MX2007000773A - Proceso y equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones. - Google Patents

Abstract

Un proceso y equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones que incluye los pasos que consisten en carga de los desechos o escoria a ser procesador; calentamiento de la carga (29) y fusion del metal; remocion de la carga calentada (29), extraccion del metal fundido y vaciado de la cavidad (28) del horno, el calentamiento de la carga (29) o residuos (23) que es hasta una temperatura superior a la temperatura de fusion del metal o aleacion no ferrosa a ser recuperados se lleva a cabo por medio de un arco convectivo sin combustion el cual es independiente del suministro de gas externo al proceso y el cual puede prescindir del uso de sales de fusion. El equipo para la aplicacion del proceso tiene las siguientes caracteristicas: comprende un recipiente cerrado (1) el cual tiene un eje de rotacion alrededor de cual puede ser girado o simplemente puede ser sometido a un movimiento oscilatorio; ofrece la posibilidad de que el eje de rotacion del recipiente (1) descanse en posicion horizontal o sea inclinado sobre y abajo del plano; sea calentado por medio de un arco convectivo sin combustion autoestabilizado y generado por una descarga electrica de corriente continua la cual, como una funcion del ajuste del angulo de inclinacion del eje de rotacion del recipiente (1) y la cantidad de material alimentado en el mismo, puede ser establecido entre un electrodo individual (3) introducido en el horno (1) y la carga alimentada (29) en el mismo o la pared de fondo del recipiente (1) construido de material electricamente conductivo (15); el electrodo (3) opera como un catodo y es introducido a traves de la puerta del recipiente (2), preferiblemente de acuerdo con un eje excentrico o inclinado que esta colocado sobre el eje de rotacion del horno (1) y el cual puede ser desplazado a lo largo de su eje para el ajuste de la longitud del arco. La figura mas representativa de la invencion es la numero 1.

Description

PROCESO Y EQUIPO PARA EL TRATAMIENTO DE CARGAS O RESIDUOS DE METALES NO FERROSOS Y SUS ALEACIONES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención, incluida en el campo de la metalurgia, se refiere a la recuperación de metales no ferrosos y sus aleaciones presentes en los desechos correspondientes, así como también en escorias generadas por procesos industriales que implican su fusión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los hornos giratorios son utilizados ampliamente en las industrias del reciclaje de metales no ferrosos para la fusión y recuperamiento de metal puro o aleaciones, contenidos en los desechos tales como latas vacías de bebidas, utensilios no utilizables, perfiles laminados, coladas, virutas industriales, desperdicios de producción tales como recortes y también para recuperar el metal contenido en escorias generadas por procesos industriales que implican la fusión de los metales. Típicamente, los hornos giratorios operados para reciclar los metales no ferrosos tienen una camisa de metal similar a una cámara con una simetría de rotación con un eje longitudinal, la cual está revestida internamente con una o más capas de material refractario, apropiado para la operación a temperaturas superiores al punto de fusión del metal . La cámara está propuesta para un movimiento de rotación alrededor de su eje longitudinal (eje de rotación) para voltear y hacer girar el material a ser procesado que está cargado dentro de la misma. El eje de rotación del horno puede estar inclinado o no con respecto al plano horizontal. No importa cual sea la forma de suministro de la energía requerida para calentar y fundir el material, el proceso se lleva a cabo en lotes, siguiendo un ciclo de procesamiento que comprende básicamente los siguientes pasos : 1. Carga del desecho o escoria a ser procesado en el horno. En el caso de hornos calentados con quemadores de petróleo o gas, una composición de sal protectora es cargada y fundida antes de este paso para formar un baño en el cual el material a ser procesado será sumergido cuando son tratados los desechos o la composición de sal será mezclada y calentada simultáneamente con la escoria en el caso del tratamiento de escorias. 2. Calentamiento de la carga y fusión del metal a ser recuperado. Durante este paso de operación, el horno tiene un movimiento de rotación, rotando completamente o solo oscilando, para hacer girar la carga dentro de éste y por lo tanto promover una mejor transferencia del calor entre la fuente de energía, la pared del horno y la carga. 3. Giro de la carga, el cual puede implicar o no la adición de energía suplementaria, por medio del movimiento de rotación del horno, rotando completamente o solo oscilando, para promover la coalescencia de las fracciones dispersadas del metal fundido, seguido por la precipitación a un baño de metal líquido que se forma bajo una capa de residuos sólidos no metálicos a lo largo del proceso . 4. Cuando concluye la etapa de separación entre el metal y la fracción de sólidos no metálicos, el metal fundido es extraído al exterior del horno, usualmente dentro de moldes de lingotes. 5. Vaciado de la cavidad del horno al retirar el residuo de sólidos no metálicos. El reciclaje de metales no ferrosos, principalmente aluminio, por medio del uso de hornos calentados por quemadores de petróleo o gas tiene la desventaja principal de requerir la adición de sales de fusión a la carga, para inhibir la oxidación del metal libre, recuperable y de esta manera mejorar la producción de metal del proceso. La cantidad de sales utilizadas en este caso es, en la práctica, del mismo orden que la magnitud en masa de la cantidad de óxidos contenidos originalmente en la carga. Generalmente, se utilizan mezclas equimolares de NaCl y KCl (composición eutéctica) .

