ITUB20154708A1

ITUB20154708A1 - THERMAL PROCEDURE FOR THE RECOVERY OF STEEL IN THE WIRE FROM TIRES IN A CONTROLLED ATMOSPHERE

Info

Publication number: ITUB20154708A1
Application number: ITUB2015A004708A
Authority: IT
Inventors: Franco Mancia; Rovero Ermini; Fabrizio Flamini; Alessandro Cirocchi
Original assignee: Franco Mancia; Fabrizio Flamini; Rovero Ermini; Alessandro Cirocchi
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-16

Description

PROCEDIMENTO TERMICO PER IL RECUPERO DI ACCIAIO IN FILO DA PNEUMATICI IN ATMOSFERA CONTROLLATA THERMAL PROCESS FOR THE RECOVERY OF WIRE STEEL FROM TIRES IN CONTROLLED ATMOSPHERE

CAMPO DELL’INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

Gli pneumatici fuori uso, generalmente indicati con l’acronimo PFU (Pneumatici Fuori Uso), come anche i materiali (gomma, tela, fili di acciaio) che li compongono, sono considerati, a norma di legge, rifiuti. Il processo di smaltimento eseguito secondo le tecnologie attuali più usate prevede la triturazione del pneumatico e la separazione meccanica della gomma dai fili di acciaio. Tali fili contengono residui aderenti di gomma e tela, in percentuali variabili anche fino al 10%, in peso, e sono anch’ essi considerati rifiuti. La presente invenzione si propone di fornire un procedimento di trattamento per i suddetti fili di acciaio (ferro armonico), mediante trattamento termico in forno in atmosfera controllata al fine di eliminare i residui di gomma e tela, ove tali sostanze organiche vengono decomposte in una parte di componenti volatili e in una parte di componenti pesanti, sotto forma di polverino di carbonio. Il trattamento risulta idoneo a riqualificare il filo stesso come materia prima-seconda, adatta per l'utilizzazione come carica perforni fusori di acciaieria, in particolare forni elettrici. L’atmosfera controllata del forno consente di ridurre al minimo, o eliminare, le perdite del ferro per ossidazione, aumentando la resa del procedimento e minimizzando i costi di esercizio. Discarded tires, generally indicated with the acronym PFU (End of Life Tires), as well as the materials (rubber, canvas, steel wires) that compose them, are considered, by law, to be waste. The disposal process carried out according to the most used current technologies involves the shredding of the tire and the mechanical separation of the rubber from the steel wires. These threads contain adherent residues of rubber and canvas, in varying percentages up to 10% by weight, and are also considered waste. The present invention aims to provide a treatment process for the aforementioned steel wires (harmonic iron), by means of heat treatment in a controlled atmosphere in an oven in order to eliminate the rubber and cloth residues, where these organic substances are decomposed into a part of volatile components and in part of heavy components, in the form of carbon powder. The treatment is suitable for requalifying the wire itself as a raw-secondary material, suitable for use as a charge for steel mill melting furnaces, in particular electric furnaces. The controlled atmosphere of the furnace allows to minimize, or eliminate, iron losses due to oxidation, increasing the yield of the process and minimizing operating costs.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Secondo una tecnica attuale, in fase di smaltimento dei pneumatici usati la gomma viene recuperata separandola, mediante procedimenti di triturazione meccanica, dalle tele e dai fili di acciaio e, in seguito, riutilizzata in diversi settori, per esempio, come materiale da pavimentazione stradale. In ogni caso, lo smaltimento dei materiali restanti, tele e fili metallici, è comunque problematico, perché gli stessi sono contaminati da residui di gomma e perché l’acciaio per i fili da pneumatici è del tipo armonico, con elevate resistenza meccanica ed elasticità, e quindi tali fili non sono compattabili in blocchi relativamente densi e richiedono elevati volumi di stoccaggio. According to a current technique, during the disposal of used tires, the rubber is recovered by separating it, by means of mechanical shredding procedures, from the steel cloths and wires and, subsequently, reused in various sectors, for example, as road paving material. In any case, the disposal of the remaining materials, cloths and metal wires, is however problematic, because they are contaminated by rubber residues and because the steel for the tire wires is of the harmonic type, with high mechanical resistance and elasticity, and therefore these threads are not compactable in relatively dense blocks and require high storage volumes.

