al igual que las escorias convencionales que no son de acero inoxidable, las escorias derivadas de la produccion de acero inoxidable comprenden principalmente oxido de calcio (CaO) y dioxido de silicio (SiO2). Para la produccion de acero inoxidable, tambien se hace uso adicionalmente de cromo. Para tipos de acero inoxidable martenslticos, el contenido de cromo comprende, por ejemplo, aproximadamente 13 %, para tipos de acero inoxidable de tipo ferrico aproximadamente 17,5 % y para tipos de acero inoxidable austenlticos aproximadamente 17,5-18 %. Los tipos de acero inoxidable austenlticos comprenden ademas adicionalmente de aproximadamente 9 a 12 % de nlquel. Para la produccion de acero inoxidable, adicionalmente se hace uso habitualmente de fluoruro calcico que se anade mas particularmente para mantener las escorias fluidas.

En contraste con escorias de acero convencional, las escorias de acero inoxidable contienen por consiguiente desde un punto de vista medioambiental-higienico cantidades de oxido de cromo (Cr2O3) y posiblemente de oxido de nlquel y/o fluoruros. Puesto que estas substancias perniciosas pueden lixiviarse, ha sido hasta ahora apropiado, y de acuerdo con algunas legislaciones incluso obligatorio, verter las escorias de acero inoxidable como residuo bajo condiciones controladas. El agua del percolado del residuo vertido ha tenido entonces por supuesto que recogerse y, si es necesario, purificarse.

Para escorias de acero que contienen oxido de cromo pero no oxido de nlquel, en el Chemical Abstract N.° 97:221850 (JP-B-57027862) se divulga triturar las escorias hasta < 10 mm y combinar las escorias trituradas con arena, cemento y agua para elaborar un bloque de hormigon que forma una masa que retiene la conformacion. Esta publicacion de patente japonesa, de principios de los 70, trata solo las posibilidades de elaborar hormigon con escorias de acero trituradas, pero no menciona nada acerca de aspectos medioambientales-higienicos. Mas particularmente, no se menciona nada con respecto a la lixiviacion de ciertas substancias nocivas. Una desventaja del proceso divulgado en el documento JP-B-57027862 es ademas que la cal libre que esta presente en las escorias de acero trituradas puede empezar a hincharse bajo la influencia de la humedad de modo que los bloques de hormigon no son adecuados para aplicarse en condiciones humedas.

En el Chemical Abstract N.° 85:112186 (JP-A-51083623) se divulga el uso de escorias de acero, que contienen ademas de oxidos de cromo y otros tambien oxido de nlquel y fluoruro calcico, para preparar productos de hormigon aireados o de peso ligero. Tales productos de hormigon de peso ligero tienen normalmente una resistencia relativamente baja y estan elaborados de materiales bastante finos. Una desventaja del uso de escorias de acero finas es que son bastante propensas a la lixiviacion, en particular de cromo, nlquel y fluoruros.

La invencion se refiere ahora a un proceso para procesar escorias de acero inoxidable que son las mas problematicas desde un punto de vista medioambiental-higienico, a saber las que contienen, ademas de oxido de calcio (CaO), dioxido de silicio (SiO2), oxido de hierro (Fe2O3) y oxido de cromo (Cr2O3), oxido de nlquel (NiO) y opcionalmente fluoruros. En realidad, como se hara evidente posteriormente aqul, el oxido de cromo y los fluoruros se lixivian en las mayores cantidades. Ademas, el oxido de nlquel se lixivia, estando ademas, por otra parte, este nlquel acoplado, segun se describe anteriormente, a un alto contenido de cromo.

La invencion tiene como objetivo proporcionar un nuevo proceso para el procesamiento de tales escorias de acero inoxidable mediante el cual estos problemas medioambientales-higienicos puedan evitarse o solucionarse y que permite alcanzar una masa que retiene la conformacion de una resistencia relativamente alta y solucionar los problemas relacionados con el hinchamiento de la cal libre presente en escorias de acero.

A este fin, el proceso de acuerdo con la invencion se caracteriza por los rasgos definidos en la porcion de caracterizacion de la reivindicacion 1.

Sorprendentemente, se ha observado que, en la masa que retiene la conformacion, los fluoruros y los oxidos de nlquel y cromo que estan presentes no provocaban ningun problema con respecto a una posible lixiviacion demasiado alta, ademas de lo cual las partlculas de las escorias de acero as! trituradas mostraban la rigidez requerida para ser aplicadas en una masa que retiene la conformacion, tal como hormigon, asfalto, un material sintetico, cemento y similares.

En vista de los problemas provocados por la presencia de cal libre en las escorias formadas de acero usadas para producir masas que retienen la conformacion, se hace uso del proceso de acuerdo con la presente invencion de escorias de acero inoxidable que contienen oxido de cromo y nlquel en vista del hecho de que tales escorias de

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acero inoxidable habitualmente no contienen cantidades demasiado altas de cal libre. Por otra parte, el metodo de acuerdo con la invention proporciona que las escorias de acero trituradas se pongan en contacto con agua durante un perlodo de al menos 3 semanas para asegurar que su contenido de cal libre sea menor que o igual a 0,1 % en peso a lo sumo.

En una realization preferida del proceso de acuerdo con la invencion, las escorias de acero inoxidable se trituran de tal manera que comprenden partlculas mayores que 10 mm, estando tambien presentes, por supuesto, partlculas menores, a no ser que se separen por tamizado posteriormente.

Una ventaja de tales partlculas mayores es que, en comparacion con las partlculas menores, los componentes de las mismas estan incluso menos sometidos a lixiviacion. En el proceso de acuerdo con las publicaciones de patente japonesa descritas posteriormente aqul, las escorias de acero se trituran por el contrario hasta partlculas que tienen dimensiones menores que o iguales a 10 mm y, respectivamente, hasta dimensiones incluso mucho menores.