Esta composición presenta un punto de fusión de 667°C, el cual es compatible con las temperaturas de procesamiento del aluminio y puede tener sales de fluoruro agregadas con el propósito de mejorar la humectabilidad de las sales. Una vez que se funden, estas sales promueven una capa para la cobertura del metal que minimiza la oxidación del metal. La necesidad de tener sales agregadas para mejorar el rendimiento de recuperación de metales es una desventaja para los procesos que utilizan quemadores de petróleo o gas. El calentamiento y la fusión de las sales producen gases los cuales, además de ser agentes contaminantes y peligrosos para la salud humana, también son altamente corrosivos, causando el deterioro del horno y otro equipo industrial y las instalaciones utilizadas en el proceso. Otra desventaja del proceso resulta de la presencia de estas sales en el residuo no metálico que es generado después de que el metal es recuperado, también conocido como torta de sal. Sin aplicación industrial, estos residuos se envían a basureros industriales. Además de ser costosa, esta práctica presenta riesgos ambientales, puesto que las sales contenidas en estos residuos pueden ser lixiviadas fácilmente y de esta manera contaminan los suelos, el agua subterránea, ríos y lagos. Las patentes CA 1255914 y US 4959100, a nombre de Alean International Limited, Canadá, presentan un método y un dispositivo para tratar escoria de metal no ferroso, particularmente aluminio, al hacer uso de un horno giratorio calentado por una flama de gas a alta temperatura. Las patentes reclaman un proceso el cual no utiliza sales fundidas y emplea una antorcha de plasma con dos electrodos, del tipo de arco contenido (calentadores de gas de plasma) . Esta antorcha de plasma es suministrada con una corriente de gas la cual, una vez que se calienta, es introducida en el horno para promover la fusión del metal contenido en la carga alimentada dentro de éste. La patente EP 0400925, también a nombre de Alean International Limited, Canadá, presenta un proceso que utiliza esencialmente el mismo dispositivo descrito por las patentes CA 1255914 y US 4959100, pero adaptado para fundir desechos contaminados con material orgánico. Este proceso está caracterizado por la remoción de los contaminantes al calentar previamente la carga con la antorcha de plasma, a una temperatura inferior al punto de fusión del metal, para volatilizar el material orgánico antes de que la carga se caliente a una temperatura más alta a fin de promover la fusión del metal. Como es explicado por las patentes CA 1255914 y US 4959100, las antorchas de plasma las cuales se pueden utilizar para incorporar la invención reclamada son como aquellas fabricadas por la compañía Plasma Energy Corporation, EUA. En un artículo de Alean International Limited, escrito por S. Lavoie y J. Lachance, sobre la recuperación de aluminio a partir de escoria primaria ( Five years of industrial experience wi th the plasma dross treatn-er-t process, presentado en the Third International Symposium of Recycling of Metals and Engineered Materials, Alabama, EUA, 12-15 de Noviembre de 1995) , el uso de antorchas de plasma fabricadas por estinghouse, EUA, tipo Mark IIH, también se menciona. Cualquiera que sea el fabricante, el tipo de antorcha de plasma se describe como un dispositivo el cual presenta las siguientes características: se utiliza para calentar grandes cantidades de gas a medida que son introducidas y, por medio de su uso, suministradas al proceso para calentar las paredes del horno y la carga misma; con el propósito de lograr una transferencia de calor eficiente entre el gas y la carga, la antorcha de plasma de la construcción es un dispositivo que depende del uso de gases biatómicos, como aire y nitrógeno puro; requiere mecanismos estabilizantes para sostener el arco dentro de ésta; depende de medios para obtener períodos de vida útil del electrodo los cuales son compatibles con los procesos para los cuales está propuesta, lo cual se alcanza usualmente al alimentar el gas como un vórtice y/o al utilizar medios externos respecto a la antorcha misma, tales como campos magnéticos externos; y requiere el enfriamiento intenso de los electrodos el cual, además de presentar un riesgo de explosión en caso de que ocurra una fuga de agua dentro del horno, también da por resultado la pérdida de eficacia de la conversión de energía eléctrica en energía térmica contenida en los gases calentados. Aunque el uso de plasma como una fuente de calentamiento permite la selección de un amplio intervalo de la composición de gases a utilizarse en el proceso, en el caso de la generación de plasma por medio del uso de antorchas de plasma con dos electrodos contenidos los cuales, como se describió anteriormente, están propuestos esencialmente para calentar grandes volúmenes de gas, por razones económicas en aplicaciones industriales que implican la recuperación de metales utilizando hornos giratorios, se utiliza aire atmosférico (aire comprimido) o nitrógeno puro, como se muestra por los ejemplos incluidos en las patentes CA 1255914 y US 4959100. Otra razón para seleccionar el aire o nitrógeno en este proceso, en comparación con el uso de gases inertes, es que, siendo gases biatómicos, tienen una capacidad térmica considerablemente más alta. Esta es una característica importante, en este caso, a fin de promover una transferencia de energía eficiente entre el gas el cual es calentado mientras pasa a través de la antorcha de plasma y la carga dentro del horno. El uso de aire como gas de plasma, y consecuentemente como el gas que forma la atmósfera del horno, da por resultado la limitación técnica principal del proceso objetivo de las patentes CA 1255914 y US 4959100, especialmente en el caso del aluminio. El aluminio reacciona con el oxígeno y, más moderadamente, también con el nitrógeno presente en el aire, formando respectivamente óxido de aluminio y nitruro de aluminio. Ambas reacciones son exotérmicas, siendo que la reacción entre el aluminio y el oxígeno libera la cantidad más grande de energía, comparando las dos reacciones. Aunque la energía liberada por la oxidación de aluminio contribuye a calentar la carga, como es reconocido por Lavoie y Lachance en el artículo referido anteriormente, el valor económico agregado para el aluminio como metal recuperado no justifica la sustitución de energía eléctrica por la energía resultante de la combustión u oxidación del metal . En el artículo mencionado, Lavoie y Lachance informan que, cuando el horno es operado con aire comprimido, la oxidación de aluminio libre genera aproximadamente 125 kWh por tonelada de escoria procesada. La cantidad de energía, como se informa en el artículo, representa de 40 a 50% de la energía total requerida por el proceso. Una situación similar ocurre en un ejemplo suministrado por la patente No. US 4877448, propiedad de la compañía Plasma Energy Corporation, EUA. En ese ejemplo, el uso de una antorcha de plasma alimentada con aire comprimido da por resultado la oxidación de 4.6% del aluminio recuperable, generando una energía adicional de aproximadamente 40% de la energía eléctrica suministrada por el calentamiento de aire con la antorcha de plasma. Aunque el método de calentamiento sugerido por las patentes mencionadas evita el uso de sales fundidas, una de sus desventajas resulta del hecho que, para un uso industrial económico, depende del uso de gases de bajo costo que tienen una alta capacidad térmica, pero los cuales reaccionan inevitablemente con parte del aluminio libre recuperable, reduciendo de esta manera el rendimiento de metal del proceso. El uso de diferentes gases en diferentes etapas de un ciclo de fusión, también sugerido por las patentes CA 1255914 y US 4959100, hace muy compleja la operación del horno con esta forma de calentamiento. Una desventaja ambiental también resulta del uso de una antorcha de plasma alimentada con nitrógeno, combinado con oxígeno que está presente en el aire o como un gas puro, también reconocido por las patentes CA 1255914 y US 4959100. Como se mencionó previamente, el nitrógeno reacciona con el aluminio líquido para formar nitruro de aluminio. Además de causar la pérdida del metal recuperable, el nitruro de aluminio permanece en los residuos sólidos del proceso y, mientras se