MX2007012034A - Metodo y aparato para recuperacion de escoria de metalurgia secundaria (lf) y su reciclado en el procedimiento de produccion de acero por medio de un horno de arco electrico. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo para la recuperacion de escoria de metalurgia secundaria (LF) a partir de una planta para la produccion de acero que comprende una etapa de enfriamiento de escoria por medio del pasaje de aire u otro gas, una etapa de descomposicion, es decir la transformacion de varias fases presentes en la masa en polvo y una etapa de extraccion del polvo.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA RECUPERACIÓN DE ESCORIA DE METALURGIA SECUNDARIA (LF) Y SU RECICLADO EN EL PROCEDIMIENTO DE PRODUCCIÓN DE ACERO POR MEDIO DE ÜN HORNO DE ARCO ELÉCTRICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método y aparato para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (especialmente del tratamiento con cuchara de colada - LF) y su reciclado en el procedimiento de producción de acero por medio de un horno de arco eléctrico (EAF) . Los problemas relacionados con respecto al ambiente cada vez son un problema más grave para la validez y la confiabilidad de un procedimiento industrial, y esto es especialmente válido en el campo con un alto consumo de energía y un alto consumo de materias primas tal como en la elaboración de metalurgia de hierro. Se han realizado muchos intentos por recuperar productos los cuales pueden ser comercializados (por ejemplo, Zn y material particulado inerte para asfalto) o los cuales se pueden reintroducir en el ciclo de producción de acero (silicatos, óxidos de hierro y otros metales) comenzando con la escoria u otros residuos de procedimiento tales como, por ejemplo, partículas finas generadas en hornos de arco. En acerías, tales acciones de reciclado significa disminuir los costos de almacenamiento y desecho de materiales lo cual algunas veces tiene un impacto ambiental alto y al mismo tiempo ahorro en la adquisiciones de materiales de consumo costosos. Para el ambiente, dicha estrategia se traduce en una reducción del aprovechamiento de los recursos naturales y una fuerte disminución en la cantidad de materiales que se van a desechar a la basura. Dicho lo anterior, debe resaltarse que es principalmente válido para las etapas de producción las cuales se llevan a cabo en los EAF. Se ha dedicado relativamente poca atención a las etapas de metalurgia secundaria "fuera del horno" (que se llevan a cabo, por ejemplo, en las cucharadas de colada) las cuales de cualquier manera son necesarias para obtener aceros de calidad y las cuales generan cantidades considerables de escoria que se debe desechar, no menor que en el EAF. La mayor parte (aproximadamente 90%) de los desperdicios potencialmente reciclables de metalurgia secundaria, actualmente desechados en basureros, está constituido de escoria de cuchara de colada. A esto se le siguen en orden de importancia: el material refractario de la cuchara de colada y la artesa refractaria (cada contracorriente por aproximadamente 3%) , el material refractario de horno (2.5%) y a partir de residuos finos que se derivan del trabajado o movimiento de estos materiales (aproximadamente 2%) . La escoria de la cuchara de colada se forma sustancialmente por compuestos oxidados de calcio (por ejemplo silicatos de calcio y cal viva libre) . Además, están presentes (en cantidades las cuales varían del tipo de acero que se va a obtener) una cantidad pequeña de escoria EAF (remanente de las operaciones de sangrado) , productos de desgaste refractarios, productos de oxidación de baño (por ejemplo silica y óxido de manganeso) , compuestos que de derivan de la oxidación de ferroaleaciones así como fundentes (por ejemplo cal viva, bauxita, fluoruro de calcio) y agregadas durante el procedimiento . En la práctica, la composición típica de dicha escoria es de aproximadamente 60% de óxidos de calcio y magnesio y aproximadamente 20% de sílice y aluminio. El análisis químico establece la composición la cual se mantiene suficientemente constante durante los diversos ciclos de producción. Se conocen varios métodos los cuales son adecuados para la recuperación y reciclado de la escoria de la cuchara de colada. Mediante el denominado "reciclado caliente" por ejemplo una mezcla semilíquida que contiene la escoria y el acero, los residuos de un tratamiento de cuchara de colada concluidos previamente se vierten directamente en el EAF, antes de que se permita que entren los raspados y materiales del procedimiento. Desde el punto de vista de energía, esta solución es particularmente ventajosa dado que además del material (la escoria y el fondo de metal líquido no sangrado) , parte del calor utilizado previamente también se recicla en el procedimiento de refinado de cuchara de colada. No obstante, dicho método presenta varios inconvenientes los cuales lo vuelven no aconsejable. Los más importantes de estos inconvenientes