Preferiblemente, las escorias de acero inoxidable se trituran en partlculas que tienen un tamano de entre 0 y x mm, donde x es un valor menor que o igual a 30, en particular menor que o igual a 20 mm.

De este modo, se obtiene un material que tiene buenas propiedades mecanicas homogeneas. Por otra parte, en el caso de tales tamanos de partlcula, es mas facil neutralizar la cal libre cuando tal cal esta presente en cantidades demasiado grandes.

En una realizacion particular del proceso de acuerdo con la invencion, las partlculas de las escorias de acero trituradas se aglutinan entre si por medio de un agente hidraulicamente aglutinante, en particular con cemento y/o cenizas volantes, para producir dicha masa que retiene la conformation. A este respecto, se ha observado que las escorias de acero trituradas mostraban propiedades aglutinantes requeridas para aglutinarse con cemento y/o cenizas volantes y que las partlculas finas de las escorias de acero trituradas proporcionaban una aceleracion del proceso de aglutinacion.

En una realizacion preferida adicional del proceso de acuerdo con la invencion, no se hace uso de un agente aglutinante adicional sino que las escorias de acero trituradas se muelen de tal manera que las escorias de acero trituradas estan al menos parcialmente compuestas por una fraction fina que tiene en particular un tamano de grano de 0-4 mm, fraccion fina que se usa en combination con un granulado mas grueso a fin de formar un granulado mixto hidraulico. El granulado mas grueso puede estar comprendido por una fraccion mas gruesa de las escorias de acero trituradas, estar formado por las mismas escorias de acero trituradas o estar separado por tamizado o no de otra cantidad de escorias de acero trituradas, o por los materiales habituales para elaborar un granulado mixto hidraulico tal como grava de Maas (= grava de rlo), piedra de gres (= piedra arenisca) o pieza caliza triturada, caucho y similares.

De acuerdo con la invencion, las escorias de acero trituradas pueden pulverizarse adicionalmente, en particular una fraccion fina de, por ejemplo 0-4 mm, separarse por tamizado de estas las escorias de acero trituradas y esta en un polvo que tiene un tamano de partlcula analogo al del cemento y que puede usarse, debido a las propiedades hidraulicas observadas, como aditivo en la preparation de cemento.

Otras ventajas y particularidades de la invencion se haran evidentes a partir de la siguiente description de algunas realizaciones particulares del proceso de acuerdo con la invencion y las escorias de acero inoxidable trituradas que se obtienen mediante el mismo. Esta descripcion solo se da a modo de ejemplo y no pretende limitar el alcance de la invencion.

Asl, la invencion se refiere generalmente a un proceso para procesar escorias que se producen en la production de acero inoxidable.

La produccion de acero inoxidable se realiza habitualmente en tres etapas en cada una de las cuales se producen escorias. Estas son, por ejemplo, escorias del horno electrico, escorias del convertidor y escorias finales de VOD (descarburacion oxidante a vaclo) en cantidades de, por ejemplo, respectivamente, aproximadamente 8 % en peso, 14 % en peso y 3 % en peso, descartandose tlpicamente de forma adicional aproximadamente 5 % en peso de caucho. En cada uno de estos casos, la escoria esta compuesta sobre la base de cal (CaO) calcinada. Esta cal forma una capa protectora fundida sobre el bano y asl protege al acero caliente frente a la oxidation. Por otra parte, la cal absorbe oxidos e impurezas de modo que se produce una mezcla de CaO y oxidos metalicos (de metales de transition). En la ultima fase, los oxidos no refractarios se reducen con Si metalico, de modo que se produce una mezcla de 2CaO.SiO2 con pequenas cantidades de oxidos inertes y un poco de azufre y/o fosforo. Para hacer que la reaction de reduction transcurra suavemente, se anade espato de fluor (CaF2) que hace a la escoria llquida. Un analisis tlpico de las escorias producidas es como sigue:

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CaO: 40-60 %

SiO2: 20-30 %

MgO: ± 10 %

Fe2O3: ± 2 %

MnO: ± 1 %

S: trazas

F-: algun %

Cr2O3: 1 a 10 %

NiO: <1 %

A partir de los analisis, parece que las escorias producidas durante las diferentes etapas tienen una composicion similar.

La escoria de horno electrico, que se produce sobre el horno de fusion electrico para acero inoxidable, comprende mas particularmente principalmente CaO, MgO y SiO2. Ademas, contiene elementos que se producen mediante la oxidacion de los elementos que estan presentes en la chatarra de hierro, a saber FeO, Cr2O3, NiO y A^O3. Ademas, tambien pueden estar presentes pequenas cantidades de impurezas tales como ZnO, PbO, TiO2 y CuO.

La escoria del convertidor se forma durante el refinado de la masa fundida de acero inoxidable mediante soplado en oxlgeno, reduciendose el contenido de carbono por medio de este oxlgeno desde a lo sumo 2,5 % hasta aproximadamente 0,3 %. En principio, tiene la misma composicion que la escoria del horno electrico. Sin embargo, debido a la mejor reduccion, el contenido de elementos que no son de ferroaleacion, es substancialmente inferior.

La escoria final de VOD se obtiene mediante refinado (soplado con oxlgeno) bajo vaclo dando como resultado una reduccion adicional del contenido de carbono, mas particularmente hasta aproximadamente 0,05 %. Debido a la reduccion aun mejor que la de las escorias del convertidor, esta escoria ya no contiene practicamente elementos distintos a los ferroelementos. Se ha observado que el contenido de Cr total en las escorias del horno electrico es significativamente superior que en las escorias de VOD y del convertidor.

En la practica, las escorias de acero inoxidable mixtas se trituran por medio de tenazas y martillos fragmentadores hidraulicos en maquinas o gruas en pedacitos y trozos que tienen tamanos que pueden variar de 0 a 2000 mm a lo sumo. Los trozos de metal metalico que estan presentes en las escorias de acero as! trituradas se retiran manualmente. El material metalico reciclado, que es suficientemente puro, se recupera para la produccion.