Una tecnica per il recupero dei fili di acciaio è descritta ni brevetto n. ITTR20120014 del 21 die. 2012, e prevede un trattamento in forno che consente la combustione della gomma e tela residua. Il procedimento basato su tale brevetto è in grado di superare le principali limitazioni incontrate in altre precedenti tecnologie. Per esempio, la domanda di brevetto Giapponese 2004-298829 propone di trattare i fili strappati dagli pneumatici a una temperatura relativamente bassa di 100-600 °C, preferibilmente 200-450 °C, per bruciare la gomma, mantenendo comunque buona parte delle caratteristiche meccaniche dell’acciaio; i fili vengono tagliati in corti spezzoni e riutilizzati come materiale di rinforzo per cemento o plastica. Tuttavia, i fili cosi trattati a temperatura relativamente bassa e poi tagliati in corti spezzoni sono sensibili all’ossidazione durante lo stoccaggio all’aria e debbono essere utilizzati entro tempi brevi dal trattamento di combustione della gomma. Inoltre il campo di valori di temperatura utilizzato, relativamente basso, permette una parziale eliminazione delle sostanze organiche più volatili, ma non consente una completa eliminazione per combustione dei residui di carbonio. Va precisato che per le tipologie di applicazione del prodotto finale ottenuto, pannelli rinforzati come descritto nella citata domanda di brevetto giapponese, è volutamente richiesto il mantenimento di elevate proprietà meccaniche per il corretto svolgimento della funzione di rinforzo, mentre, viceversa, non è richiesta una elevata purezza finale del filo di acciaio. Comunque, i fili cosi trattati hanno un limitato campo di impiego, e non possono essere utilizzati, o perché contaminati da gomma o perché eccessivamente ossidati per problemi di corrosione nelle successive fasi di stoccaggio, in un campo come l’acciaieria che ha bisogno di materiale pulito e a basso costo. Inoltre, i fili, mantenendo elevate caratteristiche meccaniche, non sono compattabili in balle a elevata densità. Infine, la pezzatura utilizzata (il filo infatti viene tagliato in corti spezzoni) se necessaria all’impiego come materiale di rinforzo, risulta però dannosa in acciaieria, perché compromette la resa finale del ferro. A technique for the recovery of steel wires is described in patent no. ITTR20120014 of 21 die. 2012, and provides for an oven treatment that allows the combustion of the residual rubber and cloth. The process based on this patent is able to overcome the main limitations encountered in other previous technologies. For example, the Japanese patent application 2004-298829 proposes to treat the threads torn from the tires at a relatively low temperature of 100-600 ° C, preferably 200-450 ° C, to burn the rubber, while maintaining a good part of the mechanical characteristics. of steel; the wires are cut into short pieces and reused as a reinforcing material for concrete or plastic. However, the wires thus treated at a relatively low temperature and then cut into short pieces are sensitive to oxidation during storage in the air and must be used within a short time after the rubber combustion treatment. Furthermore, the relatively low range of temperature values used allows a partial elimination of the more volatile organic substances, but does not allow a complete elimination of carbon residues by combustion. It should be noted that for the types of application of the final product obtained, reinforced panels as described in the aforementioned Japanese patent application, the maintenance of high mechanical properties is deliberately required for the correct performance of the reinforcement function, while, vice versa, a high final purity of the steel wire. However, the wires thus treated have a limited field of use, and cannot be used, either because they are contaminated by rubber or because they are excessively oxidized due to corrosion problems in the subsequent storage phases, in a field such as the steel mill that needs material. clean and low cost. Furthermore, the yarns, maintaining high mechanical characteristics, are not compactable in high density bales. Finally, the size used (the wire is in fact cut into short pieces) if necessary for use as a reinforcing material, however, is harmful in a steel plant, because it compromises the final yield of the iron.

Il brevetto WO2010079408, nell’ottica di raggiungere elevate purezze e, quindi, di superare le problematiche del brevetto giapponese precedentemente citato, descrive un processo dove si utilizza sostanzialmente un formo a microonde, con radiazioni di frequenza compresa 890 MHz fino a 2450 MHz, operante in atmosfera inerte per temperature comprese fra 100 e 700 °C. Una tale metodologia risulta antieconomica e complessa, per l’alto consumo di energia elettrica, l’utilizzo di una complessa atmosfera inerte (argon) e per la necessità di dover procedere ulteriormente, dopo il trattamento termico, alla separazione in fase solida del ferro e del carbone. Questa separazione è resa ancor più difficoltosa dal fatto che le matasse dei fili di acciaio trattengono intrappolato al loro interno il carbone da separare. Inoltre risulta evidente la complessità dell’impianto che utilizza delle sorgenti ad elevata potenza di microonde. Patent WO2010079408, with a view to achieving high purities and, therefore, to overcome the problems of the Japanese patent previously cited, describes a process where a microwave form is essentially used, with radiations ranging from 890 MHz to 2450 MHz, operating in an inert atmosphere for temperatures between 100 and 700 ° C. Such a method is uneconomical and complex, due to the high consumption of electricity, the use of a complex inert atmosphere (argon) and the need to proceed further, after the heat treatment, with the solid phase separation of the iron and coal. This separation is made even more difficult by the fact that the coils of the steel wires keep the coal to be separated trapped inside them. Furthermore, the complexity of the system that uses high-power microwave sources is evident.

Secondo il citato brevetto n. ITTR20120014, i fili di acciaio vengono inviati a un trattamento termico in aria a elevata temperatura, tale da assicurare la completa eliminazione della gomma e di altri residui organici e tale da favorire la formazione sulla superficie dei fili di un sottilissimo strato aderente di ossido protettivo. Il trattamento termico ad elevata temperatura, compreso tra 850 e 950 °C, consente inoltre di ottenere un forte abbassamento delle caratteristiche meccaniche del filo, che si trasforma pertanto in materiale duttile. Il trattamento descritto permette cosi di inviare tali matasse a una pressa che le riduce in blocchi compatti, facilmente trasportabili, stoccabili e direttamente utilizzabili in forni fusori di acciaieria (pronto forno). According to the aforementioned patent no. ITTR20120014, the steel wires are sent to a heat treatment in air at a high temperature, such as to ensure the complete elimination of rubber and other organic residues and such as to favor the formation on the surface of the wires of a very thin adherent layer of protective oxide. The high temperature heat treatment, between 850 and 950 ° C, also allows to obtain a strong lowering of the mechanical characteristics of the wire, which therefore transforms into a ductile material. The described treatment thus allows these coils to be sent to a press which reduces them into compact blocks, easily transportable, stockable and directly usable in steel mill melting furnaces (ready furnace).

