IT202100004892A1 - Metodo ed apparato perfezionato per il trattamento della scoria nera. - Google Patents

Metodo ed apparato perfezionato per il trattamento della scoria nera. Download PDF

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Franco Carlesso
Edoardo Pizzato
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Description

DESCRIZIONE
dell'invenzione avente per titolo:
"METODO ED APPARATO PERFEZIONATO PER IL TRATTAMENTO DELLA SCORIA NERA?
La presente invenzione riguarda un metodo per il trattamento della scoria di acciaieria (i.e. della scoria che si genera durante la produzione dell?acciaio), in particolare della cosiddetta ?scoria nera?, contenente calce o composti a base di calce, in uscita da un forno elettrico per la produzione dell?acciaio. La presente invenzione riguarda altres? un apparato per implementare detto metodo.
Pertanto, il metodo e l?apparato di trattamento della scoria secondo la presente invenzione trova vantaggioso impiego nel settore tecnico della produzione dell?acciaio e, pi? in particolare, nel trattamento della scoria nera che si genera all?interno del forno elettrico.
Come ? noto il forno elettrico ad arco, utilizzato nell?industria siderurgica per produrre acciaio partendo dal rottame ferroso, genera un ulteriore materiale denominato ?scoria di acciaieria? o ?scoria nera?, che si forma sopra il bagno di fusione dell?acciaio, come risultato della ossidazione del rottame e dei composti generati dagli additivi inseriti nella carica del forno elettrico.
Attualmente, come risulta da fig. 1, la scoria nera 1 che si genera nel forno elettrico 2 viene scaricata (generalmente a fronte della rotazione del forno) in una paiola 3 oppure direttamente a terra.
Successivamente, la scoria nera cos? scaricata in paiola 3 o a terra viene caricata e trasportata da primi mezzi 4 in una zona di raccolta 5, generalmente in una buca, eventualmente con sedimentazione iniziale conformata a scivolo.
Nella zona di raccolta 5 la scoria nera viene raffreddata inviando getti d?acqua direttamente sulla scoria stessa. Entrando a contatto direttamente con la scoria, la risultante acqua usata per il raffreddamento di detta scoria costituisce un percolato inquinante per l?ambiente che deve essere raccolto e trattato mediante un opportuno impianto.
Una volta raffreddata, la scoria ? poi opportunamente deferizzata (ad esempio mediante un magnete) per rimuovere i pezzi pi? grossi ed evidenti di ferro.
Successivamente, la scoria cos? ottenuta viene caricata e trasportata da secondi mezzi 6 in una zona di stoccaggio 7 dove staziona per un periodo generalmente dai tre ai sei mesi al fine di ottenere il completo spegnimento della calca viva residua presente nella scoria stessa. La zona di stoccaggio 7 deve avere un?estensione estremamente ampia e ci? per consentire lo stazionamento della scoria per almeno tre-sei mesi, scoria che viene generata continuativamente durante i successivi cicli di lavoro del forno 2 che opera 24 ore su 24 per tutti i giorni della settimana. Inoltre, la zona di stoccaggio 7 deve essere provvista di un impianto di raccolta e trattamento del percolato derivante dall?acqua piovana a cui ? inevitabilmente sottoposta la scoria che staziona nella zona di stoccaggio 7 per almeno tre-sei mesi. La zona di stoccaggio 7 deve altres? essere rivestita mediante opportuna pavimentazione.
Dalla zona di stoccaggio 7 la scoria cos? ottenuta viene caricata e trasportata da terzi mezzi 8 verso un apparato di frantumazione 9 e successiva vagliatura 10 (con eventuale ulteriore deferizzazione) per separare il prodotto finale in vari gruppi 11 in base alla dimensione dei grani risultanti dalla frantumazione.
Opportunamente, il prodotto finale ottenuto dalla scoria cos? trattata pu? quindi essere utilizzato come materia prima secondaria per successive applicazioni, ad esempio come aggregato inerte per la produzione di asfalto, di vari manufatti in calcestruzzo, o ancora per la realizzazione del sottofondo stradale, di pavimentazioni e in generale di opere stradali non strutturali.
In tale procedimento, la fase di stabilizzazione della scoria nera nella zona di stoccaggio 7 ? essenziale, al fine di ottenere il completo spegnimento della calce viva residua presente nella scoria stessa, ed evitare cos? che detta calce in seguito si rigonfi quando entra in contatto con l?acqua (ad esempio l?acqua piovana), provocando cos? indesiderati danni all?asfalto o ai manufatti contenenti il prodotto ottenuto dal suddetto trattamento della scoria nera.
? agevole intuire come il metodo tradizionale per il trattamento della scoria nera al fine di ottenere un prodotto da riutilizzare in altre applicazioni, ed in particolare come materia prima secondaria, risulti particolarmente lungo, nonch? necessiti di vari mezzi di movimentazione (con inevitabili consumi e costi), di impianti per il trattamento del percolato e di spazi estremamente ampi.
Scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato di trattamento della scoria nera, in particolare della scoria che si genera nel forno elettrico nella fase di produzione dell?acciaio, che consenta/consentano di superare, almeno in parte, gli inconvenienti delle note soluzioni.
Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo e/o un apparato di trattamento della scoria nera in grado di aumentare l?efficienza energetica, mantenendo al tempo stesso elevati standard qualitativi (in particolare in termini di stabilit?) del materiale ottenuto e di sicurezza per gli operatori e per le attrezzature.
Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo e/o un apparato di trattamento della scoria nera che consenta/consentano di ottenere un prodotto finale di elevata qualit? (in particolare in termini di stabilit?), da utilizzare come materia prima secondaria per successive e varie applicazioni.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che consenta di ridurre notevolmente gli spazi richiesti per il trattamento della scoria nera.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che riduca o eviti la movimentazione della scoria nera tra varie zone e/o stazioni.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che non richieda mezzi di caricamento e movimentazione della scoria nera tra varie zone e/o stazioni.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che consenta di ridurre i costi di trattamento della scoria nera.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che consenta di ridurre notevolmente i tempi per il trattamento della scoria nera.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che sia altamente ecocompatibile.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato che non richieda/richiedano di implementare impianti per il trattamento del percolato.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato che non richieda/richiedano di realizzare complesse e costose opere strutturali o di rivestimento/pavimentazione.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato che sia/siano utilizzabile/i sostanzialmente in tutte le acciaierie.
Altro scopo dell?invenzione ? di trattare la scoria nera in spazi di dimensioni molto pi? ridotte.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato di trattamento della scoria nera che consenta/consentano di ottenere un elevato rendimento energetico.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato di trattamento della scoria nera che sia costruttivamente del tutto affidabile.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato di trattamento della scoria nera che sia resistente e robusto.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato di trattamento della scoria nera che sia/siano facilmente implementabile/i e con bassi costi.
Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un apparato che risulti di rapida e facile manutenzione e che, allo stesso tempo, consenta di migliorare l?efficienza energetica nel recupero della scoria nera, mantenendo al tempo stesso elevati standard qualitativi del materiale ottenuto.
Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo e/o un apparato di trattamento della scoria nera che risulti/risultino alternativo/i e migliorativo/i rispetto alle note soluzioni.
Tutti questi scopi, sia singolarmente che in una loro qualsiasi combinazione, ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l'invenzione, con un metodo di trattamento della scoria nera con le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.
La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui: la figura 1 mostra in vista generale schematica un metodo di trattamento della scoria nera secondo lo stato dell?arte,
la figura 2 mostra in vista generale schematica un apparato per il trattamento della scoria nera secondo l?invenzione,
la figura 3 mostra in vista generale schematica una forma di realizzazione alternativa dell?apparato per il trattamento della scoria nera secondo l?invenzione,
la figura 4 mostra un diagramma di equilibrio di fase CaO-SiO2-Al2O3.
La presente invenzione concerne un metodo ed un apparato, indicato complessivamente con il numero di riferimento 15, per il trattamento della scoria nera 1 o scoria di acciaieria, che contiene calce o composti a base di calce e che si genera nel forno elettrico 2, preferibilmente ad arco (noto anche come ?EAF?), che ? utilizzato nell?industria siderurgica per produrre acciaio partendo dal rottame ferroso.
In particolare, con il termine di ?scoria nera? 1 qui di seguito si intende la scoria che si forma, sopra il bagno di fusione dell?acciaio, come risultato della ossidazione del rottame e dei composti generati dagli additivi inseriti nella carica del forno elettrico per produrre acciaio partendo dal rottame. In particolare, la scoria nera 1 ? un materiale di scarto che contiene vari componenti e, in particolare, contiene calce (CaO) o composti a base di calce, e, pertanto, ? vantaggiosamente recuperabile. Opportunamente, la scoria nera 1 ? per circa 70 ? 95%, preferibilmente per circa 80-90%, formata dai seguenti componenti: CaO (calce), SiO2 e Al2O3; opportunamente, le quantit? dei singoli componenti ? variabile a seconda della composizione della scoria nera.
Vantaggiosamente, l?apparato 15 secondo la presente invenzione ? operativamente associabile ad un impianto di produzione dell?acciaio e/o suoi derivati o varianti.
Opportunamente, l?apparato 15 secondo la presente invenzione ? adatto ad essere utilizzato in un impianto per il recupero della scoria nera 1 che si genera all?interno del forno elettrico 2 nella fase di produzione dell'acciaio.
Il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2.
Preferibilmente, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare subito la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2.
Preferibilmente, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare la scoria nera 1 subito dopo la sua uscita dal forno elettrico 2.