De acuerdo con la invencion, las escorias de acero fragmentadas en bruto, de las cuales preferiblemente ya se han retirado los trozos de metal metalico mayores, se trituran adicionalmente hasta un tamano de partlcula que es principalmente menor que aproximadamente 60 mm a lo sumo, lo que puede realizarse en una o mas etapas, en otras palabras procesos de trituracion. Estara claro que despues de los procesos de trituracion aplicados, la mayorla de las partlculas puede alcanzar el tamano de partlcula requerido pero siempre quedara una cantidad de partlculas mayores que sin embargo pueden separarse por tamizado y posiblemente triturarse de nuevo. Como se describira adicionalmente mas adelante aqul, la masa de escorias de acero inoxidable no tiene que triturarse como tal, pero es posible retirar fragmentos mayores por adelantado de la misma, en particular mediante tamizado.

Para triturar los trozos de escorias de acero en bruto, puede hacerse uso de diversos tipos de fragmentadores tales como fragmentadores de percusion, fragmentadores de martillo, trituradores conicos y giratorios y trituradores de mordazas, dandose preferencia claramente, al menos en una primera fase, a un triturador de mordazas provisto de un sistema antibloqueo en vista de la alta eficacia que puede alcanzarse con el mismo y debido a que este triturador es el mas resistente contra el material duro. Este triturador de mordazas se aplica preferiblemente para moler las escorias de acero hasta fragmentos de hasta, por ejemplo, 300 mm a lo sumo. Esto no altera el hecho de que - excepto por los problemas de posible rotura del martillo - un fragmentador de percusion o martillo alcance la misma eficacia y produzca incluso un producto cualitativamente mas y mejor adecuado, en otras palabras una mejor formacion del grano (cubo) y permita incluso alcanzar directamente el tamano de partlcula deseado de 0 a aproximadamente 60 mm. Posiblemente, el exceso por encima de 60 mm se triturara adicionalmente despues de tamizar hasta que toda la masa se haya reducido hasta un tamano de partlcula de hasta aproximadamente 60 mm a lo sumo.

Para la molienda final hasta un tamano de partlcula de aproximadamente 60 mm a lo sumo, pueden usarse los mismos tipos de fragmentador, pero en este caso se da claramente preferencia al uso de un fragmentador de percusion. De acuerdo con la invencion, se ha encontrado en efecto que por medio de un fragmentador de percusion los restos de metal (de aproximadamente 1 a 20 % de las escorias de acero trituradas) que todavla estan presentes se liberan por otra parte mediante percusion, entre otras cosas, de la piedra caliza y que por medio de este tipo de fragmentador puede asegurarse una mejor cubicidad de las partlculas, lo que asegura posibilidades de aplicacion

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mas eficaces.

Despues de haber triturado las escorias de acero pueden separarse, por ejemplo, mediante una o mas operaciones de tamizado en fracciones diferentes, ademas de lo cual, por ejemplo, es posible triturar la fraccion mayor o “sobretamano” de nuevo. Por lo tanto, cada operacion de tamizado puede ya aplicarse antes de que se alcance el tamano de partlcula deseado.

Despues de haber triturado las escorias de acero, restos de metal adicionales tambien se retiran preferiblemente de las mismas, en otras palabras se reciclan, se destinan como materia prima, entre otras cosas para la produccion de nuevo acero inoxidable. Esto puede realizarse visualmente y manualmente y/o mediante sistemas automaticos y/o mecanicos. Por ejemplo, puede hacerse uso de sistemas de separacion magneticos y esto en funcion de la fraccion triturada que ha de tratarse y que puede obtenerse en particular mediante una o mas operaciones de tamizado. Para las fracciones mas gruesas, se hace uso preferiblemente de un iman de correa superior, para las fracciones mas finas un iman de laminador de cabeza y para las fracciones de, por ejemplo, 0 a 7 mm, un iman tubular. Ademas de los sistemas de separacion magneticos, tambien puede hacerse uso para las fracciones de metales no magneticos, incluyendo nlquel y cromo, de sistemas de corriente de induction, es decir, sistemas de Foucault o E. Current, con una correa superior, un laminador de cabeza o una instalacion “tubular” adicional y tambien sistemas de tamizado, preferiblemente sistemas de tamizado en seco, para evitar agua residual contaminada, basados en gravedad y/o aire y separaciones con sistemas vibratorios.

El uso de estos sistemas de separacion permite reciclar como promedio de 1 a 20 % de fragmentos de acero del material triturado en crudo y usar estos de nuevo en el proceso de produccion de acero inoxidable basico. Esta claro que la cantidad de escoria se reduce de ese modo, mientras que las partes metalicas pueden recogerse de nuevo como una materia prima valiosa para elaborar acero inoxidable, y la materia restante, como se describira adicionalmente aqul posteriormente de acuerdo con la invention, como granulado petreo y/o agregado de cemento (= que ha de usarse como materia prima para cemento).

Debido al hecho de que las escorias se trituran mas finamente de acuerdo con la invencion, se expone una superficie mayor de estas escorias de modo que existe un mayor riesgo para la lixiviacion de substancias nocivas, en particular de Cr2O3, NiO y F-. Para evitar esto, las partlculas de las escorias trituradas se unen de acuerdo con la invencion entre si para producir una masa que retiene la conformation, que contiene las partlculas de las escorias de acero trituradas en un estado aglutinado. A este fin, se hace uso de una matriz endurecible que puede basarse mas particularmente en un agente hidraulicamente aglutinante tal como cemento, cenizas volantes y/o una fraccion fina de las escorias de acero trituradas. En general, las escorias trituradas se usan en las llamadas aplicaciones moldeadas para neutralizar el danino comportamiento de lixiviacion de los fragmentos molidos.