Nella pratica industriale che utilizza la tecnologia del brevetto citato n. ITTR20120014 si è rilevato tuttavia che nelle condizioni operative descritte si riscontra una perdita del ferro non desiderata (fino a circa il 5% in peso) per ossidazione dello stesso. Secondo tale tecnologia, il contenuto di ossigeno nel forno è determinato dall’eccesso d’aria dei bruciatori (mantenuto intorno al 5%) e dalla quantità di aria introdotta nel forno che, in questo caso, è calcolata per avere un eccesso di ossigeno pari al 3-7% rispetto alla quantità stechiometrica necessaria per la combustione della gomma e tela entrante con il ferro. La combustione della gomma e della tela avviene cosi completamente all’interno del forno, in presenza di ossigeno in eccesso. L’ossigeno in eccesso, alle temperature previste, tende però ad ossidare, parzialmente, anche il ferro. Una pratica utilizzata per contenere tale perdita consiste nel ridurre il più possibile il tempo di trattamento in forno. Una riduzione dei tempi di trattamento non è però facilmente ottenibile in forni industriali, specie se di grandi dimensioni, senza introdurre eccessive complicazioni impiantistiche. Inoltre, specie in forni di grandi dimensioni che presuppongono una carica del materiale di grosse dimensioni volumetriche, si creano forti gradienti di temperature all'interno della massa di fili metallici da trattare. Questo awiene soprattutto perché la gomma residua contenuta nel ferro (5-10 % in peso) possiede un forte potere calorifero e, bruciando, tende ad innalzare eccessivamente la temperatura all'Interno della massa, costringendo ad una ulteriore riduzione dei tempi complessivi di trattamento. Il controllo del processo nelle condizioni standard descritte nel brevetto citato risulta in sostanza difficoltoso a causa sia della eccessiva rigidezza dei parametri di processo, sia della scarsa elasticità degli impianti utilizzati. In the industrial practice that uses the technology of the cited patent n. ITTR20120014, however, it has been found that in the operating conditions described there is an undesired loss of iron (up to about 5% by weight) due to its oxidation. According to this technology, the oxygen content in the oven is determined by the excess air of the burners (maintained around 5%) and by the quantity of air introduced into the oven which, in this case, is calculated to have an excess of oxygen equal to 3-7% with respect to the stoichiometric quantity necessary for the combustion of the rubber and cloth entering with the iron. The combustion of rubber and cloth thus takes place completely inside the oven, in the presence of excess oxygen. However, excess oxygen, at the expected temperatures, tends to partially oxidize even the iron. A practice used to contain this loss consists in reducing the treatment time in the oven as much as possible. However, a reduction in treatment times is not easily obtainable in industrial furnaces, especially if they are large, without introducing excessive plant complications. Furthermore, especially in large furnaces which require a material charge of large volumetric dimensions, strong temperature gradients are created within the mass of metal wires to be treated. This occurs mainly because the residual rubber contained in the iron (5-10% by weight) has a strong calorific value and, by burning, tends to excessively raise the temperature inside the mass, forcing a further reduction in the overall treatment times. Controlling the process under the standard conditions described in the cited patent is essentially difficult due to both the excessive rigidity of the process parameters and the poor elasticity of the plants used.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione si propone di ovviare agli inconvenienti sopra descritti dell’invenzione di cui al brevetto n. ITTR20120014, proponendo variazioni di processo ed impiantistiche che consentono di ottenere condizioni di processo più stabili e facilmente controllabili, eliminando il rischio di perdite di ferro per ossidazione, migliorando quindi la resa del processo e la qualità del prodotto ottenuto, con riduzione dei costi di esercizio. The present invention aims to obviate the above-described drawbacks of the invention referred to in patent no. ITTR20120014, proposing process and plant changes that allow to obtain more stable and easily controllable process conditions, eliminating the risk of iron losses due to oxidation, thus improving the yield of the process and the quality of the product obtained, with a reduction in operating costs .

Secondo la presente invenzione, i fili in ferro di rinforzo dei fianchi e del battistrada, opportunamente estratti meccanicamente dagli pneumatici e recanti ancora aderenti circa 5 -10% in peso di gomma e tela, vengono inviati a un trattamento termico ad elevata temperatura effettuato con contenuto di ossigeno nell’atmosfera molto basso e controllato, nel range 0.01 > p02> 0.0001 atm, preferibilmente nel range 0.005 > p02> 0.001. In tale atmosfera la gomma non brucia completamente ma si decompone (cracking ed evaporazione). Le parti volatili, aspirate, vengono successivamente bruciate in un post-combustore (funzionante fino a T = 1200 °C). Viceversa, il residuo pesante di polverino di gomma (carbonio) depositato sulle matasse di ferro continua a bruciare nel forno, lentamente per la scarsità di ossigeno. In tal modo, considerata la maggiore affinità dell’ossigeno con il carbonio rispetto al ferro, il ferro non viene praticamente ossidato, aumentando cosi la resa finale del processo. Il sottile strato di ossido (termico) di ferro che comunque si genera in superficie è utile nel conferire proprietà di protezione alla corrosione, evitando quindi perdite per corrosione durante l’eventuale stoccaggio in aria del materiale ferroso finale. I tempi complessivi di permanenza in forno sono calibrati in modo tale che siano sufficienti a completare la combustione del carbonio nel forno, stante il contenuto di ossigeno a valori molto bassi ma comunque controllati. Il tempo complessivo si colloca nel range 10-20 min. According to the present invention, the reinforcing iron wires of the sidewalls and of the tread, suitably mechanically extracted from the tires and still adhering to about 5-10% by weight of rubber and cloth, are sent to a high temperature heat treatment carried out with content of oxygen in the atmosphere very low and controlled, in the range 0.01> p02> 0.0001 atm, preferably in the range 0.005> p02> 0.001. In this atmosphere the rubber does not burn completely but decomposes (cracking and evaporation). The volatile parts, aspirated, are subsequently burned in a post-combustor (functioning up to T = 1200 ° C). Conversely, the heavy residue of rubber powder (carbon) deposited on the iron skeins continues to burn in the furnace, slowly due to the lack of oxygen. In this way, given the greater affinity of oxygen with carbon compared to iron, the iron is practically not oxidized, thus increasing the final yield of the process. The thin layer of (thermal) iron oxide that is generated on the surface is useful in conferring corrosion protection properties, thus avoiding losses due to corrosion during any storage in the air of the final ferrous material. The overall residence times in the furnace are calibrated in such a way that they are sufficient to complete the combustion of the carbon in the furnace, given the oxygen content at very low but still controlled values. The overall time is in the range of 10-20 min.