manipula o descarga el residuo, reacciona lentamente con el agua (de la humedad del aire o atmósfera) para producir amoniaco, el cual es ambientalmente indeseable. Las patentes CA 1255914 y US 4959100 también sugieren el uso de antorcha de plasma del tipo de arco transferido en sus procesos respectivos. Sin embargo, ni explican como se puede hacer la transferencia del arco en la práctica, las condiciones técnicas para la modalidad, ni informan las desventajas resultantes de su uso. Las patentes CA 2030727 y US 5245627, a nombre de Hydro-Quebec, Canadá, reclaman procesos para tratar la escoria que contiene un metal, llevando en mente esta recuperación, basándose en el calentamiento del material dentro del horno giratorio por medio de un plasma de arco transferido radiante que se establece entre dos electrodos opuestos, uno en cada extremo de la cavidad y alineado con el eje de rotación horizontal del horno, mencionando específicamente la recuperación del metal contenido en la escoria primaria de aluminio. Como es explicado por las patentes CA 2030727 y US 5245627, ambos electrodos, fabricados preferiblemente con grafito, pueden desplazarse sobre el eje de rotación del horno, tanto para ajustar la longitud del arco eléctrico como para compensar la erosión de los electrodos sufrida durante la operación del arco. Con el propósito de estabilizar el arco en el centro de la cavidad y a lo largo del eje de rotación del horno, se sugiere la alimentación de un gas, aún a una baja velocidad de flujo, a través de al menos uno de los electrodos. Como también se explica en estas patentes, la característica principal de la geometría y la forma de generar el arco eléctrico entre dos electrodos opuestos es que promueven el calentamiento de las paredes del horno y la carga esencialmente por medio de la radiación expedida del arco, una vez que el horno se mueve alrededor del arco, con un mínimo de flujo de gas, siendo este gas completamente inerte o no respecto al aluminio, pero el cual es introducido en el horno con el propósito principal de estabilizar el arco radiante. Además, como es explicado por las patentes CA 2030727 y US 5245627, el proceso está caracterizado por el horno de arco radiante utilizado para tener un eje de rotación con el cual ambos electrodos se alinean y el cual permanece horizontal cuando el horno está en operación. El uso de un arco eléctrico radiante, transferido entre dos electrodos alineados con el eje longitudinal o de rotación del horno, colocado sobre el material procesado, como se describe en las patentes CA 2030727 y US 5245627, permite eliminar las desventajas relacionadas con el uso industrial bajo condiciones económicas de una antorcha de plasma alimentada con gas inerte, como es sugerido por las patentes CA 1255914 y US 4959100. De hecho, el uso de un arco eléctrico radiante permite el uso de velocidades de flujo sustancialmente más bajas del gas inerte, cuyo propósito es estabilizar el arco dentro del eje del horno. Sin embargo, este método tiene las siguientes desventajas: riesgo de ruptura de los electrodos los cuales, una vez localizados a lo largo del eje de rotación horizontal del horno, están propensos a choques con grandes trozos de material encontrado típicamente en la escoria de aluminio; el uso de dos electrodos como es sugerido no permite la inclinación del eje longitudinal del horno durante la operación, lo cual permitiría incrementar la cantidad de material que puede ser alimentado para un volumen dado de cavidad, pero lo cual incrementaría el riesgo de contacto entre uno de los electrodos con el material procesado y de esta manera causaría más fácilmente que los electrodos se rompieran. La creación de medios para evitar la formación de manchas de calor en el material que es tratado es una condición común observada en los procesos que hacen uso de tanto una antorcha de plasma como de un arco eléctrico radiante. Este hecho es mencionado particularmente por las patentes presentadas por Alean International Limited, CA 1255914 y US 4959100. Por lo tanto, se puede observar el siguiente procedimiento operacional en cada uno de los procesos revisados previamente: en el equipo que hace uso de una antorcha de plasma del tipo de arco contenido de dos electrodos, la flama a alta temperatura debe dirigirse a las paredes laterales del horno, lejos de la carga; en el equipo que hace uso de un arco eléctrico radiante, este arco se establece entre dos electrodos alineados con el eje de rotación longitudinal del horno el cual, una vez que se coloca horizontalmente mientras está en operación, se mantiene por lo tanto lejos de la carga que es tratada para evitar su contacto con los electrodos y el arco mismo. La presente invención tiene el objetivo de proporcionar un nuevo proceso y equipo para recuperar metales no ferrosos, que están presentes en los desechos correspondientes, así como también en escorias generadas por los procesos industriales que implican la fusión del metal, que implican su fusión, particularmente de aluminio y sus aleaciones, lo cual permite eliminar las desventajas mencionadas anteriormente. Las siguientes son ventajas particulares de la presente invención: proporcionar un proceso el cual no hace uso de sales de fusión; lo cual es térmicamente más eficiente que los procesos conocidos actualmente, tanto con respecto al uso de una forma más efectiva para transferir el calor a la carga a ser procesada como el uso de una cantidad de energía eléctrica la cual está más cerca a la energía mínima requerida para el proceso, es decir limitada al suministro de energía para calentar el material hasta la temperatura de procesamiento, solo se agrega la energía en exceso requerida para compensar las pérdidas de energía inherentes tal como a través de las paredes del horno; y proporcionar un mejor uso del volumen interno del horno, con el incremento en la capacidad de carga para un volumen dado de la cavidad del horno. La técnica, apropiada para procesar desechos de metal así como también escorias las cuales son generadas cuando el metal o aleación se mantiene en estado líquido en varias operaciones implicadas en su industrialización, que contienen el metal o aleación a ser recuperado, se realiza por medio de los siguientes pasos operativos del proceso: 1. introducción de la carga, constituida por un material que contiene el metal o aleación de metal a ser recuperado, dentro del horno giratorio; 2. calentamiento del material hasta una temperatura superior al punto de fusión del metal o aleación de metal a ser recuperado; 3. movimiento del material dentro del horno, inducido por el movimiento de rotación u oscilación simple del horno, durante y después del paso de calentamiento, para separar el metal fundido del residuo sólido no metálico; 4. remoción del metal fundido que se separa de los residuos sólidos no metálicos; y 5. remoción del material sólido, no metálico, residual. Sin el uso de sales de fusión, la invención presenta la novedad que la carga es calentada hasta una temperatura superior al punto de fusión del metal o aleación no ferrosa a ser recuperado (paso 2) . El paso de calentamiento se realiza por medio de un intercambio de calor sustancialmente convectivo, el cual es independiente del suministro de gas externo al proceso para efectos aparte del control exclusivo, cuando se desea, de la atmósfera interna del horno. Por lo tanto, el horno utilizado tiene las siguientes características: está constituido por un recipiente cerrado que tiene un eje de rotación alrededor del cual puede ser girado o simplemente puede someterse a un movimiento oscilatorio; la construcción del horno presenta la posibilidad que su eje de rotación descanse sobre el plano horizontal o esté inclinado sobre y bajo ese plano; es calentado preferiblemente por medio de un arco convectivo sin combustión, el cual es autoestabilizado y generado por una descarga eléctrica en corriente continua y el cual, debido al ajuste del ángulo de inclinación (a) del eje de rotación del recipiente y la cantidad de material alimentado en el mismo, puede establecerse entre un electrodo individual introducido en el horno y la carga alimentada en el mismo o la pared de fondo del recipiente construido de material eléctricamente conductivo; preferiblemente, el electrodo opera como el cátodo en el circuito