ES2317254T3 - Dispositivo movil de granulacion de finos de escoria. - Google Patents

Dispositivo movil de granulacion de finos de escoria. Download PDF

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Abstract

Dispositivo para la puesta en práctica de un procedimiento de granulación de finos de escoria comprendiendo, como elementos, al menos: - una tolva de alimentación (5), recibiendo los finos, - unos medios de granulación (2), alimentados en dichos finos por dicha tolva de alimentación (5), - un depósito de almacenamiento (9) de una fase acuosa conteniendo al menos un aditivo de granulación y alimentando dichos medios de granulación (2) con dicha fase acuosa, de manera a producir unos gránulos a partir de finos, - unos medios de evacuación (7) de los gránulos producidos, - una fuente de energía (4), en particular para una autonomía de funcionamiento del dispositivo, y - unos medios de control y de mando (3) de los elementos susodichos, comprendiendo el dispositivo además una plataforma amovible (1), vehiculable, sobre la cual dichos elementos están todos dispuestos y listos a ser utilizados.

Description

Dispositivo móvil de granulación de finos de escoria.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo para la puesta en práctica de un procedimiento de granulación de finos de escoria, en particular de finos siderúrgicos y especialmente con vistas a su valorización.
Antecedentes de la invención
Una de las etapas últimas de la elaboración del acero es su tratamiento en caldero en forma líquida, de manera a purificarlo, especialmente de las fases azufradas u oxidadas que están concentradas en la escoria. A tal fin, cal, dolomita o también agentes fluidificantes (tales como el espato flúor -CaF_{2}, la alúmina, los aluminatos de calcio, etc) están añadidos en el caldero. Esta etapa de tratamiento en cuchara se llama "metalurgia segundaria".
De esta metalurgia segundaria, resulta unos desechos llamados desechos de clase 2, los cuales no constituyen una nocividad importante para el medio ambiente; estos desechos comprenden por ejemplo CaO, MgO, SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, etc. Estos desechos necesitan sin embargo una puesta en descarga o un reciclaje. La puesta en descarga hoy en día resulta cada vez más difícil dado las obligaciones reglamentarias cada vez más severas en materia de medio ambiente. Son especialmente los finos, partículas de tamaño inferior a 10 mm, en particular de tamaño inferior a 5 mm, cuya salida plantea un problema.
Durante el reciclado en un horno eléctrico, una gran parte de los finos de escoria (<5 a 10 mm) está aspirada en el sistema de evacuación de los humos y mezclada a los polvos del horno. Los finos de escoria se enriquecen entonces en metales pesados y en otros elementos de clase 1. Estos polvos de contenido elevado en metales pesados deben por consiguiente enviarse en descarga de clase 1, lo que representa un coste suplementario de aproximadamente 50% con relación a la puesta en descarga de clase 2. Esta opción de reciclado es tanto más redhibitoria que la diferencia de coste entre la clase 1 y la clase 2 tiende a aumentar.
En caso de reciclado vía bandas de aglomeración, bien conocidas del especialista, la presencia de estos polvos puede servir de gérmenes a la aparición de dioxinas más tarde, lo que condena a menudo esta vía de eliminación de los finos.
Por otra parte, el vuelo importante de los polvos durante el enhornamiento, debido a la corriente térmica ascendente, constituye una fuente de nocividad para el medio ambiente y un real peligro para los operarios.
Una solución alternativa a la puesta en descarga de estos finos de escoria, respetuosa del medio ambiente y de la seguridad de los operarios, consiste en aglomerar estos polvos de manera a hacer posible su reciclado en el procedimiento siderúrgico y en evitar su vuelo en el momento del enhornamiento puesto que los aglomerados formados son más pesados que los polvos. El método más sencillo y menos oneroso es la granulación, por ejemplo en un plato giratorio o un tambor.
La añadidura a los polvos de una suspensión acuosa a base de productos calco-magnesianos, en presencia de eventuales aditivos, favorece la cohesión de los gránulos los cuales tienen entonces una resistencia mecánica suficiente para prevenir cualquier emisión ulterior de polvos.