Il trattamento termico viene eseguito in un forno utilizzante bruciatori con combustibili tradizionali, per esempio metano o gasolio. La temperatura di tale trattamento termico viene scelta nel campo compreso tra 850 e 950 °C, e assicura anche una buona combustione di gomma e tela ancora aderente ai fili. La marcia dei bruciatori viene condotta con un eccesso di aria minimo. Si attua nel forno un ricircolo interno dei fumi, per ridurre ulteriormente il contenuto medio di ossigeno. The heat treatment is carried out in an oven using burners with traditional fuels, for example methane or diesel. The temperature of this heat treatment is chosen in the range between 850 and 950 ° C, and also ensures a good combustion of the rubber and cloth still adhering to the threads. The operation of the burners is carried out with a minimum excess of air. An internal recirculation of the fumes is carried out in the furnace to further reduce the average oxygen content.

Le matasse di filo in uscita, opportunamente raffreddate, vengono infine inviate a un nastrovaglio vibrante per la rimozione di residui solidi di combustione ancora presenti. Si ottiene in tal modo una massa di fili di acciaio leggermente ossidati in superficie, praticamente puliti. Il trattamento a elevata temperatura consente inoltre di ottenere un forte abbassamento delle caratteristiche meccaniche del filo di ferro che si trasforma in materiale duttile, con la completa eliminazione della armoni cita. Il trattamento descritto permette cosi di inviare tali matasse a una pressa che le riduce in blocchi compatti, facilmente trasportabili, stoccabili e direttamente utilizzabili in forni fusori di acciaieria (pronto forno). The exiting skeins of yarn, suitably cooled, are finally sent to a vibrating conveyor for the removal of solid combustion residues still present. In this way a mass of steel wires slightly oxidized on the surface, practically clean, is obtained. The high temperature treatment also allows to obtain a strong lowering of the mechanical characteristics of the iron wire which is transformed into ductile material, with the complete elimination of the harmonicity. The described treatment thus allows these coils to be sent to a press which reduces them into compact blocks, easily transportable, stockable and directly usable in steel mill melting furnaces (ready furnace).

Con la presente invenzione, il filo di acciaio proveniente dallo smaltimento degli pneumatici usati viene in definitiva trasformato da rifiuto a materia prima direttamente commerciabile, in particolare utilizzabile in forni fusori di acciaieria. With the present invention, the steel wire coming from the disposal of used tires is ultimately transformed from waste into directly marketable raw material, in particular usable in steel mill smelting furnaces.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Gli pneumatici da trattare secondo la presente invenzione subiscono una serie di trattamenti meccanici, essenzialmente di triturazione, che consentono di separare la gomma e le tele dai fili di rinforzo dei fianchi e del battistrada. Questi fili sono in acciaio di tipo armonico, ossia caratterizzati da elevata durezza ed elevati carichi di rottura e di snervamento. Tali caratteristiche fanno si che le matasse di filo ottenute dagli pneumatici siano molto voluminose e non comprimibili in blocchi a elevata densità, a causa delle elevate proprietà meccaniche e del forte richiamo elastico; tipicamente la densità di tali matasse è nel campo tra 180 e 250 kg/m<3>. I fili di tali matasse, inoltre, sono contaminati da residui di gomma e di tela, per una percentuale genericamente compresa tra il 5 e il 10%, e pertanto sono, a norma di legge, considerate un rifiuto, da smaltire in apposite discariche o da immagazzinare in capannoni chiusi. Un tale grado di contaminazione è assolutamente inaccettabile, anche in riferimento al regolamento europeo 333 del marzo 2011 ; è quindi necessario, se si vuole utilizzare l'acciaio armonico derivante dagli pneumatici, giungere a un livello di pulizia dei fili molto maggiore; per impieghi come materiale di carica dei forni fusori in acciaieria è necessario avere una quantità di impurezza inferiore all’1%, preferibilmente tra lo 0,6 e lo 0,1%. The tires to be treated according to the present invention undergo a series of mechanical treatments, essentially shredding, which allow the rubber and the plies to be separated from the reinforcing threads of the sidewalls and the tread. These wires are made of harmonic steel, that is characterized by high hardness and high breaking and yielding loads. These characteristics mean that the skeins of yarn obtained from the tires are very bulky and not compressible in blocks of high density, due to the high mechanical properties and the strong elastic recall; typically the density of such coils is in the range between 180 and 250 kg / m <3>. The threads of these skeins, moreover, are contaminated by rubber and cloth residues, for a percentage generally between 5 and 10%, and therefore are, by law, considered waste, to be disposed of in special landfills or to be stored in closed sheds. Such a degree of contamination is absolutely unacceptable, also with reference to the European regulation 333 of March 2011; it is therefore necessary, if one wishes to use harmonic steel deriving from tires, to reach a much higher level of wire cleaning; for uses as filler material for melting furnaces in steel mills, it is necessary to have an impurity amount of less than 1%, preferably between 0.6 and 0.1%.