eléctrico de corriente continua y es introducido a través de la puerta del horno, preferiblemente de acuerdo con un eje excéntrico o inclinado con respecto al eje de rotación del horno, localizado sobre éste, y el cual puede ser desplazado al lado de su propio eje para ajustar la longitud del arco. Con respecto a la polaridad del electrodo y su colocación, otras configuraciones posibles pueden implicar lo siguiente: un electrodo que opera como el ánodo en el circuito eléctrico de corriente continua; un electrodo que opera en corriente alterna superimpuesta a una flama piloto de baja velocidad de flujo, baja potencia; colocando el electrodo sobre y bajo el eje de rotación longitudinal del horno . Utilizando solo el gas que determina la atmósfera interna del horno, una circulación intensa de gas es introducida por mecanismos que son propios de los arcos sin combustión autoestabilizados que son alimentados bajo corriente continua. De acuerdo con la invención, este arco es estabilizado entre un cátodo en forma de un electrodo móvil introducido en el horno y un ánodo formado preferiblemente por la carga misma mantenida en contacto con el fondo del recipiente construido de material eléctricamente conductivo el cual, por otra parte, está en contacto permanente con un electrodo externo, fijo a través de la estructura de acero del horno. En otras palabras, el proceso de calentamiento utilizado no requiere la alimentación de ningún gas externo y puede funcionar como tal o solo con una velocidad de flujo mínima del gas introducido en la cavidad del horno con el único y exclusivo propósito de proporcionar una atmósfera de procesamiento dada, como por conveniencia. Dependiendo de la cantidad del material alimentado en y la inclinación del eje longitudinal del horno, el recubrimiento de fondo eléctricamente conductivo puede ser expuesto al arco el cual, bajo esta condición, actuará como ánodo . El calentamiento por medio de la transferencia de calor predominantemente convectiva, causada por la circulación de gas dentro del arco, sucede más intensamente en la región de contacto entre el arco y el ánodo el cual, en el presente concepto del horno, está constituido preferiblemente por la carga. Esta condición da por resultado la formación de regiones de carga las cuales son calentadas sobre la temperatura general promedio de la carga y las cuales son referidas en la bibliografía como manchas de calor. De acuerdo con la construcción y características de operación del equipo objetivo de la invención, se crean condiciones para que el material calentado en esas regiones sea desplazado continuamente por la acción del movimiento de rotación del horno, ya sea rotando completamente o simplemente oscilando el recipiente, proporcionando de esta manera una homogenización de la temperatura por la transferencia de calor por conducción y convección en la mayoría de la carga. Aunque se pueden utilizar otros materiales de fabricación, de acuerdo con la invención el electrodo está hecho preferiblemente de grafito. Se señalan las siguientes ventajas para el uso de este material; la alta resistencia del grafito bajo altas temperaturas; no existe la necesidad del uso de medios de enfriamiento intenso, a decir verdad no puede someterse a ninguna clase de enfriamiento en absoluto; vida activa a largo plazo; los electrodos de grafito son simples de un modo constructivo y es fácil reemplazarlos . Para proporcionar la disipación de la energía que se concentra en la región de unión del arco en el ánodo, el montaje preferido del electrodo cuando es introducido en el horno permite un eje excéntrico localizado sobre el eje de rotación del horno. En comparación con el montaje del electrodo cuando es alineado con el eje de rotación del horno, este ordenamiento tiene la ventaja de producir un movimiento relativo de la carga con respecto a la región alcanzada directamente por el soplido del arco. Siendo el caso que el fondo del recipiente actúa como ánodo como se estableció previamente, esta condición dependerá del ángulo de inclinación del eje de rotación y la cantidad de carga introducida en el horno, el montaje excéntrico del electrodo sobre el eje de rotación, combinado con el movimiento continuo del recipiente, se vuelve particularmente ventajoso puesto que forza la región del recubrimiento refractario, conductivo directamente en contacto con el soplido del arco a dibujar una trayectoria circular cuyo centro se encuentra sobre el eje de rotación del recipiente en el caso de una vuelta completa, o simplemente una trayectoria similar a un arco en el caso de la oscilación simple. En este caso, la región del fondo refractario que es calentada sumamente por la transferencia convectiva de calor desde los gases calientes que circulan a través del arco puede ser enfriada cíclicamente cuando hace contacto con la carga en cada ciclo. Al principio del ciclo de calentamiento, este contacto ocurre principalmente con un material sólido y en las etapas de calentamiento posteriores con el metal líquido que se precipita al fondo del recipiente. Por otra parte, la carga es calentada continuamente por su contacto con la región de fondo más caliente que pasa a través de la unión del arco. En cualquier condición, si la función del ánodo es desempeñada por la carga o el recubrimiento de fondo eléctricamente conductivo, la temperatura general de la carga es controlada de manera que no sobrepase una temperatura de procesamiento específica, de acuerdo con el control de la potencia disipada en el arco eléctrico. Concurrentes con la disipación rápida de la alta energía transferida a la región en contacto directo con el arco están la transferencia convectiva de calor en la mayoría de la carga aumentada por el movimiento de rotación del recipiente y la alta conductividad térmica característica de los metales . Los principios físicos de la formación de arcos sin combustión autoestabilizados son revisadas por S. E. Stenkvist y B. Bowman in High-Power, Graphi te-Cathode DC Are Plasma - Properties and Practical Applications for Steelmaking and Ferroalloys Processing in Plasma Technology in Metallurgical Processing, Iron and Steel Society, Inc., 1987, Capítulo 8B, páginas 103 a 109. Particularmente, la invención toma ventaja del efecto de bombeo electromagnético que es causado por la contracción del arco lo cual ocurre en la interfaz entre el arco desarrollado completamente y el material de cátodo, especialmente cuando la punta del electrodo se hace ahusada, por ejemplo, cuando es construida con una geometría cónica. Con referencia al tratamiento de desechos, una secuencia particularmente preferida de pasos operativos del proceso implica mantener un residuo de metal fundido sobre el cual se efectúan una o más cargas. Por lo tanto, dependiendo de la densidad aparente y otras características del material a ser procesado, el paso (1) puede repetirse después del paso (3) una o más veces, hasta que la cantidad de carga alimentada en un ciclo de extracción de metal fundido alcanza un valor predeterminado. De la misma manera, una fracción del metal líquido total que se separa del residuo sólido no metálico en un ciclo de extracción se puede mantener dentro del horno de manera que se promueva más fácilmente el calentamiento y fusión del metal contenido en nuevas cargas de material a ser procesado. A pesar de que los desechos limpios previamente preparados que carecen sustancialmente de material orgánico son procesados preferiblemente, en particular cuando se trata con desechos contaminados, la repetición de los pasos operativos explicados anteriormente se hace preferiblemente sobre un metal líquido sobrecalentado. Por medio del movimiento del recipiente para hacer girar la carga y no estableciendo el arco eléctrico mientras se calienta la carga introducida recientemente, promueve la limpieza de la carga al volatilizar los materiales orgánicos. Una vez que termina la emisión de gases, el arco se establece y la temperatura de la carga entonces se eleva a un valor específico sobre el punto de fusión del metal o aleación a ser recuperado. En cualquier condición de carga, el calentamiento es controlado al conocer la cantidad de material alimentado, podría ser el caso de la cantidad previa de material dejado en el horno, supervisando la potencia disipada en el arco al