Una fábrica siderúrgica de una capacidad de 1000000 t/año de acero puede generar aproximadamente 6000 t/año de polvos de escoria de metalurgia segundaria, lo que representa una producción horaria inferior a 1 t de finos. Se entiende aquí por finos o polvos de escoria, la fracción granulométrica de tamaño inferior a 10 mm de esta escoria.
Para tratar este débil caudal de polvos, se podría recurrir a una unidad de granulación de tamaño adaptada a este débil caudal, pero ésta sería entonces poco productiva y de mano de obra costosa.
Para reducir este coste de mano de obra se podría también prever una instalación de tamaño grande, pero sería utilizada de manera esporádica. Esta solución tampoco es aceptable puesto que la instalación funcionará a menudo en régimen transitorio de arranque y de parada, siendo además los largos periodos de parada perjudiciales al buen funcionamiento del material. El coste de inversión sería igualmente desproporcionado con relación a las
necesidades.
Puesto que ni una gran instalación funcionando de manera esporádica ni una pequeña funcionando de manera poco productiva y costosa no se pueden considerar, el principal problema a resolver para el dispositivo según la invención es por consiguiente procurar una instalación cuyos costes de mano de obra sean bajos, como los de una gran instalación, funcionando a la vez de manera relativamente continúa a fin de reducir los tiempos muertos de funcionamiento y que está adaptada a los débiles caudales de finos a reciclar de la industria siderúrgica.
Descripción de la invención
Para resolver este problema, está previsto según la invención, un dispositivo tal como indicado a principio comprendiendo, como elementos, al menos:
- una tolva de alimentación (5), que recibe los finos,
- unos medios de granulación (2), alimentados en dichos finos por dicha tolva de alimentación (5),
- un depósito de almacenamiento (9) de una fase acuosa, conteniendo al menos un aditivo de granulación y alimentando dichos medios de granulación (2) en dicha fase acuosa, de manera a producir unos gránulos a partir de los finos,
- unos medios de evacuación (7) de los gránulos producidos,
- una fuente de energía (4), en particular para una autonomía de funcionamiento del dispositivo, y
- unos medios de control y de mando (3) de los elementos susodichos, comprendiendo el dispositivo además una plataforma amovible (1), vehiculable, sobre la cual dichos elementos están todos dispuestos y listos para su uso.
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Por lo tanto, el dispositivo según la invención permite, por su movilidad, la puesta en práctica del procedimiento de granulación in situ en varios sitios metalúrgicos diferentes, a fin de valorizar los finos por reciclado en siderurgia en unas condiciones económicamente muy competitivas, es decir con costes de inversiones operatorios y de transportes reducidos. Además el hecho de tratar estos finos in situ evita la polución por vuelo durante el transporte y disminuye los riesgos para el personal alrededor. Tal instalación móvil, totalmente autónoma, es capaz de desplazarse muy fácilmente y es operacional desde su llegada en el sitio.
En la solicitud de patente US 2003/0047035, un procedimiento de recuperación de metales a alta temperatura se pone en práctica en un dispositivo móvil. Desgraciadamente, el dispositivo divulgado en parte en este documento está constituido de varios elementos dispuestos sobre varias platas-formas vehiculables, lo que necesita una instalación a la llegada en el sitio. En efecto, los diferentes elementos deben todavía unirse para poder funcionar, y tal dispositivo necesita una gran superficie libre en el sitio a fin de recibir todos estos equipamientos, necesitando un tiempo de instalación que no es despreciable. La obligación del uso de varios vehículos representa un coste de transporte apremiante y la necesita en personal es igualmente proporcional al menos al número de vehículo. Además, como el dispositivo está previsto para estar montado sobre el suelo mismo, esto puede implicar una instalación laboriosa puesto que el suelo no es necesariamente plano en todas partes.