Una realization preferida del proceso de acuerdo con la invencion consiste en que se hace uso de cemento como agente hidraulicamente aglutinante. Por ejemplo, este cemento puede usarse para aglutinar una fraccion fina de las escorias trituradas, que tienen un tamano de partlcula de, por ejemplo, 0 a 3-4 o 5 mm, para formar una capa de estabilizacion que se endurece mediante la captation de humedad del fondo o humedeciendo con agua. Adicionalmente, tambien puede aplicarse una fraccion mas gruesa de las escorias trituradas, posiblemente en combination con arena, en lugar de con dicha fraccion fina. Mediante la adicion de agua y la cantidad requerida de cemento, en combinacion con arena natural y/o de acero inoxidable, es posible por otra parte elaborar hormigon a partir de las escorias trituradas. Por supuesto, tambien puede hacerse uso de las materias primas habituales del hormigon tales como arena (arena tanto natural como sintetica que se origina a partir de procesos industriales, por ejemplo Metamix® y pirita) y grava (Maas) o piedra caliza triturada y similares. De acuerdo con la invencion, las escorias de acero trituradas ofrecen as! una materia prima alternativa valiosa para reemplazar estos materiales, y esto, por supuesto, dependiendo del tamano de partlcula de la fraccion empleada. Esto es valido tanto para la produccion de cemento como para la produccion de asfalto (incluso carga) o de materiales plasticos aglutinados, o tambien para la preparation como agregado en morteros de hormigon, construction y rejuntado.

De acuerdo con la invencion, se ha encontrado mas particularmente que las escorias de acero trituradas, y especialmente la fraccion mas gruesa de las mismas, tenlan excelentes propiedades mecanicas, entre otras cosas en cuanto a la dureza (clase S1 de metales para pavimentos PTV; PTV = Prescriptions Techniques - Technische Voorschriften) y que tenlan una conformacion bastante cubica y redondeada y, de ese modo, en contraste con otras, son materiales mas planos tales como, por ejemplo, “material metalico para pavimentos de gres”, muy adecuado para usarse en particular en hormigon o asfalto, tanto o mas en vista de su composition de grano equilibrada. La dureza, as! como la conformacion de grano cubica, dan como resultado que el material es particularmente adecuado, por ejemplo, para capas superiores y/o metalizantes en la construccion de pavimentos. A partir de pruebas parece que, basandose en las escorias de acero trituradas, puede elaborarse hormigon, cuyo peso especlfico es algo superior que el peso especlfico de un mismo hormigon basado en grava, a saber aproximadamente 2500 kg/m3 en lugar de aproximadamente 2350 kg/m3, pero cuya resistencia a la compresion puede ser aproximadamente 1,5 veces superior. Experimentos de aglutinacion sobre cemento, en los que se usaron agua de lavado de las escorias de acero y agua convencional, han mostrado que el material que se origina a partir de las escorias de acero proporciona una aglutinacion acelerada. Por consiguiente, las escorias de acero trituradas

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muestran tambien ellas mismas propiedades hidraulicamente aglutinantes intrlnsecas.

De ahl que, de acuerdo con la invention, sea posible usar la fraction fina de las escorias de acero trituradas, que tienen por ejemplo un tamano de grano de 0 a 4 mm, en combination con un granulado mas grueso a fin de componer un granulado mixto hidraulico que se endurezca cuando entre en contacto con agua y cuando preferiblemente se compacte. En otras palabras, esta fraccion fina puede usarse as! como agregado de cemento. El granulado mas grueso puede estar formado por la fraccion mas gruesa de las escorias de acero trituradas y/o por otro granulado tal como grava, piedra caliza triturada, hormigon y caucho petreo, etc. A partir de consideraciones higienicas medioambientales, se ha dado preferencia al uso de una combinacion del granulado de escorias con el material petreo triturado debido a que de este modo la lixiviacion se reduce adicionalmente, en particular la lixiviacion de fluoruros. Caucho petreo triturado, por ejemplo, puede mezclarse con de 5 a 20 % de escorias de acero inoxidable trituradas hasta un tamano de partlcula igual o menor. El granulado mixto hidraulico puede obtenerse automaticamente cuando se tritura en las escorias de acero de forma suficientemente fina o puede componerse por medio de fracciones previamente separadas por tamizado. Puede aplicarse, por ejemplo, como una capa de estabilizacion bajo pavimentos o similares, en cuyo caso, por supuesto, se compacta y se pone en contacto con agua o humedad a fin de formar la masa dura que retiene la conformation en la que los elementos nocivos estan aglutinados. Ya sea con o sin un agente aglutinante adicional, tal como cemento, cenizas volantes, asfalto o plastico, puede obtenerse una dureza suficiente de este modo, en particular una dureza de, por ejemplo, al menos 2 MPa.

Como ya se ha analizado anteriormente aqul, las escorias de acero inoxidable se trituran de acuerdo con la invencion hasta un tamano de partlcula de aproximadamente 60 mm a lo sumo. De este modo, se obtiene una mezcla bastante homogenea, cuyas partlculas o guijarros son bastante identicos y tienen, por ejemplo, una dureza y porosidad substancialmente identicas. Cuando se trituran, en particular con el fragmentador de percusion, se ha observado en efecto que las partlculas mas porosas o menos duras se fracturan mas finamente, posiblemente incluso en arena, de modo que las partlculas mayores tenlan propiedades mas homogeneas. Este efecto es aun mas pronunciado si las escorias de acero se trituran hasta un tamano de partlcula de aproximadamente 30 mm, siendo el caso mas preferido cuando las escorias de acero se trituran hasta un tamano de partlcula de aproximadamente 0 a 20 mm a lo sumo. A partir de las escorias as! trituradas, las fracciones requeridas pueden separarse por tamizado a continuation en funcion de las realizaciones de aplicacion aglutinada o las posibilidades del granulado mixto.