registrar el voltaje y la corriente del arco y supervisando la temperatura por medio de termopares instalados en el recipiente giratorio, utilizando preferiblemente un sistema de adquisición de datos acoplado a una microcomputadora. Con el objeto de proporcionar una atmósfera de procesamiento sustancialmente inerte con respecto al metal a ser recuperado, particularmente durante los pasos de fusión y separación del metal de residuos sólidos no metálicos, un gas el cual no reacciona con el metal, preferiblemente gas de argón, se puede introducir en la cámara del horno, a través de un orificio axial producido en la línea central del electrodo o en cualquier otra posición de la cámara. De la misma manera, dependiendo del material procesado, el paso de procesamiento y el efecto de procesamiento deseado, se pueden introducir otros gases en la cámara del horno tales como nitrógeno, hidrógeno, metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxígeno, aire o una mezcla de éstos. A pesar de las altas temperaturas del gas soplado por el arco, ya sea hacia la carga o hacia la pared de fondo del horno, la temperatura promedio del proceso, la cual en el caso de desechos de aluminio y escoria puede situarse entre 700 °C y 1000 °C, es controlada al moderar la potencia disipada en el arco, controlada independientemente al ajustar la corriente y voltaje del arco como una función de la temperatura del proceso, la cual es medida preferiblemente de manera continua en la pared lateral del horno . Una vez que se proporcionan medios para controlar la atmósfera del proceso - por ejemplo impidiendo que el aire atmosférico entre a la cámara de procesamiento al sellar apropiadamente la puerta del recipiente o produciendo una presión interna ligeramente positiva al alimentar un gas inerte tal como argón en la cámara del horno - y esta atmósfera carece sustancialmente de gases capaces de reaccionar con el metal - tal como nitrógeno y oxígeno en el caso de aluminio o sustancias volátiles las cuales pueden desarrollarse mientras se calienta la carga -el establecimiento de un arco con la carga no es un tema de mayor inquietud como se demuestra en la descripción de otros procesos. Por el contrario, de acuerdo con la invención este recurso constituye un mecanismo eficiente a través del cual, al controlar simplemente la intensidad de la corriente eléctrica impuesta al arco por un suministro de potencia, grandes cantidades de calor pueden ser transferidas rápida y eficientemente directo a la carga. Como se explicó previamente, tanto en el caso de cargas con un alto contenido de metal libre, tal como desecho, como de cargas con una cantidad considerable de óxidos, tal como escoria, la disipación de la energía recibida por el material colocado temporalmente en la región de unión del arco se lleva a cabo al rotar u oscilar continuamente el recipiente . La invención permite eliminar problemas los cuales son identificados en los procesos que tanto utilizan la energía liberada por la combustión de combustibles fósiles como que utilizan calentadores de gas de plasma o arco eléctrico radiante como una forma de calentar el horno y la carga con el propósito del reciclaje de metales. Con referencia a los procesos en los cuales los hornos giratorios son calentados por quemadores de gas o petróleo, la presente invención proporciona un proceso menos contaminante para recuperar y reciclar metales, puesto que la fuente de calentamiento propuesto permite el control estricto de la atmósfera del proceso y por lo tanto prescinde del uso de sales de fusión. Con referencia al proceso que aplica un calentador de gas de plasma, la invención proporciona un proceso para recuperar y reciclar metales no ferrosos utilizando un horno giratorio que presenta las siguientes ventajas: (a) una reducción considerable en el volumen de gas utilizado en el proceso; (b) el uso de volúmenes más bajos de gas da por resultado directamente la reducción de efluentes gaseosos los cuales deben ser tratados antes de ser desalojados hacia la atmósfera; (c) el mejor control de la atmósfera proporcionado por el uso efectivo de gases inertes, tal como argón - o no alimentar gases en absoluto - da por resultado proporciones más bajas de pérdidas de metales por reacciones indeseables, tal como la reacción entre aluminio y nitrógeno formando nitruro de aluminio cuando se utiliza éste último como un gas de plasma y, de la misma manera, por la oxidación cuando se utiliza aire atmosférico . Con referencia al rendimiento de metales más alto que se puede obtener, es evidente la ventaja del uso del arco convectivo propuesto en la presente invención en comparación con el uso de calentador de gas de plasma como el método de calentamiento. El calentamiento de la carga por medio del arco convectivo se puede llevar a cabo de manera rápida y eficiente solo mediante el uso de energía eléctrica, sin hacer uso de la energía liberada por la combustión de una parte del metal recuperable, como ocurre cuando el calentador de gas de plasma es operado con aire. Con referencia al proceso en el cual el horno de refusión es calentado con un arco radiante establecido entre dos electrodos colocados sobre el eje de rotación del horno, la invención presenta las siguientes ventajas: (a) proporciona un proceso para recuperar y reciclar metales utilizando hornos giratorios el cual se basa en un mecanismo de transferencia de calor más eficiente, puesto que el principio del arco convectivo utilizado permite transferir directamente el calor del arco a la carga; (b) la formación del arco eléctrico, convectivo utilizando un electrodo individual colocado sobre el material a ser procesado permite operar el horno con su eje de rotación inclinado, con la puerta de carga colocada sobre la línea horizontal, lo cual reduce sustancialmente el riesgo de ruptura del electrodo lo cual puede ser causado de otra manera por el contacto ocasional de éste con el material procesado; (c) para un volumen dado de cavidad, la inclinación del eje de rotación del horno durante la operación, colocando el electrodo adecuadamente sobre el material procesado, permite incrementar la capacidad de carga, permitiendo por lo tanto un incremento en la velocidad de producción sin la necesidad de un equipo más grande y por lo tanto más costoso. El calentamiento de hornos giratorios con quemadores de combustibles fósiles o un calentador de gas de plasma se basa principalmente en el intercambio de calor convectivo el cual, para llevarse a cabo de manera efectiva, depende de un tiempo de residencia mínimo de los gases calientes dentro del horno. En la práctica, esto significa que una fracción considerable del volumen de la cavidad del horno debe mantenerse vacía, limitando de esta manera la capacidad de carga de la cavidad. En el caso del uso de un arco eléctrico transferido entre dos electrodos localizados en el eje del horno y sobre la carga, tal como en el caso del proceso introducido por las patentes CA 2030727 y US 5245627 - cuyo mecanismo de intercambio de calor predominante es la radiación del arco - , puesto que por razones operacionales el horno debe mantenerse dentro de su eje longitudinal fijado en la dirección horizontal mientras se calienta y se hace girar la carga dentro de éste, una fracción aún más pequeña del volumen de la cavidad del horno se puede hacer disponible para ser cargada con material . En el caso del equipo objeto de la invención, puesto que la transferencia de calor es predominantemente debido a la convección y puede llevarse a cabo, en la practica, sin introducir ningún gas en el horno, no existen limitaciones ya sea con referencia al volumen libre de la cavidad para permitir tiempos de residencia mínimos o evitando la inclinación del eje de rotación para impedir la ruptura de los electrodos. Por lo tanto, la invención da por resultado capacidades de carga las cuales pueden ser sustancialmente más altas que aquellas de los procesos previos. Principalmente con referencia a los materiales con alto contenido de metal libre, tal como en el caso de la mayoría de desechos los cuales se preparan previamente, la mejor ocupación de la cámara del horno permite velocidades de producción más altas sobre otros métodos de calentamiento disponibles, para un mismo volumen de la cámara del horno. A pesar de la pérdida parcial del efecto de giro de la carga resultante de la inclinación adicional del eje longitudinal del horno sobre la dirección horizontal, las siguientes observaciones contribuyen a un desempeño mejor y diferenciado de la presente invención con respecto a las tecnologías de calentamiento de hornos giratorios propuestas hasta ahora: la importancia reducida del efecto de giro a medida que incrementa el contenido de metal libre presente en la carga; el hecho que la transferencia de calor ocurre directamente a la carga a medida que incrementa la inclinación del eje longitudinal del horno; la velocidad más alta de transferencia de calor, controlada al ajustar la intensidad de la corriente del arco, que contribuye a la formación más rápida de un volumen grande de metal líquido lo cual facilita tanto la consolidación del baño de metal como una totalidad y la transferencia de calor más rápida y más efectiva dentro de la mayoría de la carga por medio de la conducción y convección de la fase líquida.