Opportunamente, il metodo prevede di raffreddare la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2 e che si trova ad una temperatura corrispondente o vicina alla temperatura di fusione dell?acciaio, i.e. si trova ad una temperatura di circa 1400-1800?C, preferibilmente di circa 1600?C.
Preferibilmente, in una possibile variante implementativa, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare la scoria nera 1 subito dopo essere stata scaricata, in uscita dal forno elettrico 2, in una paiola.
Opportunamente, la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2 viene raffreddata in modo indiretto, i.e. mediante contatto indiretto tra la scoria nera ed un fluido di raffreddamento (ad esempio aria e/o acqua).
Opportunamente, a tal fine, la scoria nera 1 viene scaricata in un dispositivo per il raffreddamento 20 della scoria nera. Preferibilmente, la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2 viene scaricata in un dispositivo 20 per il raffreddamento indiretto della scoria nera, i.e. un dispositivo che ? configurato per raffreddare la scoria nera a fronte di uno scambio termico indiretto (i.e. senza contatto) tra la scoria nera 1 che entra e/o attraversa il dispositivo ed un fluido di raffreddamento che entra e/o attraversa detto dispositivo 20.
Preferibilmente, il dispositivo di raffreddamento 20 ? un reattore tubolare. Preferibilmente, il dispositivo di raffreddamento 20 ? un reattore tubolare rotante. In una possibile forma di realizzazione, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende un reattore basculante. In una possibile forma di realizzazione, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende un reattore vibrante. In una possibile forma di realizzazione, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende un reattore flottante.
Opportunamente, la scoria nera 1 che si genera nel forno elettrico 2 viene scaricata (generalmente a fronte della rotazione del forno) direttamente e subito all?interno del dispositivo di raffreddamento 20. In particolare, il dispositivo di raffreddamento 20 ? posizionato e/o ? posizionabile in corrispondenza dell?uscita della scoria nera dal forno 2.
Preferibilmente, il dispositivo di raffreddamento 20 pu? essere mobile. Vantaggiosamente, il dispositivo di raffreddamento 20 pu? essere montato su una struttura di supporto provvista di mezzi di movimentazione, quali ruote o cingoli, per consentire cos? lo spostamento del dispositivo di raffreddamento in avvicinamento/allontanamento dal/al forno 2 e/o in corrispondenza del forno 2
Opportunamente, il dispositivo di raffreddamento 20 dell?apparato di trattamento 15 della scoria nera pu? comprendere una parete che delimita internamente una camera 16 per la ricezione ed attraversamento della scoria nera da raffreddare, estendentesi tra una apertura di ingresso per la scoria da raffreddare ed una apertura di uscita per la scoria raffreddata.
Preferibilmente, l?apertura di ingresso del dispositivo di raffreddamento 20 riceve la scoria nera 1 che esce direttamente dal forno elettrico 2. In una possibile forma di realizzazione alternativa, l?apertura di ingresso del dispositivo di raffreddamento pu? ricevere la scoria nera 1 da una paiola che, a sua volta, riceve detta scoria nera direttamente da una corrispondente uscita del forno elettrico 2.
Opportunamente, il dispositivo di raffreddamento 20 pu? comprendere una tramoggia di carico (non rappresentata) per convogliare entro il dispositivo stesso la scoria nera 1 direttamente dall?uscita del forno elettrico 2 e/o subito dopo la sua uscita da detto forno.
Vantaggiosamente, in corrispondenza dell?apertura di ingresso del dispositivo di raffreddamento 20 pu? essere prevista una griglia di protezione, preferibilmente vibrante, per evitare l?ingresso all?interno di detto dispositivo di raffreddamento di eventuali pezzi di rottame non ancora fusi presenti sul forno.
In una forma di realizzazione preferita, il dispositivo di raffreddamento 20 dell?apparato di trattamento 15 della scoria nera pu? comprendere almeno un reattore (o tamburo) rotante, a sviluppo sostanzialmente tubolare (preferibilmente cilindrico), dotato di almeno una parete che delimita internamente una camera 16 per la ricezione ed attraversamento della scoria nera da raffreddare, estendentesi tra una apertura di ingresso per la scoria 1 da raffreddare ed una apertura di uscita per la scoria raffreddata.
Vantaggiosamente, il dispositivo di raffreddamento 20 pu? comprendere un reattore rotante per il trattamento della scoria che pu? essere di una qualsiasi tipologia tradizionale e, ad esempio, pu? essere della tipologia descritta in EP3247811 o in EP3323898.
Preferibilmente, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende mezzi di raffreddamento (non rappresentati) della parete che delimita al suo interno la camera 16, per raffreddare cos? indirettamente il materiale (scoria nera) che attraversa detta camera.