Triturar las escorias de acero inoxidable no solo es importante para obtener un material que tenga buenas propiedades mecanicas homogeneas, sino que tambien es importante para permitir, cuando las escorias de acero contienen una cantidad demasiado grande de calibre, neutralizar esta cal hasta un punto suficiente con agua. En efecto, se ha observado que esta cal libre puede, mas tarde, despues de una exposition prolongada a la humedad, empezar a hincharse y as! provocar deformaciones, por ejemplo en una superficie de pavimento de hormigon en la que se han aplicado las escorias de acero trituradas. Aunque la cantidad de cal libre que esta presente puede variar hasta una extension considerable, este es mucho menos el caso con las escorias de acero inoxidable de acuerdo con la invencion que con las escorias de acero o hierro convencionales, que por ello no son directamente e inmediatamente adecuadas para emplearse como materia prima alternativa en productos de hormigon, y las escorias de acero trituradas han de someterse de acuerdo con la invencion a un proceso de envejecimiento durante al menos tres semanas, por ejemplo durante un mes, proceso durante el cual las escorias de acero trituradas se ponen en contacto con agua para neutralizar la cal libre hasta un maximo. A este fin, las escorias de acero trituradas pueden rociarse con agua o posiblemente pueden almacenarse en un bano de agua. El perlodo de envejecimiento se ajusta preferiblemente en funcion de la cantidad observada de cal libre. Las escorias de acero trituradas se dejan envejecer hasta que el contenido de cal libre comprende hasta 0,1 % en peso a lo sumo. En vista de la neutralization de la cal libre, ha de hacerse uso preferiblemente para la production de hormigon de una fraccion mas fina de las escorias de acero trituradas, por ejemplo una fraccion 0-40 que se ha separado por tamizado de estas escorias de acero trituradas.

De acuerdo con la invencion, tambien es posible pulverizar al menos una portion de las escorias de acero trituradas, por ejemplo una fraccion fina de las mismas, hasta conseguir un mayor grado de polvo. Las escorias de acero as! pulverizadas pueden emplearse a continuacion debido a sus propiedades hidraulicas como agente hidraulicamente aglutinante y en particular pueden mezclarse, por ejemplo, en cemento para formar un cemento (compuesto). Ademas, en esta aplicacion, las escorias de acero inoxidable que se pulverizan en este caso llegaran a una masa que retiene la conformacion en la que las substancias nocivas estan suficientemente protegidas contra la lixiviacion.

Finalmente, se ofrece la posibilidad de acuerdo con la invencion de retirar fragmentos mayores de las escorias de acero inoxidable parcialmente trituradas, mas particularmente mediante tamizado, ya que se ha encontrado que las substancias nocivas que estan presentes tambien estan mejor protegidas contra la lixiviacion en estos fragmentos mayores. A este fin, estos fragmentos mayores tienen preferiblemente un diametro mayor de al menos 60 mm. Estara claro que cuanto mayor sea el diametro, menos lixiviacion se producira. Los fragmentos mayores se retiran preferiblemente de estas escorias de acero inoxidable que contienen la cantidad menor de substancias nocivas, dandose preferencia mas particularmente a las escorias del convertidor o posiblemente a las escorias de VOD, que sin embargo tienen un contenido de nlquel algo superior. Las escorias del horno electrico, por el contrario, son

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menos apropiadas en vista de su contenido de cromo considerablemente superior. Los fragmentos mayores retirados pueden usarse como roca monolltica para trabajos de construccion y/o refuerzo, teniendose particularmente en cuenta las aplicaciones en agua, por ejemplo aplicaciones como refuerzo de orillas o diques o como bases para pilas de puentes y similares. En esta aplicacion, las piedras se mantienen normalmente juntas en mallas de acero.

Cuando todos los fragmentos que tienen un diametro mayor que 60 mm se retiran previamente, todavla es importante de acuerdo con la invencion para las aplicaciones moldeadas de las fracciones menores restantes de las escorias de acero inoxidable someter estas a un proceso de trituracion, debido a que, segun se describe anteriormente aqul, las propiedades de las partlculas se hacen mas homogeneas de ese modo y son de una calidad mejor para aplicarse, por ejemplo, en hormigon o similares.

En resumen, las escorias de acero inoxidable trituradas pueden usarse de acuerdo con la invencion en todos los tipos de aplicaciones moldeadas en las que las partlculas de las escorias de acero trituradas estan embebidas en una matriz endurecible de modo, que los elementos nocivos ya no provoquen problemas en cuanto a la lixiviacion. La matriz endurecible puede formarse por medio de plastico, asfalto o un agente hidraulicamente aglutinante tal como cemento, cenizas volantes o la fraccion fina de las propias escorias de acero trituradas. Las escorias de acero trituradas, o ciertas fracciones de las mismas, se aplican preferiblemente en hormigon, mas particularmente en hormigon colado y/o en otros productos de hormigon moldeados, tales como piedras de hormigon o cemento, placas o postes de hormigon, bordillos de acera, etc. as! como en morteros de cemento, hormigon, rejuntado y construccion.

Ejemplos 1 a 10

Una mezcla de los tipos de escorias de acero inoxidable descritos anteriormente aqul se trituro hasta un tamano de partlcula de 0 a aproximadamente 18 mm. Las escorias de acero trituradas se separaron subsiguientemente por medio de un tamiz en una fraccion fina de 0-4 mm y una fraccion mas gruesa de 4-18 mm. Estas fracciones se usaron para reemplazar parcialmente tierra caliza (10/20) y arena (0/5) en la produccion de bordillos para aceras de hormigon. Las composiciones de hormigon aplicadas en los ejemplos 1 a 10 se indican en la Tabla 1 posteriormente.