Según la invención, estando todos los elementos del dispositivo de granulación unidos entre ellos sobre la plataforma única, los únicos pasos a efectuar in situ solo constituyen en estabilizar ésta, eventualmente en unirla a una fuente de alimentación de agua y en programar los diferentes parámetros de funcionamiento en los medios de control y de mando en función, por ejemplo, de la cantidad de materia a tratar, del tamaño de los gránulos esperado. El mantenimiento y la instalación representan un coste mínimo, puesto que un solo hombre puede encargarse de ello, el tiempo de instalación y el espacio necesario están reducidos, y el transporte es igualmente poco oneroso.
Se evita también los inconvenientes citados arriba, unidos al tamaño grande de un equipamiento de granulación funcional con relación a la producción débil de finos de escoria. Tal dispositivo móvil y autónomo ofrece una gran flexibilidad de utilización en el sitio siderúrgico, sea cerca de la producción de finos de escoria, sea cerca de una zona de almacenamiento temporal; permite también valorizar la producción anual de finos de varias fábricas siderúrgicas, sin tener que recurrir al transporte de estos finos hacia un centro de agrupamiento.
En una forma de realización particularmente preferencial, la plataforma amovible, vehiculable es un plató de un remolque o semirremolque estándar y todos los elementos del dispositivo están encerrados en el remolque o semirremolque. Por remolque o semirremolque estándar, se entiende según la invención que éste presenta unas dimensiones que le permiten circular en carretera sin estar considerado como transporte excepcional. Esto permite al dispositivo según la invención llegar a cualquier lugar en el sitio siderúrgico, donde se encuentran los finos a tratar y evita tener que recurrir al transporte excepcional, oneroso y limitativo.
Se ha tenido pues que maximizar el tamaño de los equipamientos y optimizar su disposición para llegar a satisfacer esta obligación de capacidad elevada de finos a tratar en un espacio limitado, por ejemplo, el de un remolque de camión.
Además, el plató del remolque o semirremolque puede ser al menos parcialmente rebajado. El plató rebajado permite una gama más amplia de ingenios para cargar finos en la tolva de alimentación. Para una capacidad de
10 t/h, el tamaño de la tolva de alimentación y el diámetro del plató granulador exigen recurrir a un remolque con suelo rebajado, por otra parte más fácil de acceso. Es evidente que es posible prever instalaciones móviles de capacidad inferior a 10 t/h. Se entiende también que este equipamiento permite igualmente granular in situ otros tipos de polvos que los finos de escoria siderúrgicos.
Según otra forma de realización, dicha plataforma amovible, vehiculable se puede fijar sobre un plató de remolque o de semirremolque. El dispositivo puede también encerrarse en un contenedor de transporte de dimensión estándar, cuyo fondo forma la plataforma, lo que permite un transporte de vehículo a vehículo o de un vehículo de transporte en el suelo a los sitios de funcionamiento apropiados.
En la forma de realización más simple, dicha fase acuosa es una suspensión de cal o de dolomita, en particular una lechada de cal.
Gracias a la utilización de una lechada de cal, los gránulos de escoria son reciclables en un horno eléctrico, a razón de aproximadamente 1 t de gránulos por carga de horno de 150 t, o en cuchara, a razón de \pm 400 kg por carga de 150 t. Tal reciclaje permite evitar la adición de fundente, especialmente CaF_{2}, introducido normalmente en metalurgia segundaria.
Ventajosamente, el dispositivo comprende un medio de obtención selectiva de finos más arriba de la tolva de alimentación en finos, este medio de obtención selectiva de finos puede ser una criba, con preferencia un tamiz vibrante inclinado, o una trituradora. Este medio de obtención selectiva de finos sirve a uniformizar el tamaño de los finos que van a penetrar en el dispositivo de granulación.
La tolva de alimentación del dispositivo según la invención.
La tolva de alimentación del dispositivo según la invención es ventajosamente equipado de al menos un sistema de vibración a fin de facilitar el paso de los finos alimentados. Por sistema de vibración, se entiende, entre otros, vibradores relativamente clásicos, sistemas de percusión de aire comprimido, resortes sobre los cuales la tolva podría reposar y cualquier otro sistema que garantice un paso substancialmente homogéneo de la materia que debe pasar a través de la tolva.