Opportunamente, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende mezzi per il raffreddamento indiretto della scoria nera che attraversa detta camera 16 e, in particolare, tali mezzi possono comprendere:
- mezzi (ad esempio ugelli) per spruzzare un fluido di raffreddamento (preferibilmente acqua) sulla superficie esterna di detta parete,
- mezzi per la fuoriuscita a caduta di un fluido di raffreddamento (preferibilmente acqua) sulla superficie esterna di detta parete,
- piastre refrigeranti fissate a detta parete e comprendenti condotti per la circolazione di un fluido refrigerante, e/o
- almeno un?intercapedine, eventualmente realizzata medianti pannelli modulari, che ? definita esternamente attorno a detta parete e che definisce una camera permeata da un fluido di raffreddamento.
Preferibilmente, detti mezzi di raffreddamento del dispositivo di alimentazione 20 possono comprendere almeno un circuito di distribuzione del fluido di raffreddamento disposto almeno parzialmente attorno al dispositivo e configurato per ricevere un fluido di raffreddamento (preferibilmente acqua) dai mezzi di alimentazione.
Operativamente, il fluido di raffreddamento agisce sulla parete della camera 16 in modo tale da raffreddare detta parete, e conseguentemente raffreddare in maniera indiretta anche la scoria nera contenuta in detta camera.
Vantaggiosamente, l?apparato 15 secondo l?invenzione comprende inoltre mezzi di alimentazione di almeno un fluido di raffreddamento (preferibilmente acqua) ai mezzi di raffreddamento (non rappresentati) del dispositivo di raffreddamento 20.
Opportunamente, i mezzi di alimentazione del fluido di raffreddamento sono fluidicamente collegati in ingresso ai mezzi di raffreddamento per alimentare cos? quest?ultimi con il fluido di raffreddamento.
Preferibilmente, i mezzi di alimentazione del fluido di raffreddamento comprendono almeno un circuito fluidico che in ingresso ? collegato con un?alimentazione esterna, in particolare acqua di rete, del fluido di raffreddamento, mentre in uscita ? collegato con i mezzi di raffreddamento del dispositivo.
Opportunamente, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare, preferibilmente indirettamente, la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2, e che si trova ad una T1 di circa 1400-1800?C, fino a portarla almeno ad una temperatura intermedia o finale T2 (che ? inferiore a T1).
Opportunamente la temperatura intermedia o finale T2 ? la temperatura a cui si verifica il cambiamento di fase di strutture mineralogiche stabili contenenti calce (CaO) o composti a base di calce, cfr. fig. 4 relativo al diagramma di equilibrio di fase CaO-SiO2-Al2O3.
La temperatura T2 ? variabile a seconda della composizione della scoria nera stessa e, ad esempio, pu? essere di circa 500-1200?C.
In una possibile forma di realizzazione, la scoria nera 1 pu? comprendere un composto a base di calcio, in particolare il silicato bicalcico (che ha una forma ? stabile tra 675?C ? 1420?C), e opportunamente la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2, e che si trova ad una T1 di circa 1400-1800?C, viene raffreddata in modo da ottenere la formazione stabile del silicato bicalcico nella sua fase ?.
Opportunamente, il passaggio dalla temperatura T1 alla temperatura T2 ? particolarmente rapido, per evitare o diminuire cos? la formazione/presenza di calce libera nella scoria raffreddata.
Opportunamente, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare, preferibilmente indirettamente, la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2, e che si trova ad una T1 di circa 1400-1800?C, fino a portarla dapprima a detta temperatura intermedia T2 e poi fino a portarla ad una temperatura finale T3 che ? idonea alla successiva manipolazione della scoria 1. In particolare, ad esempio, la temperatura finale T3 ? pari o inferiore a circa 150?C, preferibilmente ? pari o inferiore a circa 70?C.
Opportunamente, la temperatura di ingresso della scoria nera nel dispositivo di raffreddamento 20 corrisponde alla temperatura T1, mentre la la temperatura di uscita della scoria nera dal dispositivo di raffreddamento 20 pu? corrispondere alla temperatura T2 o T3.
Opportunamente, T2 ? ? a T3. In sostanza, la temperatura T2 pu? corrispondere alla temperatura finale di raffreddamento che la scoria nera raggiunge in uscita dal dispositivo di raffreddamento, oppure pu? corrispondere ad una temperatura intermedia di raffreddamento che ? maggiore rispetto alla temperatura T3 che la scoria nera raggiunge in uscita dal dispositivo di raffreddamento.
Opportunamente, nel metodo secondo l?invenzione la velocit? di raffreddamento della scoria nera ? tale che le strutture mineralogiche stabili ad alta temperatura (i.e. a temperature superiori di T2) rimangono stabili anche a temperature pi? basse (i.e. a temperature inferiori di T2), cos? come risulta dal diagramma di fig. 4 relativo all?equilibrio di fase CaO-SiO2-Al2O3. Opportunamente, la quantit? di calce (CaO) o suoi composti libera al di sotto della temperatura T2 ? tanto maggiore quanto maggiore ? il tempo per effettuare il raffreddamento e, pertanto, vantaggiosamente, il metodo secondo l?invenzione ? configurato per effettuare un raffreddamento particolarmente veloce per diminuire il pi? possibile la quantit? di calce libera, o suoi composti, presente nella scoria raffreddata.