Tabla 1: Composicion de hormigon de los ejemplos 1 a 5 y los ejemplos comparativos 6 a 10

: Ejemplos 1-5 Ejemplos comparativos 6-10

Piedra caliza 10/20: 100 kg 400 kg

Escorias de acero 4/18: 300 kg -

Arena marina 0/2: 700 kg 700 kg

Arena 0/5: 600 kg 800 kg

Escorias de acero 0/4: 200 kg -

Piedra caliza 2/10: 700 kg 700 kg

Cenizas volantes: 90 kg 90 kg

Cemento I 52.5 R: 335 kg 335 kg

Aditivos ng 30: 1,2 l 1,2 l

El prensado de las piedras para bordillos de acera de hormigon de tipo II D 1 con dimensiones 1 m x 30 cm x 40 cm en una prensa de Henke se producla en todos los ejemplos sin problema. Despues de 7 dlas se realizaban ensayos de flexion, en los que para los ejemplos 1 a 5 se median resistencias a la flexion (en mPa) de 6,17, 6,01, 6,34, 5,21 y 5,75, respectivamente, y para los ejemplos comparativos 5,76, 5,63, 6,12, 5,82 y 5,98. Al mismo tiempo, se determino la absorcion de agua despues de 8 dlas de inmersion en agua. La absorcion de agua medida variaba en los ejemplos 1 a 5 entre 3,9 y 4,5 % en peso y en los ejemplos comparativos 6 a 10 entre 3,7 y 4,2 % en peso.

Como conclusion general puede decirse que el uso de las escorias de acero trituradas no tiene una influencia significativa sobre la resistencia del producto final ni sobre la absorcion de agua del mismo y que se proponen como un granulado y/o material substitutivo valioso.

Pruebas de lixiviacion

Escorias de acero inoxidable trituradas

Antes de examinar el comportamiento de lixiviacion de escorias de acero inoxidable trituradas en los llamados materiales de construccion moldeados, se examino el comportamiento de lixiviacion de las escorias de acero trituradas como tales, mas particularmente de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por el Art. 109 de la legislacion Vlarem II Belga.

5

10

15

20

25

Una mezcla de los tres tipos de escorias de acero inoxidable se trituro hasta un tamano de partlcuia de 0-20 mm, a partir del cual la fraccion de 4-7 mm se separo por tamizado subsiguientemente. Esta fraccion se puso en una columna que se lavo continuamente con agua acidificada por medio de acido nltrico hasta un pH de 4. La cantidad total de agua usada comprendla 10 veces el peso de la escoria de la columna. El caudal del agua se ajusto de tal manera que esta prueba durara aproximadamente 21 dlas. Los diferentes parametros que se muestran en la Tabla I posterior se midieron en el percolado.

TABLAI

Comportamiento de lixiviacion de mezcla triturada de escorias de acero inoxidable

Parametro de analisis

Arsenico (mg/l): < 5

Cadmio (mg/l): < 0,4

Cromo (mg/l): 72

Cobre (mg/l): < 3

Plomo (mg/l): < 2

Nlquel (mg/l): < 3

Zinc (mg/l): <10

Conductividad (mS/cm): 820

ph: 11,6

Cloruro (mg/l): < 4

Fluoruro (mg/l): 3,3

A partir de esta tabla parece que especialmente el cromo y el fluoruro provocan problemas en cuanto a la lixiviacion, lo que se ha confirmado en otras pruebas, a saber en pruebas de acuerdo con el proceso desarrollado por CEN/TC292/WG2 (prueba de conformidad europea para residuos granulares) que es una prueba de lixiviacion en dos etapas, mas particularmente una prueba DIN 38414-S4 modificada. A partir de estas ultimas pruebas, parece, para otra muestra de escorias de acero inoxidable trituradas, que la capacidad de lixiviacion era para el cromo de media 2,2 mg/kg y para el fluoruro 90 mg/kg mientras que la capacidad de lixiviacion del nlquel era inferior a 0,24 mg/kg. Por consiguiente, especialmente el cromo y el fluoruro provocan problemas en cuanto a la capacidad de lixiviacion.

Escorias de acero inoxidable trituradas en estado moldeado

Segun se muestra en la Tabla II posterior, las pruebas se realizaron sobre tres mezclas de hormigon diferentes.

: Mezcla de Referencia Mezcla I Mezcla II

Cemento CEM I 42.5 R: 320 kg 320 kg 320 kg

Grava Triturada 4/7: 1400 kg 935 kg 465 kg

Escorias de Acero Trituradas 4/7: - 465 kg 935 kg

Arena 0/3: 500 kg 500 kg 500 kg

Agua: 173 l 173 l 173 l

En este caso, se aplico la prueba de difusion de acuerdo con the Dutch Draft Standard NEN 7345 (1992), en la que una muestra de cada mezcla de hormigon se sumergla a una temperatura de 18-22 °C en una cantidad de llquido de extraccion (igual a 5 veces el volumen de hormigon) que consistla en agua desmineralizada acidificada por medio de acido nltrico hasta pH 4,0. Este llquido de extraccion se ha cambiado y analizado despues de intervalos de tiempo crecientes. Se realizaron cambios de acuerdo con puntos temporales como los mencionados en las Tablas III-V, en las que tambien se indican los resultados del analisis. La concentracion en el llquido de extraccion se ha convertido en la cantidad de elemento lixiviado por m2, y esto sobre la base de la superficie de las muestras (mezcla de referencia: 0,056 m2; mezcla I: 0,062 m2; mezcla II: 0,058 m2). Los elementos As, Cd, Cu, Cr, Pb, Ni y Zn se determinaron mediante ICP-AES, el contenido de cloruro mediante microculombimetrla y el contenido de fluoruro por medio de un electrodo selectivo para iones.