Secondo la presente invenzione, le matasse di filo vengono caricate in un forno provvisto di bruciatori, a metano o gasolio, e sottoposte a un trattamento termico che assicura una buona combustione di gomma e tela ancora aderente ai fili. La temperatura del forno viene scelta nel campo compreso tra 850 e 950 °C. L’atmosfera nel forno viene controllata a pressioni parziali di ossigeno molto basse. Per ottenere questo la marcia dei bruciatori viene condotta con un eccesso di aria minimo e si attua nel forno un ricircolo interno dei fumi, per ridurre ulteriormente il contenuto medio di ossigeno. Nel forno di trattamento, la pressione parziale di ossigeno, seppur bassa, viene tuttavia mantenuta a valori tali da essere sufficienti sia ad evitare una carburazione dell'acciaio, sia a garantire la formazione di un sottile e aderente strato di ossido sulla superficie dei fili. Tale ossido protegge l’acciaio dalla corrosione, specialmente nelle successive fasi di stoccaggio del materiale, evitando cosi perdite indesiderate di materiale. According to the present invention, the skeins of yarn are loaded into an oven equipped with natural gas or diesel burners, and subjected to a heat treatment that ensures good combustion of rubber and cloth still adhering to the yarns. The oven temperature is selected in the range between 850 and 950 ° C. The atmosphere in the furnace is controlled at very low oxygen partial pressures. To achieve this, the burner operation is carried out with a minimum excess of air and an internal recirculation of the fumes is carried out in the oven, to further reduce the average oxygen content. In the treatment furnace, the partial pressure of oxygen, albeit low, is nevertheless kept at values such as to be sufficient both to avoid carburization of the steel and to ensure the formation of a thin and adherent oxide layer on the surface of the wires. This oxide protects the steel from corrosion, especially in the subsequent storage phases of the material, thus avoiding unwanted losses of material.

Le matasse di filo in uscita, opportunamente raffreddate in una sezione apposita, vengono infine inviate a un nastro-vaglio vibrante per la rimozione di residui solidi di combustione ancora presenti. Si ottiene in tal modo una massa di fili di acciaio leggermente ossidati in superficie, praticamente puliti. I possibili residui solidi del processo di combustione vengono eliminati mediante un nastro-vaglio vibrante. The exiting skeins of yarn, suitably cooled in a special section, are finally sent to a vibrating sieve belt for the removal of solid combustion residues still present. In this way a mass of steel wires slightly oxidized on the surface, practically clean, is obtained. Possible solid residues from the combustion process are eliminated by means of a vibrating sieve belt.

Il trattamento a elevata temperatura consente inoltre di ottenere un forte abbassamento delle caratteristiche meccaniche del filo di ferro che si trasforma in materiale duttile, con la completa eliminazione della armoni cita. Il trattamento descritto permette cosi di inviare tali matasse a una pressa che le riduce in blocchi compatti aventi una densità di almeno 600 kg/m<3>, facilmente trasportabili, stoccabili e direttamente utilizzabili in forni fusori di acciaieria (pronto forno). The high temperature treatment also allows to obtain a strong lowering of the mechanical characteristics of the iron wire which is transformed into ductile material, with the complete elimination of the harmonicity. The described treatment thus allows these coils to be sent to a press which reduces them into compact blocks having a density of at least 600 kg / m <3>, which are easily transportable, stockable and directly usable in steel mill melting furnaces (ready furnace).

Il tempo di permanenza nel forno delle matasse di filo è compreso tra 10 e 20 minuti complessivamente, anche in dipendenza delle caratteristiche del forno, con tempi preferiti cosi suddivisi: salita intorno a 3- 5 min, tempo di permanenza a temperatura 2-5 min, raffreddamento 5-10. Il tempo di raffreddamento è scelto non eccessivamente breve, per evitare una seppur parziale tempra dell'acciaio, con indesiderato recupero delle caratteristiche meccaniche. The residence time in the kiln of the skeins of yarn is between 10 and 20 minutes overall, also depending on the characteristics of the kiln, with preferred times divided as follows: rise around 3- 5 min, residence time at temperature 2-5 min , cooling 5-10. The cooling time is chosen not excessively short, to avoid even partial hardening of the steel, with undesirable recovery of the mechanical characteristics.

Il contenuto di ossigeno (pressione parziale di ossigeno) nel forno secondo la presente invenzione viene ridotto drasticamente. L’atmosfera estremamente povera di ossigeno comporta che la combustione della gomma non può avvenire completamente nel forno. Nelle condizioni di temperatura prevista (850-950 °C) e in assenza pratica di ossigeno la gomma infatti si decompone (già a partire da 550 °C) in componenti voltatili e in un residuo carbonioso, in questo caso essenzialmente polverino. Il residuo volatile viene bruciato successivamente in un post-combustore, operante in presenza di ossigeno e con temperatura scelta nel range 850 fino a 1200 °C. L'uso del post combustore peraltro è rispondente alle norme di legge per l'abbattimento degli inquinanti organici dei fumi. Il post-combustore assolve quindi sia la funzione di bruciare completamente i componenti volatili sia di abbattere i fumi potenzialmente pericolosi emessi dall’impianto. I fumi caldi uscenti dal post-combustore servono a preriscaldare in controcorrente l’aria in ingresso ai bruciatori e nel forno. La marcia dei bruciatori del forno viene regolata con un eccesso di ossigeno la più bassa possibile (< 2-3 %). I fumi in uscita (poveri in ossigeno) vengono in parte ricircolati nel forno, mescolati con aria con rapporto aria/fumi regolato (tramite valvole) secondo le necessità. Sensori (pile ad ossigeno) servono a misurare l’esatta pressione parziale dell’atmosfera nel forno (p02), con retro-control lo sulle valvole. Secondo la metodologia della presente invenzione la p02viene così mantenuta bassa, nel range 0.01 > p02> 0.0001 atm, preferibilmente nel range 0.005 > p02> 0.001. Si noti che, viceversa, nelle condizioni di un forno operante secondo gli standard di esercizio comunemente accettati, la p02si colloca su valori di p02~ 0.01 atm, normalmente nel range 0.02-0.005. The oxygen content (oxygen partial pressure) in the furnace according to the present invention is drastically reduced. The extremely oxygen-poor atmosphere means that rubber combustion cannot take place completely in the furnace. Under the expected temperature conditions (850-950 ° C) and in the practical absence of oxygen, the rubber in fact decomposes (already starting from 550 ° C) into volatile components and into a carbonaceous residue, in this case essentially powdery. The volatile residue is subsequently burned in a post-combustor, operating in the presence of oxygen and with a selected temperature in the 850 to 1200 ° C range. Moreover, the use of the post combustor complies with the law for the abatement of the organic pollutants of the fumes. The post-burner therefore performs both the function of completely burning the volatile components and of breaking down the potentially dangerous fumes emitted by the system. The hot fumes coming out of the post-burner are used to preheat the air entering the burners and the oven in counter-current. The gear of the furnace burners is regulated with an excess of oxygen as low as possible (<2-3%). The outgoing fumes (poor in oxygen) are partly recirculated in the oven, mixed with air with an air / fumes ratio regulated (by means of valves) as needed. Sensors (oxygen cells) are used to measure the exact partial pressure of the atmosphere in the furnace (p02), with retro-control on the valves. According to the methodology of the present invention, p02 is thus kept low, in the range 0.01> p02> 0.0001 atm, preferably in the range 0.005> p02> 0.001. It should be noted that, vice versa, in the conditions of an oven operating according to commonly accepted operating standards, the p02 is placed on values of p02 ~ 0.01 atm, normally in the range 0.02-0.005.