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El proceso de acuerdo con la invención, apropiado para tratar desechos de metales así como también escorias que contienen un metal, tal como aluminio, a fin de recuperar este metal, se realiza por medio de los siguientes pasos operativos del proceso: introducción de la carga, constituida por un material que contiene el metal o aleación de metal a ser recuperado, en el horno giratorio; calentamiento del material hasta una temperatura superior al punto de fusión del metal o aleación de metal a ser recuperado; movimiento del material dentro del horno, inducido por la rotación u oscilación simple del horno, durante y después del paso de calentamiento, para separar el metal fundido del residuo sólido no metálico; remoción del metal líquido que se separa de los residuos sólidos no metálicos; y remoción del material sólido, no metálico, residual . Sin el uso de sales de fusión, la invención presenta la novedad que la carga es calentada a una temperatura superior al punto de fusión del metal o aleación no ferrosa a ser recuperado (paso 2) por medio de un intercambio de calor sustancialmente convectivo, el cual es independiente del suministro de gas externo al proceso para efectos aparte del control exclusivo, cuando se desea, de la atmósfera interna del horno. De acuerdo con la invención, este proceso está caracterizado porque el horno que se utiliza comprende un recipiente cerrado que tiene un eje de rotación alrededor del cual puede ser girado o simplemente puede someterse a un movimiento oscilatorio; la construcción del horno presenta la posibilidad que el eje de rotación del recipiente descanse sobre el plano horizontal o que esté inclinado sobre y bajo ese plano; que sea calentado preferiblemente por medio de un arco convectivo sin combustión, el cual es autoestabilizado y generado por una descarga eléctrica en corriente continua y el cual, debido al ajuste del ángulo de inclinación (a) del eje de rotación del recipiente y la cantidad de material alimentado en el mismo, puede establecerse entre un electrodo individual introducido en el horno y la carga alimentada en el mismo o la pared de fondo del recipiente construido de un material eléctricamente conductivo; preferiblemente, el electrodo opera como el cátodo en un circuito eléctrico de corriente continua y es introducido a través de la puerta del horno, de acuerdo con un eje excéntrico o inclinado con respecto al eje de rotación del horno, localizado sobre éste, y el cual puede ser desplazado al lado de su propio eje para ajustar la longitud del arco. En cualquier condición de carga, el calentamiento es controlado al conocer la cantidad de material alimentado, la cantidad previa de material dejado en el horno podría ser el caso, supervisando la potencia disipada en el arco al registrar el voltaje y corriente del arco y supervisando la temperatura por medio de termopares instalados en el recipiente giratorio, preferiblemente utilizando un sistema de adquisición de datos acoplado a una microcomputadora. La invención permite eliminar problemas los cuales son identificados tanto en procesos que utilizan la energía liberada por la combustión de combustibles fósiles como una forma de calentar el horno y la carga y en procesos que utilizan calentadores de gas de plasma o un arco eléctrico radiante con el propósito de reciclar metales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una descripción detallada del equipo del "Proceso y Equipo para el Tratamiento de Cargas o Residuos de Metales no Ferrosos y sus Aleaciones" se hace en base a las siguientes figuras, las cuales incorporan los elementos preferidos pero no limitantes de la invención: - la Figura 1 es una vista en elevación de un horno giratorio con su eje de rotación colocado en posición horizontal ; - la Figura 2 muestra una vista seccional, ilustrativa de una forma de una modalidad del recipiente (1) apropiada para la realización de la presente invención; - la Figura 3 es una vista en elevación de un horno giratorio en posición operativa con su eje de rotación inclinado en un ángulo (a) sobre la dirección horizontal, indicando el arco establecido entre el electrodo (3) y el fondo del recipiente (1) ; - la Figura 4 es una vista en elevación de un horno giratorio en posición operativa con su eje de rotación inclinado en un ángulo (a) sobre la dirección horizontal, indicando el arco establecido entre el electrodo (3) y la carga (29); - la Figura 5 es una vista en elevación de un horno giratorio con su eje de rotación inclinado abajo de la dirección horizontal, con la puerta abierta (2), en una posición de descarga de residuos sólidos no metálicos (23) ; - la Figura 6 es una vista frontal del horno que muestra un montaje preferente del electrodo externo, fijo (20) en contacto con la estructura metálica a través del anillo de acero en contacto eléctrico (17) ; y - las Figuras 7a-7d son dibujos esquemáticos de las posibles posiciones de la estructura (5) sobre la cual es soportado el horno; La siguiente numeración representativa de los elementos es adoptada en los dibujos: (1) recipiente; (2) puerta; (3) electrodo; (4) eje con brida; (5) estructura de soporte; (6) cojinete; (7) rueda motriz; (8) canal de extracción; (9) estructura de carro móvil; (10) carro móvil; (11) conducto de evacuación; (12) estructura articulada; (13) accionador hidráulico frontal; (14) accionador hidráulico posterior; (15) refractario eléctricamente conductivo; (16) carril rodante frontal de anillo de acero; (17) carril rodante posterior de anillo de acero; (18) material refractario; (19) bloques eléctricamente conductivos; (20) electrodo fijo; (21) rodillos libres; (22) contenedor; (23) residuo; (24) moldes de lingotes; (25) chimenea de evacuación de gases; (26) camisa de acero; (27) conducto de descarga; (28) cavidad del horno; (29) carga; (30) válvula; (31) base de soporte de la estructura articulada; (32) articulación frontal; (33) articulación final; (34) abertura circular; y (a) es el ángulo de inclinación. El equipo de la presente invención comprende un recipiente (1) con una puerta sellada (2) , ensamblada sobre una estructura de soporte representada esquemáticamente en la Figura 7, formada por una estructura de acero (5) con dos secciones articuladas (5a) y (5b) para permitir la inclinación del eje de rotación del recipiente (1) en un ángulo grande (a) el cual puede variar entre -60 y +60 grados y para eso el conjunto completo no necesita ser elevado sustancialmente desde el nivel del suelo. Cuando está en reposo, el eje de rotación del recipiente colocado horizontalmente y las secciones (5a) y (5b) de la estructura ajustada perfectamente una dentro de la otra, como se indica en la Figura 7 (b) , este montaje de la estructura de soporte permite que la superficie inferior del recipiente esté considerablemente cerca del nivel del suelo. Como se muestra en la Figura 7 (d) , el movimiento simultáneo de las secciones de la estructura (5a) y (5b) por la activación de ambos accionadores hidráulicos (13) y (14) permite la posición del horno en diferentes ángulos (a) y elevaciones adecuadamente sobre el nivel del suelo, lo cual es particularmente conveniente durante las operaciones de extracción del metal y remoción de residuos sólidos no metálicos del interior del horno.