Ventajosamente, el dispositivo comprende unos medios de control de caudal de alimentación más abajo de dicha tolva de alimentación, pudiendo comprender estos últimos una cinta transportadora de velocidad variable alimentada por la tolva de alimentación y una guillotina a la alimentación de dicha cinta para evitar cualquier bloqueo.
En una forma de realización particularmente ventajosa del dispositivo según la invención, los medios de granulación consisten en un plato granulador o en un tambor. Además, los medios de granulación pueden comprender una rampa de pulverización de la fase acuosa, tal como la suspensión de cal arriba mencionada.
Ventajosamente, el depósito de almacenamiento puede comprender un mezclador y/o una bomba de dosificación de dicha suspensión de cal.
Otras formas de realización del dispositivo según la invención están indicadas en las reivindicaciones anexas.
Otras características, detalles y ventajas de la invención se harán evidentes con la descripción dada a continuación, a título no limitativo y haciendo referencia a los dibujos anexos.
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Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista desde arriba de una forma de realización del dispositivo según la invención.
La figura 2 es una vista de perfil de la forma de realización ilustrada a la figura 1.
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Descripción de una realización preferente
En las figuras, los elementos idénticos o análogos llevan las mismas referencias.
La figura 1 ilustra una forma de realización del dispositivo comprendiendo un plató de remolque o de semirremolque 1, sobre el cual están dispuestos los diferentes elementos del dispositivo según la invención.
Como se puede ver en los dibujos, a fin de hacer el dispositivo totalmente autónomo y totalmente móvil, el conjunto del equipamiento ha sido elegido y dispuesto, de manera a caber en el espacio de un remolque de camión de dimensiones reglamentarias, evitando a la vez por consiguiente recurrir al transporte excepcional, oneroso y limitativo.
Por otra parte, una capacidad elevada de granulación está esperada por el sector siderúrgico, para tal instalación móvil. Un caudal de 8 a 10 t/h de finos debe poder tratarse.
La unidad móvil de granulación según la invención está esquematizada a las figuras 1 y 2. El conjunto de los equipamientos está dispuesto sobre un remolque de plato rebajado 1, equipado de estabilizadores hidráulicos 8.
\newpage
Un sistema de obtención selectiva de finos 10, tal como un tamiz vibrante inclinado, permite evitar alimentar la instalación con demasiado gruesos bloques de escoria, de tamaño superior a 20 a 30 mm. El tamiz supera una tolva de alimentación 5 de aproximadamente 10 m^{3}, a fin de tener la autonomía necesaria para tratar \pm 10 t/h de polvos de escoria.
La tolva 5 de paredes inclinadas está equipada de varios vibradores 15, de manera a garantizar una caída regular sobre la banda transportadora 14 más abajo. En efecto, la velocidad de la cinta transportadora ajustada por un vaciador de frecuencia, permite regular el caudal de alimentación del plato granulador 2. Esto es solo posible si la cinta transportadora está correctamente llena de producto a tratar. Además, una guillotina motorizada 13 asegura el reglaje del caudal y previene de todo blocaje de la alimentación de la cinta, especialmente en presencia de bloques de escoria de tamaño más importante, pasados a través de la criba.
Un sistema de pesada 6, acoplado a la cinta, asegura el control de la alimentación en polvos. Por otra parte, este sistema de pesada permite identificar los defectos de alimentación en materia sobre la cinta y actuar sobre los vibradores 15 o la guillotina 13.
El equipamiento de granulación es un plato de \pm 2,5 m de diámetro 2, equipado de una rampa de pulverización 16 de una suspensión acuosa, conteniendo el o los aditivos sólidos o líquidos, asegurando la granulación de los polvos. El ejemplo más simple de esta suspensión es la lechada de cal. La humedad de la materia a granular puede medirse en continuo, especialmente por un aparato de infrarrojo 11, encima de la cinta transportadora 14.