Opportunamente, nel metodo secondo l?invenzione il raffreddamento della scoria nera in uscita dal forno elettrico ? effettuata in un tempo inferiore alla durata del ciclo di fusione dell?acciaio all?interno del forno elettrico e, in particolare, avviene in meno di circa 30-45 minuti, preferibilmente in meno di circa 10 minuti e, ancor pi? preferibilmente, in meno di circa 1-3 minuti.
Preferibilmente, il dispositivo di raffreddamento ? configurato in modo che la velocit? di raffreddamento della scoria nera ? ed in particolare il tempo di passaggio della scoria nera dalla temperatura T1 (che corrisponde alla temperatura di ingresso della scoria nera nel dispositivo di raffreddamento) alla temperatura T2 o T3 (che corrisponde altres? alla temperatura di uscita della scoria nera dal dispositivo di raffreddamento) ? ? inferiore alla durata del ciclo di fusione dell?acciaio all?interno del forno elettrico e, in particolare, avviene in meno di circa 30-45 minuti, preferibilmente in meno di circa 10 minuti e, ancor pi? preferibilmente, in meno di circa 1-3 minuti.
Opportunamente, il raffreddamento della scoria nera all?interno del dispositivo di raffreddamento, ed in particolare il tempo di permanenza della scoria nera all?interno di detto dispositivo, ? effettuato in un tempo inferiore alla durata del ciclo di fusione dell?acciaio all?interno del forno elettrico e, in particolare, avviene in meno di circa 30-45 minuti. Vantaggiosamente, ci? consente di liberare prontamente il dispositivo di raffreddamento dalla scoria nera raffreddata, per poter cos? ricevere la scoria nera generata nel successivo ciclo di fusione.
Il metodo secondo l?invenzione prevede poi che la scoria nera raffreddata venga frantumata in pezzi di varie dimensioni, e successivamente setacciata, per separare cos? i pezzi pi? fini da quelli pi? grossi in due o pi? gruppi.
L?apparato di trattamento 15 secondo l?invenzione comprende, a valle del dispositivo di raffreddamento 20, un modulo di frantumazione 9 della scoria raffreddata in pezzi di varie dimensioni ed un modulo di setacciatura 10 per separare cos? i pezzi pi? fini da quelli pi? grossi in due o pi? gruppi 11.
Opportunamente, in una possibile forma di realizzazione dell?apparato di raffreddamento 15 (cfr. fig. 3), il dispositivo di raffreddamento 20, il modulo di frantumazione 9 ed il modulo di setacciatura 10 sono definiti in sequenza all?interno di una stessa apparecchiatura/macchina 21.
Opportunamente, in un?altra possibile forma di realizzazione dell?apparato di raffreddamento (cfr. fig. 2), il dispositivo di raffreddamento 20, il modulo di frantumazione 9 ed il modulo di setacciatura 10 possono essere definiti da macchine/apparecchiature distinte ed indipendenti posizionate in sequenza.
Vantaggiosamente, in una possibile forma di realizzazione, la scoria nera 1 in uscita dal forno 2 ? mescolata all?interno dell?apparato di raffreddamento con additivi di tipo noto, ad esempio materiali inerti (silicati, alluminati o altri), per catturare l?eventuale calce (CaO) libera, o suoi composti, presente nella scoria stessa.
Vantaggiosamente, in una possibile forma di realizzazione, i mezzi di alimentazione del dispositivo di raffreddamento 20 ricevono il fluido di raffreddamento dalla stessa rete idrica che alimenta un impianto di produzione di acciaio e/o simili.
Il fluido di raffreddamento comprende vantaggiosamente acqua, in particolare gi? utilizzata o utilizzabile nell?impianto di produzione dell?acciaio.
Pi? in dettaglio, i mezzi di alimentazione del dispositivo di raffreddamento 20 prelevano il fluido di raffreddamento ad alta pressione da un impianto a monte, in particolare da un impianto di produzione dell?acciaio e lo trasportano verso i mezzi di raffreddamento del dispositivo di raffreddamento 20.
Vantaggiosamente, la camera 16 del dispositivo di raffreddamento 20 ? configurata per far avanzare il materiale da raffreddare (i.e. la scoria nera) in un primo verso di movimentazione. Opportunamente, i mezzi di raffreddamento possono essere configurati per movimentare il fluido di raffreddamento da una sezione di ingresso a detta sezione di uscita in un secondo verso almeno parzialmente opposto rispetto a detto primo verso. In particolare, il fluido di raffreddamento agisce esternamente sulla camera 16 attraversandola lungo il suo sviluppo longitudinale secondo un verso che ? opposto a quello con cui la scoria nera 1 da raffreddare attraversa/avanza all?interno di detta camera.