Le matasse, per la loro forma fisica, trascinano in ingresso aria, quindi ossigeno. L’ossigeno inizialmente presente viene tuttavia rapidamente consumato nelle prime fasi di combustione. Per minimizzare le perdite di ferro per ossidazione risulta fondamentale mantenere a valori bassi la pressione parziale dell’ossigeno in tutto il tempo complessivo di permanenza nel forno, sia in fase di salita della temperatura, sia durante il mantenimento a temperatura (850-950 °C) sia nella fase di discesa a temperatura, nell’intervallo 850-450°C. Per ottenere il risultato è appunto necessario operare secondo la metodologia e l’assetto impiantistico qui presentati, ove il contenuto di ossigeno nel forno viene mantenuto a livelli estremamente bassi. In tal modo la gomma non brucia completamente, ma si decompone (cracking ed evaporazione). Le parti volatili, come descritto, vengono completamente bruciate al post-combustore (funzionante fino a T = 1200 °C). Il residuo di polverino di gomma (carbonio) continua a bruciare molto lentamente per la scarsità di ossigeno nel forno. In tal modo, considerata la maggiore affinità del carbonio con l’ossigeno rispetto al ferro, il ferro non viene ossidato. Il polverino continua a bruciare anche nella fase di progressivo raffreddamento, ove il costante decrescere della temperatura ambientale contribuisce a minimizzare ulteriormente l’ossidazione del ferro. Due to their physical shape, the skeins drag in air, therefore oxygen. However, the oxygen initially present is rapidly consumed in the early stages of combustion. To minimize iron losses due to oxidation, it is essential to keep the partial pressure of oxygen at low values throughout the overall residence time in the furnace, both during the temperature rise phase and during temperature maintenance (850-950 ° C ) and in the phase of descent to temperature, in the range 850-450 ° C. To obtain the result, it is precisely necessary to operate according to the methodology and plant structure presented here, where the oxygen content in the oven is kept at extremely low levels. In this way the rubber does not burn completely, but decomposes (cracking and evaporation). The volatile parts, as described, are completely burned in the afterburner (functioning up to T = 1200 ° C). The rubber powder residue (carbon) continues to burn very slowly due to the lack of oxygen in the furnace. In this way, given the greater affinity of carbon with oxygen compared to iron, the iron is not oxidized. The dust continues to burn even in the phase of progressive cooling, where the constant decrease of the ambient temperature helps to further minimize the oxidation of iron.

Inoltre, la pressione parziale di ossigeno, seppur bassa, viene mantenuta a valori tali che sono sufficienti sia ad evitare una indesiderata carburazione dell’acciaio, sia a garantire la formazione di un sottile e aderente strato di ossido sulla superficie dei fili. Tale film di ossido protegge l’acciaio dalla corrosione, specialmente nelle successive fasi di stoccaggio del materiale, evitando così perdite indesiderate di materiale. In addition, the partial pressure of oxygen, albeit low, is maintained at such values that are sufficient both to avoid unwanted carburization of the steel and to ensure the formation of a thin and adherent oxide layer on the surface of the wires. This oxide film protects the steel from corrosion, especially in the subsequent storage phases of the material, thus avoiding unwanted losses of material.

Inoltre, proprio per le condizioni di marcia descritte basate sulla pratica assenza di ossigeno che evita dannose perdite per ossidazione del ferro, gli altri parametri di processo, tempi di permanenza, temperature effettive del forno e delle matasse di ferro da trattare, risultano meno critici, così come risulta meno critica una eventuale disuniformità di temperatura e di composizione all’interno della massa stessa da trattare. Ne beneficia grandemente la flessibilità di marcia dell’impianto, anche nei periodi di transizione (avviamento, fermata, eventuali marce anomale), specialmente in caso di esercizio di grossi impianti che sono generalmente caratterizzati da maggiori disuniformità di funzionamento. Furthermore, precisely due to the running conditions described based on the practical absence of oxygen which avoids harmful losses due to iron oxidation, the other process parameters, residence times, actual temperatures of the furnace and of the iron hanks to be treated, are less critical, just as a possible non-uniformity of temperature and composition within the mass to be treated is less critical. The running flexibility of the plant benefits greatly, even in transition periods (starting, stopping, any abnormal gear), especially in the case of operation of large plants which are generally characterized by greater non-uniformity of operation.