La instalación comprende un depósito de almacenamiento 9 de la suspensión acuosa, provista de un mezclador, así como de una bomba de dosificación alimentando la rampa de pulverización.
Los gránulos, típicamente de un tamaño de 10 a 20 mm, están eliminados del plato granulador por desbordamiento de las partículas las más gruesas. Los gránulos están recogidos en una tolva receptora 17, equipada de una cinta transportadora 7. Esta última ventajosamente tiene por encima un sistema de secado 12 de los gránulos, por ejemplo por infrarrojo, a fin de acelerar el endurecimiento.
La unidad móvil según la invención comprende una fuente de energía 4 que asegura una autonomía de funcionamiento del dispositivo. Por término fuente de energía, se entiende un generador de energía o medios que permiten empalmarse a la energía de red, tal como la producida por la red eléctrica. Por generador de energía, se entiende, por ejemplo, un grupo electrógeno, teniendo o no un compresor o también cualquier sistema capaz de transformar la energía presente en los lugares en energía directamente utilizable por el dispositivo según la invención. En el ejemplo de forma de realización ilustrado a las figuras 1 y 2, la instalación móvil puede ser empalmada a la red eléctrica o a su propio grupo electrógeno 4 y tiene un compresor. Por otra parte, comprende en el medio unos medios 3 de control y de mando de los equipamientos. En la forma de realización ilustrada en este marco, los medios de control y de mando (3) están agrupados en una cabina de mando y de control, lo que permite a un solo hombre seguir, mandar y poder llevar completamente los diversos equipamientos del dispositivo según la invención.
Para la capacidad máxima de 10 t/h, el tamaño de la tolva de alimentación y el diámetro del plato granulador exigen un remolque de suelo rebajado, por otra parte más fácil de acceso. El suelo rebajado permite también una gama más amplia de ingenios para cargar los finos en la tolva de alimentación. Es evidente que es posible prever unas instalaciones móviles de capacidad inferior a 10 t/h. Se entiende también que este equipamiento permite igualmente granular in situ otros tipos de polvos que los finos de escorias.
Unas variantes de ciertos equipamientos pueden considerarse sin salir del marco de la presente invención; por ejemplo, el plato granulador puede sustituirse por un tambor o la criba inicial sustituida por una trituradora, que evita igualmente la presencia de grandes bloques de escoria en la instalación de granulación. Este último equipamiento podrá incluso no estar si la escoria está ya cribada o triturada más arriba. El depósito de almacenamiento de suspensión acuosa puede igualmente sustituirse por una unidad de fabricación de la suspensión al inicio de sus materias constitutivas.
La disposición de los equipamientos en el remolque, enseñada figura 1, puede igualmente adaptarse en función del tipo de equipamientos retenidos, pudiendo eventualmente ciertos aparatos añadirse.
Por otra parte, unas alternativas al dispositivo sobre el remolque de camión pueden tomarse en consideración, como por ejemplo la disposición en un contenedor, facilitando el transporte de la instalación por vía férrea, fluvial o marítima.
Ejemplo
Unos ensayos de granulación de polvos de escoria de metalurgia segundaria se han efectuado in situ, con una instalación prototipo, análoga a la descrita más arriba pero con una capacidad de aproximadamente 1 t/h, comprendiendo un plato granulador de 1 m de diámetro.
La escoria está previamente cribada a 10 mm; sólo los finos están introducidos en la instalación de granulación por vertimiento en una tolva de alimentación de 0,6 m^{3}. Esta tolva es solidaria a una cinta transportadora que vehicula los finos hacia el plato granulador. Éste está inclinado a 55º con relación a la horizontal. A nivel del plato, una rampa de pulverización permite añadir lechada de cal, a razón de aproximadamente 80 dm^{3} por tonelada de finos, para una lechada teniendo un contenido de materia sólida del orden de 15%.