Tabla III: Resultados de la prueba de lixiviacion sobre la mezcla de hormigon de referenda

Punto en el tiempo (dlas) acumulativo: 0,25 1 2,25 4 9 16 36 64

Parametro de analisis: Unidad

Arsenico: mg/m2 <0,37 <0,37

Cadmio: mg/m2 <0,03 <0,03

Cromo: mg/m2 0,37 0,44

Cobre: mg/m2 <0,22 <0,22

Plomo: mg/m2 <0,15 <0,15

Nlquel: mg/m2 <0,22 <0,22

Zinc: mg/m2 <0,73 <0,73

Conductividad: mS/cm 240 72

pH: 10,8 10,5

Cloruro: mg/m2 <293 <293

Fluoruro: mg/m2 14,7 7,3

Tabla IV: Resultados de la prueba de lixiviacion sobre la mezcla de hormigon I

Punto en el tiempo (dlas) acumulativo: 0,25 1 2,25 4 9 16 36 64 Total

Parametro de analisis: Unidad

Arsenico: mg/m2 <0,38 <0,38 <0,38 <0,38 <0,38 <0,38 <0,38 <0,38 <3,06

Cadmio: mg/m2 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,24

Cromo: mg/m2 0,61 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 0,38 0,31 0,31 <2,53

Cobre: mg/m2 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <1,84

Plomo: mg/m2 <0,15 <0,15 0,38 0,31 <0,15 <0,15 <0,15 <0,15 <1,59

Nlquel: mg/m2 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <0,23 <1,84

Zinc: mg/m2 <0,77 <0,77 0,84 <0,77 0,77 <0,77 <0,77 <0,77 <6,23

Conductividad: mS/cm 230 50 70 90 90 220 100 460

pH: 11,1 10,5 10,6 10,7 10,8 11,1 10,3 11,6

Cloruro: mg/m2 307 <307 <307 <307 <307 307 307 <307 <245,6

Fluoruro: mg/m2 <7,7 <7,7 <7,7 7,7 <7,7 15,3 15,3 15,3 <84,4

Tabla V: Resultados de la prueba de lixiviacion sobre la mezcla de hormigon II

Punto en el tiempo (dlas) acumulativo: 0,25 1 2,25 4 9 16 36 64 Total

Parametro de analisis: Unidad

Arsenico: mg/m2 <0,37 <0,37 <0,37 <0,37 <0,37 <0,37 <0,37 <0,37 <2,96

Cadmio: mg/m2 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,24

5

10

15

20

25

Punto en el tiempo (dlas) acumulativo: 0,25 1 2,25 4 9 16 36 64 Total

Parametro de analisis: Unidad

Cromo: mg/m2 0,52 <0,22 <0,22 <0,22 0,30 0,52 0,45 0,37 <2,82

Cobre: mg/m2 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <1,76

Plomo: mg/m2 <0,15 <0,15 <0,15 0,30 <0,15 <0,15 <0,15 <0,15 <1,35

Nlquel: mg/m2 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 <1,76

Zinc: mg/m2 <0,75 <0,75 <0,75 <0,75 <0,75 <0,75 <0,75 <0,75 <6

Conductividad: mS/cm 220 70 150 100 180 100 120 210

pH: 11 10,6 10,9 10,8 11,1 10 10,3 11,3

Cloruro: mg/m2 <299 <299 <299 <299 <299 <299 598 <299 <2691

Fluoruro: mg/m2 22,4 <7,5 7,5, <7,5 <7,5 7,5 14,9 14,9 <89,7

A partir de los resultados puede deducirse que, excepto para el fluoruro, no ha tenido lugar lixiviacion medible en comparacion con la mezcla de referencia. Sin embargo, la lixiviacion de fluoruro es tan pequena que no provoca problemas desde un punto de vista medioambiental-higienico.

Pruebas de aglutinacion

Esta prueba tambien se realizo partiendo de una mezcla de escorias de acero trituradas que se han hecho pasar a lo largo de un potente iman y de las que se ha separado por tamizado el fragmento no magnetico de 4-16 mm.

La prueba se ha realizado sobre la base de the Dutch Draft Standard.

NEN 5944: Materiales aditivos para hormigon. Determinacion de la influencia del extracto de material aditivo

sobre el tiempo de aglutinacion,

incluyendo

EN 196-3: Determinacion de la consistencia normal sobre la referencia (2 veces)

EN 196-3: Determinacion del tiempo de aglutinacion (2 veces sobre el extracto y la referencia y sobre 2 tipos

de cemento)

El patron NEN 5944 describe el metodo para determinar la influencia sobre el tiempo de aglutinacion mediante el extracto de material aditivo para hormigon, a saber las escorias.

Para ello, la aglutinacion del cemento con el extracto del material aditivo se compara con la aglutinacion de cemento con agua de produccion normal, en este caso agua del grifo. El extracto del material aditivo se obtiene poniendo en contacto la muestra de escorias durante 3 horas con el agua de produccion y retirando el extracto posteriormente mediante filtracion. El tipo de cemento puede tener una influencia sobre la determinacion.

Una suspension de cemento de consistencia normalizada tiene una cierta resistencia contra la penetracion de una sonda normalizada de 300 g con el aparato de Vicat. El procedimiento ha de llevarse a cabo a aproximadamente 20 °C y una humedad relativa de al menos 65 %. La cantidad de agua necesaria para alcanzar esta resistencia se determina realizando medidas sobre pastas de cemento que tienen diferentes contenidos de humedad.

La determinacion del tiempo de aglutinacion de acuerdo con EN 196-3 se realiza con una aguja normalizada de 300 g con el aparato de Vicat. El proceso ha de llevarse a cabo a aproximadamente 20 °C y una humedad relativa de al menos 90 %.

La determinacion del tiempo de aglutinacion se lleva a cabo sobre pastas de cemento con una cantidad de agua igual a la pasta de cemento con agua de produccion de consistencia normalizada. El comienzo de la aglutinacion es

el momento en el que la aguja permanece clavada a 4 mm del fondo de la suspension de cemento de 40 mm de

grosor, considerandose que la aglutinacion se termina en el momento en el que el aguja ya no penetra mas en la

suspension de cemento (penetracion <0,5 mm).

La prueba se lleva a cabo dos veces con dos cementos.

5 CEM 42.5 R (cemento Portland)

CEM II/B-M 32.5 (cemento compuesto Portland con cenizas volantes).

La consistencia normalizada de cemento de referencia se determino con agua del grifo.

CEM I 42.5 R 500 g 133,5 g de agua

CEM II/B-M 32.5 500 g 132,0 g de agua

10 Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla VI posteriormente.