In accordo con una forma realizzativa preferenziale, il reattore del dispositivo di raffreddamento 20 ha preferibilmente forma sostanzialmente cilindrica e si estende lungo un asse principale X tra una prima estremit? (non illustrata), in cui ? prevista l?apertura di ingresso, ed una seconda estremit?, in cui ? realizzata l?apertura di uscita 5. Preferibilmente, il primo verso di movimentazione della scoria da raffreddare ? sostanzialmente parallelo all?asse principale X e rivolto dall?apertura di ingresso verso l?apertura di uscita.
Vantaggiosamente, il reattore del dispositivo di raffreddamento 20 ? realizzato in materiale termicamente conduttivo, in particolare ? realizzato in materiale metallico, quale ad esempio acciaio.
Opportunamente, al fine di raffreddare la scoria nera in maniera ottimale, il reattore 2 ? girevolmente montato su una struttura di supporto ed ? azionabile in rotazione attorno all?asse principale X da mezzi di motorizzazione.
Vantaggiosamente, la struttura di supporto ? destinata ad essere poggiata al suolo e comprende almeno una base di appoggio inferiore ed ? preferibilmente realizzata in materiale metallico.
Preferibilmente, la struttura di supporto supporta il reattore in modo tale che il suo asse principale X sia sostanzialmente orizzontale, o pi? precisamente che sia almeno parzialmente inclinato, da una quota maggiore in corrispondenza dell?apertura di ingresso, ad una quota minore in corrispondenza dell?apertura di uscita. Opportunamente, possono essere previsti ulteriori mezzi di motorizzazione (non rappresentati) per variare l?inclinazione del reattore rispetto all?orizzontale.
Opportunamente, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende almeno una unit? elettronica di controllo (non rappresentata) che ? elettronicamente collegata ai mezzi di motorizzazione e programmata per comandarli a variare la velocit? di rotazione del reattore e/o l?inclinazione del reattore rispetto all?orizzontale. Preferibilmente, l?unit? elettronica di controllo ? programmata per comandare la rotazione del reattore secondo un primo verso di rotazione, ad esempio orario, ovvero antiorario. Opportunamente, l?unit? elettronica di controllo pu? essere programmata per far ruotare il reattore in pi? di un verso di rotazione, in maniera alternata, al fine di rimescolare la scoria nera all?interno della camera 16 ed aumentare l?efficienza di raffreddamento del dispositivo 20.
Opportunamente, il dispositivo di raffreddamento 20 comprende almeno un sensore di temperatura operativamente associato al reattore, elettronicamente collegato all?unit? elettronica di controllo e configurato per rilevare almeno una misurazione di temperatura del reattore e/o della scoria nera da raffreddare. L?unit? elettronica di controllo ? vantaggiosamente configurata per ricevere la misurazione di temperatura e comandare corrispondentemente i mezzi di motorizzazione per variare la velocit? di rotazione del reattore e/o l?inclinazione del reattore.
Vantaggiosamente, l?unit? elettronica di controllo comprende almeno un microcontrollore, quale ad esempio un PLC (controllore logico programmabile) o simili. Preferibilmente, l?unit? elettronica di controllo comprende inoltre almeno un modulo di elaborazione programmato per elaborare la misurazione di temperatura e la misurazione di flusso e/o portata e generare un corrispondente primo segnale di comando per i mezzi di motorizzazione.
Opportunamente, l?unit? elettronica di controllo potr? essere collegata ai sensori ed ai mezzi di motorizzazione in qualsiasi maniera di per s? nota al tecnico del settore e pertanto non descritta in dettaglio nel seguito. Ad esempio, l?unit? elettronica di controllo potr? prevedere un collegamento cablato ovvero un collegamento senza fili (wireless) senza per questo uscire dall?ambito di protezione della presente privativa.
Vantaggiosamente, in una possibile forma di realizzazione, l?apparato di trattamento 15 della scoria nera comprende un?unit? per inviare un fluido di raffreddamento (preferibilmente acqua) nebulizzato, ad esempio mediante aria compressa, direttamente sulla scoria nera 1 in uscita dal forno 2, preferibilmente dal forno elettrico. Opportunamente, in una possibile forma di realizzazione, l?unit? per l?invio di un fluido di raffreddamento nebulizzato pu? essere prevista in corrispondenza dell?uscita della scoria nera 1 dal forno 2, ed essere posizionata a monte ed esternamente rispetto al dispositivo 20 per il raffreddamento indiretto della scoria nera. Opportunamente, in una possibile forma di realizzazione, l?unit? per l?invio di un fluido di raffreddamento nebulizzato pu? essere prevista all?interno ? e preferibilmente in ingresso - del dispositivo 20 per il raffreddamento indiretto della scoria nera.