Unos gránulos de 10 a 25 mm están así fabricados; están colectados por desbordamiento del plato granulador sobre una cinta transportadora y llevados hasta almacenamiento en "big bags", donde están conservados durante un mes. Cien toneladas de finos de escoria han sido así granulados para realizar el ensayo de reciclado.
La resistencia mecánica de los gránulos ha sido medida al término del almacenamiento, antes de su utilización. Sobre cada muestra, una prueba de resistencia al aplastamiento se ha efectuado sobre 10 gránulos de tamaño medio próximo a 10 mm: se trata de medir la fuerza correspondiente a la rotura del gránulo. Los valores de resistencia al aplastamiento son de 60 a 90 N.
Tales resistencias al aplastamiento permiten especialmente almacenar los gránulos, teniendo una densidad a granel de aproximadamente 1 kg/dm^{3} en un lecho de al menos 10 m de alto en un silo vertical sin riesgo de aplastamiento de la capa inferior. Por otra parte, tal resistencia mecánica permite la manipulación y el reciclado de los gránulos limitando la emisión de polvos.
Estos gránulos de escoria han sido reciclados sin emisión de polvos en el horno eléctrico y en metalurgia segundaria. En el horno, 1 t de gránulos se ha reciclado por carga de horno de 150 t. En este último caso, hay que señalar que el reciclaje permite evitar la adición de CaF_{2}, introducido normalmente en metalurgia segundaria como fundente.
Se entiende que la presente invención no está de ninguna de la manera limitada a las formas de realizaciones descritas arriba y que se pueden aportar modificaciones sin salir del marco de las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

1. Dispositivo para la puesta en práctica de un procedimiento de granulación de finos de escoria comprendiendo, como elementos, al menos:
- una tolva de alimentación (5), recibiendo los finos,
- unos medios de granulación (2), alimentados en dichos finos por dicha tolva de alimentación (5),
- un depósito de almacenamiento (9) de una fase acuosa conteniendo al menos un aditivo de granulación y alimentando dichos medios de granulación (2) con dicha fase acuosa, de manera a producir unos gránulos a partir de finos,
- unos medios de evacuación (7) de los gránulos producidos,
- una fuente de energía (4), en particular para una autonomía de funcionamiento del dispositivo, y
- unos medios de control y de mando (3) de los elementos susodichos, comprendiendo el dispositivo además una plataforma amovible (1), vehiculable, sobre la cual dichos elementos están todos dispuestos y listos a ser utilizados.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además, más arriba de la tolva de alimentación (5), un medio de obtención selectivo (10) de dichos finos a partir de dicha escoria alimentada a este medio de obtención selectiva.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizado porque dicha fase acuosa es una suspensión de cal o de dolomita, en particular, una lechada de cal.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque dicha plataforma amovible (1), vehiculable, es un plató de un remolque o semirremolque estándar y porque todos los elementos del dispositivo están encerrados en el remolque o semirremolque.
5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho plató (1) está al menos parcialmente rebajado.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha plataforma amovible (1), vehiculable puede fijarse sobre un plató de remolque o semirremolque.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque comprende unos medios de control de caudal de alimentación más abajo de dicha tolva de alimentación.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque el medio de obtención selectiva (10) es una criba, con preferencia un tamiz vibrante inclinado.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque el medio de obtención selectiva (10) es una trituradora.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque la tolva de alimentación (5) está equipada de al menos un sistema de vibración (15).
11. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de control de caudal de alimentación más abajo de dicha tolva de alimentación comprenden una cinta transportadora (14) de velocidad variable, alimentada por dicha tolva de alimentación(5) y una guillotina (13) a la alimentación de dicha banda para evitar cualquier blocaje.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque los medios de granulación (2) consisten en un plato granulador.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los medios de granulación (2) consisten en un tambor.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los medios de granulación (2) comprenden una rampa de pulverización (16) de dicha fase acuosa.
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el depósito de almacenamiento (9) comprende un mezclador y/o una bomba de dosificación de dicha fase acuosa.
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