Tabla VI: Resultados de la prueba de aglutinacion

minutos: 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360

CEM I 42.5 R ref: 0,0 10,0 17,0 23,0 31,0 31,0 38,5

CEM I 42.5 R*: 0,0 3,0 8,0 21,5 29,5 34,0 37,0 38,5

CEM II B-M 32.5 ref: 0,0 3,5 9,0 11,0 14,0 16,5 20,0 29,5 30,0 34,5

CEM II B-M 32.5*: 0,0 1,5 1,0 3,5 9,5 14,0 16,0 20,5 22,0 28,5 31,5

ref: suspension de cemento de referencia con agua del grifo como agua de produccion. *: suspension de cemento con extracto de las escorias de acero inoxidable como agua de produccion

Puesto que el tipo de cemento puede tener influencia sobre el efecto en la aglutinacion por el extracto del material aditivo, se hace uso de los dos cementos mas comunes. El cemento CEM II-B-M-32.5 comprende un cierto 15 porcentaje de cenizas volantes.

La aglutinacion del cemento con extractos de las escorias de acero inoxidable trituradas se comporta uniformemente y algo mas rapido (para cemento CEM I 42.5 R) que la aglutinacion con el cemento de referencia. Puede concluirse a partir de esto que las escorias de acero inoxidable trituradas muestran propiedades hidraulicamente aglutinantes por si mismas y que las escorias finamente pulverizadas pueden usarse, igual que las cenizas volantes, como 20 aditivos para la construccion de un cemento compuesto o incluso como agente hidraulicamente aglutinante valioso para elaborar hormigon o para elaborar capas de endurecimiento, entre otras cosas, en la construccion de carreteras.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para procesar escorias de acero que contienen al menos oxido de calcio, dioxido de silicio, oxido de hierro y oxido de cromo, en el que las escorias de acero se trituran en partlculas y en el que estas escorias de acero trituradas se usan para producir una masa que retiene la conformacion que contiene las partlculas de las escorias de acero en un estado aglutinado, caracterizado por que se hace uso de escorias de acero inoxidable que contienen ademas oxido de nlquel y por que, antes de producir dicha masa que retiene la conformacion, las escorias de acero inoxidable se someten opcionalmente a una etapa de separation en la que fragmentos mayores, que tienen un diametro mayor que al menos 60 mm, se retiran de las mismas, despues de esta etapa de separacion opcional las escorias de acero inoxidable se trituran en partlculas que tienen un tamano de entre 0 y x mm, donde x es un valor menor que o igual a 60, las escorias de acero trituradas se ponen en contacto con agua durante un perlodo de al menos 3 semanas hasta que su contenido de cal libre comprenda 0,1 % en peso o menos y las escorias, que se usan para producir la masa que retiene la conformacion, se embeben en una matriz endurecible para producir dicha masa que retiene la conformacion, en caso de que todos los fragmentos de las escorias de acero inoxidable que tienen un diametro mayor que 60 mm se hayan retirado de las mismas durante dicha etapa de separacion opcional, las escorias de acero inoxidable se trituran durante dicha etapa de trituration en partlculas que tienen un tamano de entre 0 y x mm, donde x es un valor menor que 60.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que las escorias de acero inoxidable se trituran en partlculas que tienen un tamano de entre 0 y x mm, donde x es un valor mayor que 10, y las escorias, que se usan para producir la masa que retiene la conformacion, comprenden al menos una fraction de las escorias trituradas con partlculas que tienen un tamano mayor que 10 mm.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que las escorias de acero inoxidable se trituran en partlculas que tienen un tamano de entre 0 y x mm, donde x es un valor menor que o igual a 30, en particular menor que o igual a 20 mm.
4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que dicha matriz endurecible se elabora por medio de un agente hidraulicamente aglutinante, en particular cemento y/o cenizas volantes.
5. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que se prepara hormigon con las escorias de acero trituradas, agua y cemento y ademas con arena y/o un granulado, en particular grava o piedra caliza triturada.
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que las escorias de acero inoxidable se muelen de tal manera que las escorias de acero trituradas comprenden una fraccion fina, que tiene un tamano de partlcula de entre 0 y 3, 4 o 5 mm, fraccion fina que se usa como arena para preparar dicho hormigon.
7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que las escorias de acero inoxidable se muelen de tal manera que las escorias de acero trituradas comprenden una fraccion fina, que tiene un tamano de partlcula de entre 0 y 4 mm, y una fraccion mas gruesa, que tiene un tamano de partlcula mayor que 4 mm, formando la fraccion fina y la mas gruesa un granulado mixto hidraulico que se pone en contacto con agua para formar dicha masa que retiene la conformacion.
8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que las escorias de acero inoxidable se muelen de tal manera que las escorias de acero trituradas estan compuestas al menos parcialmente por una fraccion fina que tiene un tamano de grano de 0-4 mm, fraccion fina que se separa por tamizado y se mezcla con un granulado mas grueso a fin de formar un granulado mixto hidraulico.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que dicho granulado mas grueso comprende una fraccion mas gruesa de las escorias de acero trituradas.
10. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que dicho granulado mas grueso comprende un granulado petreo, en particular hormigon y/o caucho petreo o materias primas naturales tales como grava, piedra caliza triturada y piedra arenisca.
11. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se hace uso de asfalto como dicha matriz endurecible.
12. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se hace uso de un material sintetico, en particular de plastico residual, como dicha matriz endurecible.
13. Un proceso de acuerdo la reivindicacion 1, caracterizado por que al menos una portion de las escorias de acero trituradas se pulveriza como una materia prima pulverulenta para la preparation de cemento, mezclandose las

escorias de acero pulverizadas en particular con cemento para producir un cemento compuesto.
14. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las escorias de acero inoxidable se trituran hasta dicho tamano de partlcula por medio de un fragmentador de percusion.
15. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que restos 5 metalicos que todavla estan presentes en las escorias de acero trituradas hasta dicho tamano de partlcula se

reciclan de las mismas.