El recipiente (1), mostrado en la Figura 2, consiste en una estructura de acero (26) con una sección circular, recubierta internamente con material refractario (18) el cual es compatible con el material procesado y las temperaturas del proceso. El fondo del recipiente (1) está recubierto adicionalmente con material refractario eléctricamente conductivo (15) , el cual se mantiene en contacto con la estructura de acero (26) por medio de bloques eléctricamente conductivos (19) y consecuentemente con electrodo externo, fijo (20) por medio de un carril rodante o anillo de acero de contacto (16) , como se muestra en la Figura 6. Este ensamblaje permite el contacto eléctrico del fondo conductivo (15) del recipiente, así como también la conexión a tierra perfecta de la estructura del horno, necesarios particularmente para satisfacer los requerimientos de seguridad operativa. El recubrimiento refractario eléctricamente conductivo de la pared de fondo (15) del recipiente (1) puede construirse en uno o más bloques monolíticos o por medio de una composición de ladrillos de grafito o una composición obtenida al mezclar material refractario y carbón en la forma de alquitrán o grafito, previamente calcinado o no, o se puede obtener al aplicar una masa apisonada refractaria de una composición adecuada o se puede constituir aún por medio de una combinación de cualquiera de estos materiales. El recipiente (1) tiene un eje de simetría longitudinal, o eje de rotación, sobre el cual los centros de dos anillos de acero semiduro (16) y (17) los cuales están fijados al lado externo de la camisa de acero (26) del recipiente y, separados entre sí, sirven para soportar el recipiente (1) sobre dos pares de rodillos libres (21), que son un conjunto de trabajo frontal y un conjunto de seguridad posterior, cuyo montaje típico se muestra en la Figura 6. Un eje con brida (4) en el extremo de fondo del recipiente (1) sirve para transmitir un movimiento giratorio al recipiente (1) por medio de una rueda motriz (7) y para soportar el recipiente (1) sobre un cojinete de extremo (6), como se muestra en la Figura 1. El movimiento giratorio u oscilatorio del recipiente (1) se hace por una transmisión de cadena o engranaje, impulsada por un sistema de transmisión de potencia el cual puede ser eléctrico o hidráulico, con la provisión para el ajuste continuo de la velocidad de rotación del horno (1) entre 0 y 20 rotaciones por minuto y la provisión para invertir la dirección de rotación o simplemente para proporcionar un movimiento oscilatorio del recipiente (1) . La introducción del material a ser procesado y la descarga de un residuo sólido no metálico del horno se hace por medio de la abertura circular, frontal (34) del recipiente (1) . Para la extracción de metal líquido, el recipiente (1) está provisto preferiblemente con un canal de extracción (8) hecho a través de la pared refractaria, como se puede observar en la Figura 2. Como se muestra en la Figura 3, la puerta sellada (2) de esta abertura, ensamblada sobre una estructura articulada (12), tiene una cavidad interna la cual está recubierta con un material aislante, térmico y está provista con una abertura para la evacuación de gas y materiales volátiles en su parte superior. El conducto de evacuación (11) está provisto preferiblemente con una válvula tipo mariposa (30) que permite el ajuste de la presión interna en valores ligeramente positivos aún con la inyección de pequeños flujos de gas al interior del horno, cuando se desea. Un orificio preferiblemente excéntrico en la parte frontal de la puerta (2) permite que el electrodo (3) pase de un lado a otro. Los rodillos libres, pequeños (21) y el cojinete (6) están montados sobre la sección de la estructura de soporte interna (5a) , la cual es movida por el accionador hidráulico (13) alrededor del punto de articulación (B) para elevar el eje de rotación del recipiente (1) sobre el plano horizontal. Con el accionador hidráulico (13) retraído, el avance del eje del accionador hidráulico (14) promueve la elevación del conjunto completo alrededor del punto de articulación (A) , promoviendo la elevación del fondo del recipiente (1) , es decir colocando el eje de rotación del recipiente (1) abajo del plano horizontal, en una posición para descargar un residuo sólido no metálico del interior del recipiente (1) , como se muestra en la Figura 5. Para ajustes en ángulos de inclinación pequeños (a) del recipiente (1) y cantidades más pequeñas de carga (29) contenidas dentro de éste, el arco eléctrico, convectivo puede establecerse entre el electrodo (3) y el fondo eléctricamente conductivo (15) como es representado en la Figura 3. Para ajustes en ángulos de inclinación grandes (a) y cantidades más grandes de carga (29) , el arco puede establecerse entre el electrodo (3) y la carga misma (29), como se muestra en la Figura 4. En los dibujos esquemáticos que indican la formación del arco convectivo (Figuras 3 y 4) , el electrodo (3) es colocado a lo largo de un eje paralelo y sobre el eje de rotación longitudinal del recipiente (1) . Como se muestra en la Figura 1, el electrodo (3) puede moverse longitudinalmente al fijar su extremo externo al recipiente (1) sobre un carro móvil (10) guiado sobre una estructura (9), la cual, por otra parte, está fijada a la estructura que soporta la puerta (12) . Las formas de establecer el arco de convección dentro de la cavidad del horno incluyen las siguientes alternativas: establecimiento del arco entre el electrodo (3) y la pared de fondo de la cavidad (15) ; y entre el electrodo (3) y la carga (29) introducida en el horno, como se puede observar en las Figuras 3 y 4, respectivamente. En una modalidad particularmente ventajosa de la presente invención, el eje longitudinal del electrodo (3) es desplazado, en paralelo o inclinado, con respecto al eje de rotación del recipiente (1) . Como resultado de la rotación del recipiente alrededor de su eje longitudinal, este montaje permite que, una vez que el arco es dirigido a la pared de fondo del recipiente, la cual luego funcionará como ánodo, el contacto del arco dibuje una trayectoria circular cuyo centro se encuentra sobre el eje de rotación del recipiente (o en la forma de un arco, si el movimiento del recipiente no ocurre como una vuelta completa) . Esta acción lleva a la porción calentada de la pared de fondo a entrar cíclicamente en contacto con la carga y permitirle disipar más fácilmente el calor intenso transferido a ésta por la acción del arco convectivo. Un orificio perforado a lo largo del eje longitudinal del electrodo (3) permite introducir gas con el propósito de purgar la atmósfera interior de la cavidad del horno, proporcionando de esta manera una atmósfera sustancialmente no reactiva.

El horno (1) puede calentarse previamente por medio de la combustión de un combustible fósil o preferiblemente por medio del arco mismo transferido del electrodo (3) a una carga hecha de carbón vegetal o el material procesado mismo. La carga inicial, hecha de carbón vegetal o el material a ser procesado, tiene el propósito de proteger el recubrimiento de fondo eléctricamente conductivo (15) del recipiente. En caso de que se utilice carbón vegetal como la carga de inicio, una vez que se completa el calentamiento a una temperatura cercana a la temperatura operativa, puede ser retirada o no antes de que se efectúe la primera carga del material a ser procesado. El proceso comienza con la introducción del material a ser tratado en el interior de la cavidad del horno. Dependiendo de su carácter, el material puede ser sometido a un período de calentamiento o no por medio del intercambio de calor simple con las paredes del horno sin utilizar el arco eléctrico y con el horno mantenido en rotación o simplemente en movimiento oscilatorio. Esta práctica aplica a cargas que presentan alguna humedad y/o contenido de material orgánico y tiene el propósito de promover su remoción por medio del calentamiento y volatilización antes de que se pueda establecer el arco eléctrico, evitando de esta manera reacciones indeseables a alta temperatura las cuales pueden consumir el metal recuperable. Después, el material es calentado por medio de la aplicación directa del arco eléctrico convectivo, alimentado en voltaje y corriente de un suministro de potencia, hasta que se agrega una cantidad dada de energía, compatible con la temperatura del proceso, cuando el arco puede ser extinguido y el movimiento del recipiente puede mantenerse para que la carga continúe siendo girada hasta la homogenización de la temperatura y la conclusión de la separación entre las fases líquidas y sólidas. No importa si se aplica un paso de calentamiento para eliminar los materiales volátiles, excepto por el momento de establecer el arco mediante la aproximación del electrodo hasta que encuentra la carga, el horno siempre se mantiene en una rotación continua o simplemente un movimiento oscilatorio, en una velocidad de rotación la cual puede variar entre 0 y 20 rotaciones por minuto. Una vez que se concluye este paso, el cual dura un período definido por la práctica de procesamiento de cada material, la extracción del metal líquido procede al interior de los moldes de lingotes (24) o alternativamente al interior de un cucharón para la transferencia del metal líquido, como se muestra en la Figura 1. Especialmente en el caso del tratamiento de desechos, dependiendo del contenido de metal en los mismos y/o si existe una baja formación de residuos sólidos no metálicos, parte del material puede dejarse dentro del horno para recibir material de una nueva carga. Cuando una cantidad razonable de residuo sólido no metálico se forma en el interior de la cavidad, en un ciclo de carga individual o múltiple, una vez que se extrae el metal recuperado, el residuo se vierte en un contenedor al inclinar el eje del horno abajo de la línea horizontal. Para esta operación, se puede utilizar un conducto de descarga especial (27) para conducir el residuo (23) al interior del contenedor (22) , como se muestra en la Figura 5. Por consiguiente, en el caso de cargas de baja densidad, se pueden requerir múltiples cargas dentro de un ciclo individual hasta que se alcanza una capacidad de carga máxima del horno. En este caso, el ángulo de inclinación (a) del horno puede incrementarse progresivamente sobre la línea horizontal, a medida que continúan agregándose nuevas cargas. Aunque la invención ha sido descrita y ejemplificada particularmente en esta descripción, será claro para aquellas personas expertas en el campo que se pueden obtener variaciones y cambios, no evadiendo sin embargo el alcance de la invención.