La temperatura della camera di post-combustione (fino 1200 °C) è tale da ottenere la completa decomposizione e combustione delle sostanze organiche, garantendo un contenuto finale di inquinanti nei fumi strettamente controllato e rispondente alle normative vigenti nel luogo di utilizzazione del processo. Eventualmente l’entalpia in eccesso può essere recuperata per la generazione di corrente elettrica, con impianto funzionante secondo il ciclo Rankin. The temperature of the post-combustion chamber (up to 1200 ° C) is such as to obtain the complete decomposition and combustion of the organic substances, guaranteeing a final content of pollutants in the fumes which is strictly controlled and complies with the regulations in force in the place where the process is used. Eventually the excess enthalpy can be recovered for the generation of electricity, with the plant operating according to the Rankin cycle.

L’impianto descritto consente in definitiva di minimizzare le perdite di ferro per ossidazione, garantendo quindi un elevato rendimento del prodotto, nonché consente un’elevata elasticità delle condizioni di esercizio. The system described ultimately allows to minimize the iron losses due to oxidation, thus ensuring a high yield of the product, as well as allowing a high elasticity of the operating conditions.

Con la presente invenzione, il filo di acciaio proveniente dallo smaltimento degli pneumatici usati viene in definitiva convenientemente trasformato da rifiuto a materia prima direttamente commerciabile, contenente ferro con purezza > 99% in particolare utilizzabile in forni fusori di acciaieria. With the present invention, the steel wire coming from the disposal of used tires is ultimately conveniently transformed from waste into directly marketable raw material, containing iron with purity> 99%, particularly usable in steel mill smelting furnaces.

Nel seguito viene illustrata uno schema di realizzazione preferita dell’invenzione, in relazione a un impianto sperimentale schematicamente mostrato in Fig.1 ; tale impianto ha consentito il trattamento di 5 t/h di filo di acciaio armonico recante circa il 5% di gomma e tela; il filo in uscita dal forno è stato pressato in balle di circa 60 cm di lato, con una densità compresa tra 600 e 700 kg/m<3>. Le balle sono state poi inviate direttamente in acciaieria elettrica e utilizzate con esito soddisfacente come carica dei forni di fusione. A preferred embodiment scheme of the invention is illustrated below, in relation to an experimental plant schematically shown in Fig.1; this plant allowed the treatment of 5 t / h of harmonic steel wire containing about 5% of rubber and cloth; the wire coming out of the oven was pressed into bales of about 60 cm per side, with a density between 600 and 700 kg / m <3>. The bales were then sent directly to the electric steel mill and used with satisfactory results as a charge for the melting furnaces.

Le matasse di filo 1 sono mosse a mezzo di una via a rulli 2, o carri, e vengono alimentate in un forno 3. Il forno prevede una sezione di raffreddamento finale 4. In uscita il materiale trattato 5 (matasse di acciaio, privo di residui di gomma e tela e reso malleabile), viene vibrato in un vaglio vibrante 6 e poi pressato (pressatrice 7) in balle 8. Le balle costituiscono il prodotto finale da spedire alle acciaierie per la rifusione. Il forno 3 è equipaggiato con bruciatori a metano. L’aria 10, destinata al funzionamento dei bruciatori e al ricircolo nel forno, è preriscaldata nello scambiatore 18 funzionante in controcorrente con i fumi in uscita 19 diretti verso il camino. L’aria cosi preriscaldata 10 alimenta i bruciatori 11 , eventualmente miscelata con aria fresca 13. L’aria preriscaldata 10 viene inoltre ricircolata nel forno tramite la condotta 12, per garantire il recupero del calore. I fumi 14 in uscita dal forno 3, vengono in parte inviati al post combustore 15, funzionante a metano, e in parte riciclati nel forno per il recupero di calore. L’aria 16 alimenta il bruciatore del post-combustore che funziona nel range 850-1200 °C max. I fumi caldi 17 in uscita dal post-combustore sono inviati allo scambiatore 18, ove preriscaldano l’aria in ingresso 9. 1 fumi raffreddati 19 sono inviati al camino 25. Parte dei fumi 14 uscenti dal forno vengono riciclati, condotta 20, all’interno del forno stesso, oltre che per il recupero di calore, anche allo scopo di mantenere controllato e basso il tenore di ossigeno nel forno. Sostanzialmente si realizza un ricircolo interno al forno, consentendo nel contempo un recupero di calore e il controllo dell’atmosfera, da ossidante a riducente per l’acciaio. Il controllo della pressione parziale dell’ossigeno viene ulteriormente affinato mediante l’ingresso controllato di aria fresca 13. Anche nei bruciatori può essere ulteriormente regolato l’ingresso di aria fresca 21. Il sistema di controllo di ricircolo dei gas nel forno e l’ingresso di aria fresca è automatizzato e pilotato da un sensore 22 (pila a ossigeno) che agisce sulle valvole delle condutture dei gas 20, 21 e 13. Ai bruciatori 11 del forno 3 giunge sia aria preriscaldata 10 sia aria fresca 21 , miscelate automaticamente secondo le necessità di controllo della temperatura e della pressione parziale di ossigeno. Analogamente, l’atmosfera del nel forno è regolata controllando la portata dei fumi ricircolati 20 e dell’ingresso di aria fresca 13. E’ prevista una sezione di raffreddamento 4, utilizzando una controcorrente di aria fredda 23. L’aria in uscita dalla sezione di raffreddamento 24 è direttamente inviabile al camino o, in alternativa riciclata con l’aria entrante 12. Nell’impianto il contenuto di ossigeno medio è stato mantenuto a valori p02= 0,001-0,002 atm. Il post-combustore 15 ha la funzione di bruciare completamente i composti volatili della gomma e tela, ma ha anche la funzione specifica di portare ad elevata temperatura i fumi (850 -1200 °C) per la decomposizione termica di eventuali residui organici inquinanti, secondo quanto prescritto dalla legislazione vigente. The skeins of wire 1 are moved by means of a roller path 2, or wagons, and are fed into an oven 3. The kiln has a final cooling section 4. At the outlet the treated material 5 (steel skeins, without rubber and cloth residues and made malleable), is vibrated in a vibrating screen 6 and then pressed (pressing machine 7) into bales 8. The bales constitute the final product to be sent to the steel mills for remelting. Oven 3 is equipped with methane burners. The air 10, intended for the operation of the burners and for recirculation in the oven, is preheated in the exchanger 18 operating in countercurrent with the outgoing fumes 19 directed towards the chimney. The preheated air 10 feeds the burners 11, possibly mixed with fresh air 13. The preheated air 10 is also recirculated into the oven through the duct 12, to ensure heat recovery. The fumes 14 leaving the furnace 3 are partly sent to the post-combustor 15, which runs on methane, and partly recycled into the furnace for heat recovery. The air 16 feeds the afterburner burner which operates in the range 850-1200 ° C max. The hot fumes 17 leaving the post-combustor are sent to the exchanger 18, where they preheat the incoming air 9. The cooled fumes 19 are sent to the chimney 25. Part of the fumes 14 coming out of the furnace are recycled, duct 20, to the inside the oven itself, as well as for heat recovery, also in order to keep the oxygen content in the oven controlled and low. Basically, a recirculation inside the furnace is carried out, while allowing heat recovery and control of the atmosphere, from oxidizing to reducing agent for steel. The control of the oxygen partial pressure is further refined by the controlled inlet of fresh air 13. The inlet of fresh air in the burners can also be further regulated 21. The gas recirculation control system in the furnace and inlet of fresh air is automated and piloted by a sensor 22 (oxygen cell) which acts on the valves of the gas pipes 20, 21 and 13. Both preheated air 10 and fresh air 21 arrive at the burners 11 of the oven 3, automatically mixed according to the need to control the temperature and partial pressure of oxygen. Similarly, the atmosphere of the furnace is regulated by controlling the flow rate of the recirculated fumes 20 and the inlet of fresh air 13. A cooling section 4 is provided, using a counter-current of cold air 23. The air exiting the section cooling 24 can be sent directly to the chimney or, alternatively recycled with the incoming air 12. In the system, the average oxygen content has been kept at values p02 = 0.001-0.002 atm. The post-combustor 15 has the function of completely burning the volatile compounds of rubber and cloth, but it also has the specific function of bringing the fumes to a high temperature (850 -1200 ° C) for the thermal decomposition of any polluting organic residues, according to as required by current legislation.