Opportunamente, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare la scoria nera 1 in uscita dal forno elettrico 2 in modo indiretto e/o mediante contatto diretto con un fluido di raffreddamento nebulizzato, in particolare con acqua nebulizzata, ad esempio mediante aria compressa. Preferibilmente, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare la scoria nera 1 in uscita dal forno 2 dapprima mediante un fluido di raffreddamento nebulizzato e successivamente mediante raffreddamento indiretto (i.e. mediante scambio termico indiretto tra un fluido di raffreddamento e la scoria nera). Opportunamente, il fluido di raffreddamento nebulizzato pu? essere lo stesso o anche differente rispetto al fluido di raffreddamento usato per lo scambio termico indiretto.
Opportunamente, in una sua possibile forma di realizzazione, il metodo secondo l?invenzione prevede di raffreddare la scoria nera 1 in uscita dal forno 2 mediante un getto/spruzzo di un mix (ad esempio un aerosol) di un gas (preferibilmente aria o altro gas inerte) e di gocce di un liquido (preferibilmente acqua o altro liquido di raffreddamento). In particolare, tale mix di gas e liquido ? inviato direttamente sulla scoria nera 1. Opportunamente, il gas funge principalmente o solamente da carrier di trasporto per le gocce di liquido di raffreddamento (preferibilmente acqua) in modo che, andando a contatto diretto con la scoria nera, dette gocce di liquido provocano il raffreddamento di quest?ultima ed al contempo evaporano (i.e. cambiano di stato), evitando cos? la necessit? di predisporre un impianto per la raccolta del percolato per il liquido. Vantaggiosamente, inoltre, l?utilizzo di un mix di aria ed acqua consente di diminuire la quantit? di aria utilizzata rispetto alle soluzioni note in cui ? utilizzata aria da sola, ed altres? evita un consumo eccessivo di acqua (che invece ? dell?ordine delle decine di litri al minuto).
Opportunamente, a tal fine, pu? essere previsto un modulo (non rappresentato) configurato per generare ed inviare un getto/spruzzo di detto mix di gas e gocce di liquido verso la scoria nera 1 in uscita dal forno 2. Vantaggiosamente, detto modulo ? configurato in modo che il getto/spruzzo, di detto mix di gas e gocce di liquido, spinga la scoria nera in uscita dal forno contro una parete di un contenitore, in modo che la scoria nera raffreddata dalle gocce di liquido ricadano poi su un nastro trasportatore per farla cos? avanzare verso i moduli o le stazioni di trattamento successive (frantumazione 9 e/o setacciatura 10).
Opportunamente, detto modulo pu? essere previsto in sostituzione e/o in aggiunta al dispositivo 20 di raffreddamento indiretto della scoria nera 1. Opportunamente, detto modulo pu? essere previsto esternamente al dispositivo 20 di raffreddamento ed essere posizionato in ingresso/a monte rispetto ai mezzi di raffreddamento indiretto della scoria nera. Opportunamente, detto modulo pu? essere previsto esternamente al dispositivo 20 di raffreddamento ed essere posizionato in ingresso/a monte rispetto ai mezzi di raffreddamento indiretto della scoria nera.
Opportunamente, il metodo secondo l?invenzione prevede quindi di raffreddare in modo particolarmente rapido - preferibilmente in un tempo inferiore a circa 30-45 minuti, pi? preferibilmente inferiore a circa 10 minuti e ancor pi? preferibilmente inferiore a 1-3 minuti - la scoria nera subito in uscita dal forno elettrico o subito dopo la raccolta di detta scoria nera in una paiola. Opportunamente, pi? rapido ? il raffreddamento minore ? la quantit? di calce libera, o suoi composti, presente nella scoria raffreddata.
Come risulta chiaramente da quanto descritto, il metodo e/o l?apparato secondo l?invenzione risulta particolarmente vantaggioso, in quanto:
- consente di superare gli inconvenienti delle note soluzioni, in particolare evitando le numerose movimentazioni della scoria nera previste in dette note soluzioni; pi? in dettaglio, ci? consente di evitare l?acquisto e l?uso di mezzi di movimentazione e trasporto tra le varie zone, ottenendo cos? una importante riduzione dei costi,
- consente di trattare la scoria nera al fine di ottenere in modo pi? rapido un materiale stabile e di elevata qualit? che potr? poi essere opportunamente utilizzato per varie applicazioni, in particolare come materia prima secondaria, - non richiede alcun impianto di trattamento del percolato dato che non ? previsto alcun contatto diretto della scoria nera con l?acqua o altro fluido di raffreddamento,
- non richiede di avere a disposizione ampi spazi per zone di raccolta o zone di stoccaggio e altres? non richiede particolari o dedicate opere strutturali o di pavimentazione/rivestimento,
- ? in grado di aumentare l?efficienza energetica, ? in grado di aumentare la sicurezza per gli operatori e per le attrezzature ed inoltre ? costruttivamente ed operativamente altamente affidabile,
- permette di raffreddare la scoria nera in maniera ottimale, ovvero ottiene un ottimale raffreddamento della scoria nera ottenendo al contempo il suddetto elevato rendimento energetico;
- ? facilmente implementabile e con bassi costi.