Claims (1)

REIVINDICACIONES 1. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones, caracterizado porque contiene los pasos que consisten en cargar los desechos o escoria a ser procesados, calentar la carga y fundir el metal; hacer girar la carga calentada; retirar el metal fundido y vaciar la cavidad del horno, en donde el calentamiento de la carga o residuos hasta una temperatura superior a la temperatura de fusión del metal o aleación no ferrosa a ser recuperado se hace por medio de un arco eléctrico convectivo sin combustión. 2. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un ambiente inerte se mantiene independientemente del suministro de gas externo al proceso. 3. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque puede prescindir del uso de sales. 4. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 1 o 3, caracterizado porque el arco convectivo sin combustión es autoestabilizado y generado por una descarga eléctrica de corriente continua; el arco puede establecerse entre un electrodo individual introducido en el horno y la carga alimentada a éste o la pared de fondo del recipiente construido de material eléctricamente conductivo. 5. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 1 o 3, caracterizado porque el electrodo opera como un cátodo y puede desplazarse a lo largo de su eje para ajustar la longitud del arco. 6. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 1 o 3, caracterizado porque el ánodo está constituido por la carga o residuo de metal alimentado en o la pared de fondo del recipiente construido de material eléctricamente conductivo. 7. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 1, 3, 5 y 6, caracterizado porque los residuos o cargas contaminados que contienen material orgánico son procesados sin establecer el arco convectivo mientras la carga es calentada con la formación y eliminación simultáneas de materiales volátiles . 8. Un proceso para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la formación o recuperación inicial de la atmósfera del horno, dependiendo del material procesado, el paso operativo y el efecto de procesamiento deseado, se pueden introducir gases en la cámara del horno, tales como gases nobles, nitrógeno, hidrógeno, metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxígeno, aire o una mezcla de éstos. 9. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones, caracterizado porque es un horno giratorio que comprende un recipiente con una puerta sellada a través de la cual se introduce un electrodo utilizado para establecer un arco eléctrico convectivo sin combustión y es ensamblado sobre una base articulada la cual permite la elevación o descenso de su eje de rotación con respecto al plano horizontal. 10. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el recipiente consiste de una camisa de acero con una sección circular o en la forma de un polígono rectangular, recubierta internamente con un material refractario compatible con el material procesado y las temperatura de proceso; y su fondo está recubierto adicionalmente con material refractario eléctricamente conductivo, el cual se mantiene en contacto con la camisa de metal a través de bloques eléctricamente conductivos y con un electrodo externo fijo a través de un carril rodante o de contacto, garantizando tanto el contacto eléctrico del fondo conductivo del recipiente como la conexión a tierra eléctrica perfecta de la estructura del horno. 11. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el recipiente tiene un eje de simetría longitudinal, o eje de rotación, en donde los centros de dos anillos de metal están alineados y fijos al lado externo de la camisa de acero y, separados entre sí, sirven para soportar el recipiente entre dos pares de rodillos, siendo un conjunto de trabajo frontal y un conjunto de seguridad posterior; un eje con brida en el extremo de fondo del recipiente utilizado para transmitir un movimiento de rotación al recipiente por medio de una rueda motriz y para soportar el recipiente sobre un cojinete de extremo. 12. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 9, 10 y 11, caracterizado porque el movimiento de rotación u oscilación del recipiente se realiza por medio de la transmisión de cadena o engranaje, accionada por un sistema de transmisión de potencia eléctrico o hidráulico con la provisión para el ajuste continuo de la velocidad de rotación u oscilación del horno entre 0 y 20 rotaciones o ciclos de oscilación por minuto y recursos para invertir la dirección de rotación o simplemente para proporcionar un movimiento oscilatorio sin hacer girar completamente el recipiente. 13. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado porque el recipiente tiene una abertura circular frontal para introducir y descargar material y, preferiblemente, un canal hecho a través de la pared refractaria para retirar el metal líquido. 14. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la puerta sellada que cierra la abertura circular frontal es ensamblada sobre una estructura articulada; para tener una cavidad interna recubierta con material aislante térmico y provista con una abertura propuesta para la inyección de gas y/o evacuación de gas y materiales volátiles, preferiblemente provista con una válvula para permitir la regulación de la presión interna. 15. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el electrodo se introduce en el horno a través de un orificio en la puerta cuyo centro está desplazado con respecto al eje de rotación del horno. 16. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque en los montajes utilizados para formar el arco convectivo, el electrodo se coloca a lo largo de un eje paralelo o inclinado con respecto al eje de rotación longitudinal y el cual puede moverse longitudinalmente al fijar su extremo externo a un carro móvil guiado sobre una estructura unida a la estructura de soporte de la puerta. 17. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 9 y 16, caracterizado porque las formas para establecer el arco convectivo dentro de la cavidad del horno incluyen las alternativas que consisten en establecer el arco entre el electrodo y la pared de fondo de la cavidad y entre el electrodo y la carga introducida en el horno. 18. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con las reivindicaciones 9 y 14, caracterizado porque la atmósfera del recipiente puede formarse al inyectar gas a través de una abertura en la puerta sellada o un orificio perforado a lo largo del eje longitudinal del electrodo. 19. Un equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los rodillos y el cojinete que soportan el recipiente giratorio son asentados sobre una base que comprende dos secciones estructurales movidas por accionadores hidráulicos alrededor de dos puntos de articulación, uno utilizado para elevar el eje de rotación del recipiente sobre el plano horizontal para la operación de carga y fusión y el otro utilizado para elevar el fondo del recipiente, colocando el eje de rotación abajo de la línea horizontal, en una posición de descarga. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un proceso y equipo para el tratamiento de cargas o residuos de metales no ferrosos y sus aleaciones que incluye los pasos que consisten en carga de los desechos o escoria a ser procesados; calentamiento de la carga (29) y fusión del metal; remoción de la carga calentada (29), extracción del metal fundido y vaciado de la cavidad (28) del horno, el calentamiento de la carga (29) o residuos (23) que es hasta una temperatura superior a la temperatura de fusión del metal o aleación no ferrosa a ser recuperados se lleva a cabo por medio de un arco convectivo sin combustión el cual es independiente del suministro de gas externo al proceso y el cual puede prescindir del uso de sales de fusión. El equipo para la aplicación del proceso tiene las siguientes características: comprende un recipiente cerrado (1) el cual tiene un eje de rotación alrededor de cual puede ser girado o simplemente puede ser sometido a un movimiento oscilatorio; ofrece la posibilidad de que el eje de rotación del recipiente (1) descanse en posición horizontal o sea inclinado sobre y abajo del plano; sea calentado por medio de un arco convectivo sin combustión autoestabilizado y generado por una descarga eléctrica de corriente continua la cual, como una función del ajuste del ángulo de inclinación del eje de rotación del recipiente (1) y la cantidad de material alimentado en el mismo, puede ser establecido entre un electrodo individual (3) introducido en el horno (1) y la carga alimentada (29) en el mismo o la pared de fondo del recipiente (1) construido de material eléctricamente conductivo (15) ; el electrodo (3) opera como un cátodo y es introducido a través de la puerta del recipiente (2) , preferiblemente de acuerdo con un eje excéntrico o inclinado que está colocado sobre el eje de rotación del horno (1) y el cual puede ser desplazado a lo largo de su eje para el ajuste de la longitud del arco. La figura más representativa de la invención es la número

1.