Claims

4. CLAIMS 1. Process for the recovery of steel wires reinforcing the sidewalls and the tread of tires, suitably extracted mechanically from the exhausted tires and still adhering to about 5 - 10% of rubber and cloth, characterized by the fact that said wires in the form of skeins are sent to a heat treatment at high temperature, in which the holding temperature is chosen in the range between 850 and 950 ° C, the treatment time in this temperature range is between 2 and 10 minutes, preferably 2-7, the content of oxygen in the oven is controlled at a very low partial pressure value p02, in the range 0.01> p02> 0.0001 atm, preferably in the range 0.005> p02> 0.001. 2. Process according to claim 1 where overall these parameters ensure the decomposition of the rubber into volatile substances and heavy substances, essentially carbon dust, where the volatile substances are burned in an afterburner operating in the range from 850 to 1200 ° C and the carbon powder residue slowly completes its combustion in the furnace during the maintenance phase in the temperature range of 850 and 950 ° C and in the subsequent cooling phase in the range of 850 and 450 ° C. 3. Process according to claims 1 and 2 where the overall residence time in the oven is in the range 10-20 min. with preferred times divided as follows: rise to 3- 5 min, residence time at temperature 2-5 min, cooling 5-10 min. 4. Process according to claims 1, 2 and 3 where said steel wires lose their harmonic characteristics, becoming ductile, and where the formation on the surface of the wires of a very thin adherent layer of protective oxide against corrosion is guaranteed. 5. Process according to claims 1, 2 and 3 in which residual rubber and cloth present on the iron skeins are decomposed into volatile substances, subsequently burned in an afterburner, and in heavy residue, carbon powder, subsequently burned in the furnace in presence of particularly low oxygen partial pressures. 6. Process according to claims 1, 2 and 3, in which the oxygen content is kept at particularly low levels, preferably in the range 0.005> p02> 0.001 atm, and in which the iron of the coils to be treated is not oxidized, due to the presence of carbon powder that absorbs oxygen due to the greater affinity of carbon with oxygen, reacting with it to form C02. 7. Process according to claims 1, 2 and 3, in which the oxygen content is kept at particularly low levels, preferably in the range 0.005> p02> 0.001 atm, such as to ensure the slow and complete combustion of the carbon powder, to ensure the formation of a very thin layer of thermal oxide on the surface of the steel which improves its resistance to corrosion and such as to avoid unwanted carburization of the iron. 8. Process according to claims 1, 2 and 3, in which the treatment furnace is equipped with an internal recirculation of the combustion fumes, in such a way as to allow the partial pressure of oxygen to be kept low and to guarantee heat recovery. 9. Process according to claims 1, 2 and 3, in which the low oxygen content, avoiding abnormal and unwanted oxidation of the steel, allows greater elasticity in the operation of the furnace, even in transients and in abnormal operating conditions. 10. Process according to claims 1, 2 and 3, wherein said skeins of steel wire slightly oxidized on the surface have a purity higher than 99%.