- risulta alternativo e migliorativo rispetto alle note soluzioni.
La presente invenzione ? stata illustrata e descritta in alcune sue preferite forme di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall?ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI
1. Metodo per il trattamento della scoria nera (1), che contiene calce (CaO) o composti a base di calce, e che si genera in un forno elettrico (2) per produrre acciaio partendo dal rottame, caratterizzato dal fatto che si raffredda detta scoria nera in uscita da detto forno elettrico (2) per un periodo di tempo inferiore a circa 30-45 minuti, preferibilmente per meno di 10 minuti, e ancor pi? preferibilmente per meno di 1-3 minuti.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto si raffredda la scoria nera (1) subito dopo la sua uscita dal forno elettrico (2) mediante: - scambio termico indiretto tra la scoria nera ed un fluido di raffreddamento, e/o
- mediante scambio termico diretto con un fluido di raffreddamento nebulizzato, e/o
- mediante un getto/spruzzo di un mix, preferibilmente un aerosol, di gas con gocce di liquido che entrano in contatto diretto con detta scoria nera (1).
3. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il raffreddamento della scoria nera (1) ? effettuato in un dispositivo di raffreddamento (20) che ? posizionato o posizionabile in corrispondenza del forno elettrico (2) per ricevere la scoria nera (1) in uscita da detto forno.
4. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il raffreddamento della scoria nera (1) ? effettuato in un dispositivo di raffreddamento (20), preferibilmente un reattore rotante, che comprende mezzi per il raffreddamento indiretto della scoria nera che entra e/o attraversa una camera (16) di detto dispositivo di raffreddamento (20), detti mezzi comprendendo: - mezzi per spruzzare un fluido di raffreddamento sulla superficie esterna di detta parete, e/o
- mezzi per la fuoriuscita a caduta di un fluido di raffreddamento sulla superficie esterna di detta parete, e/o
- piastre refrigeranti fissate a detta parete e comprendenti condotti per la circolazione di un fluido di raffreddamento, e/o
- almeno un?intercapedine che ? definita esternamente attorno a detta parete e che definisce una camera permeata da un fluido di raffreddamento.
5. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si raffredda la scoria nera (1) in uscita dal forno elettrico (2), e che si trova ad una T1 di circa 1400-1800?C, fino a portarla almeno ad una temperatura T2 che ? inferiore a T1, detta temperatura T2 sostanzialmente corrisponde alla temperatura in cui si verifica il cambiamento di fase di strutture mineralogiche stabili contenenti calce (CaO) o suoi composti.
6. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si raffredda la scoria nera (1) in uscita dal forno elettrico (2), e che si trova ad una T1 di circa 1400-1800?C, fino a portarla ad una temperatura finale T3 che ? inferiore a T1, e che ? idonea alla successiva manipolazione della scoria (1).
7. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si raffredda la scoria nera (1) in uscita dal forno elettrico (2), e che si trova ad una T1 di circa 1400-1800?C, fino a portarla dapprima ad una temperatura T2 che ? inferiore a T1 e successivamente ad una temperatura T3 che ? inferiore a T2, detta temperatura T2 sostanzialmente corrisponde alla temperatura in cui si verifica il cambiamento di fase di strutture mineralogiche stabili contenenti calce (CaO) o suoi composti, e detta temperatura T3 che ? idonea alla successiva manipolazione della scoria (1).
8. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il raffreddamento della scoria nera all?interno del dispositivo di raffreddamento (20) ? effettuato in un tempo inferiore alla durata del ciclo di fusione dell?acciaio all?interno del forno elettrico e, in particolare, avviene in meno di circa 30-45 minuti.
9. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il materiale cos? raffreddato viene poi frantumato (9) e successivamente setacciato (10), per separare cos? i pezzi pi? fini da quelli pi? grossi in due o pi? gruppi (11).
10. Apparato (15) per il trattamento della scoria nera mediante un metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, detto apparato essendo caratterizzato dal fatto di comprendere:
- un dispositivo di raffreddamento (20) che ? configurato per raffreddare la scoria nera (1) in uscita dal forno elettrico (2) mediante scambio termico indiretto con un fluido di raffreddamento che entra e/o attraversa detto dispositivo, e/o
- un?unit? per inviare un fluido di raffreddamento nebulizzato direttamente sulla scoria nera (1) in uscita dal forno elettrico (2),
- un modulo configurato per generare ed inviare un getto/spruzzo di un mix, in particolare un aerosol, di gas e gocce di liquido direttamente contro la scoria nera (1) in uscita dal forno elettrico (2).
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