son: incremento en el tiempo apagado del horno (con prolongación del tiempo de ciclo total) y riesgo de operación para los trabajadores dado que deben retirar por vertido cantidades relativamente grandes de materiales muy calientes en una fase semifundida y la carencia de repetibilidad y control en la composición de la escoria de EAF. Otra solución se basa en el reciclado "frío" de los materiales contenidos en la escoria. Durante el proceso con la cuchara de colada, el componente principal de la cal viva que constituye la escoria, el silicato dicálcico 2CaO.Si02 está presente en su fase , está estable a altas temperaturas. Al final del ciclo, la escoria se extrae de la cuchara de colada y se permite que enfríe. Durante el enfriamiento, a 630°C se produce una primera fase de transición (paso de a a ß) , seguido, a aproximadamente 500°C por una segunda transición exotérmica de manera que se obtiene una fase la cual estable a temperatura ambiente . La conversión de la fase ß a la fase ? está acompañada por el desarrollo de una fase cristalográfica diferente y por un incremento en el volumen, del orden de 10%. El incremento en volumen genera un proceso de fragmentación de la matriz conocido como "ruptura" de la escoria. En la práctica la disminución de la temperatura de la escoria de la cuchara de colada produce un polvo de cal viva reutilizable. Se produce un procedimiento análogo por la hidratación y carbonización de MgO libre y de CaO (es decir, no combinado en silicatos) . Debido a la exposición a la humedad y el dióxido de carbono, de hecho, estos compuestos pueden dar lugar a la formación de hidratos y carbonatos duplicando el volumen con respecto a sus precursores. De manera análoga a lo establecido en lo anterior, las tensiones inducidas a partir de dichas transformaciones químicas tienen el efecto de fragmentar la matriz sólida, lo que produce un polvo el cual puede ser reutilizado en EAF, la cuchara de colada u otras aplicaciones. No obstante, dichas reacciones de hidratación y carbonatación normalmente no se desean dado que los compuestos resultantes son muy estables y por lo tanto se requiere un gran desperdicio de energía para su reutilización (por ejemplo inyectarlos en un horno eléctrico) . Además, los hidratos tienen olores desagradables y su desarrollo requiere soluciones de confinamiento adicionales para evitar su dispersión al ambiente exterior. El aprovechamiento de los procesos naturales de "ruptura" de escoria de cuchara de colada se producen por medio de rejillas adecuadas que se superponen a las tolvas de recuperación de polvo; las palas mecánicas de potencia acumulan la escoria, aún a alta temperatura sobre las rejillas de separación. El enfriamiento natural provoca varios cambios de fase lo que genera la fragmentación, separación y recolección del polvo. Un ejemplo de dicha solución se describe en el documento EP 1337671; el reciclado de la escoria de cuchara de colada se realiza al permitir que la escoria enfría y "posteriormente se rompa" de manera natural en una bandeja de almacenamiento. Las paredes de la tolva permiten que pase a través de la misma un mínimo de aire lo que ayuda al enfriamiento . No obstante, el método mencionado antes presenta varios inconvenientes : dado que el raspado de cuchara de colada es un material con baja conductividad térmica y el proceso de ruptura es exotérmico, el enfriamiento de la superficie de la escoria es muy rápido pero la transferencia de calor desde el núcleo de la masa al ambiente exterior se produce de una manera muy lenta. En la práctica, existe una estabilización de la temperatura en el núcleo de pila a una temperatura cercana a la de la transición de fase. La acumulación de polvo sobre la parte superior de la pila, de esta manera opera como una manta aislante que reduce aún más el intercambio térmico con el ambiente exterior. Por razones prácticas, en el procedimiento convencional, el proceso de ruptura se lleva a cabo en áreas más bien amplias y concluye sin haber extraído completamente el CSS disponible. Por lo tanto, el objetivo general de la presente invención es eliminar los inconvenientes mencionados antes de una manera sencilla, económica y particularmente funcional . El objetivo principal de la presente invención por lo tanto consiste en la recuperación de la escoria que proviene de metalurgia secundaria en las cucharas de colada, suplementándola, en el reciclado (inyectándola en un EAF o agregándola como un formador de escoria en cualquier otro procedimiento "fuera del horno") con productos molidos que provienen de reconstrucciones y demoliciones tales como materiales refractarios de recubrimiento de la cuchara de colada, artesas y/o un horno de arco eléctrico así como polvos finos que provienen de una instalación de supresión de polvo. El objetivo particular es llevar a cabo un método y aparato para la recuperación de escoria de metalurgia secundaria (LF) , en particular escoria de cuchara de colada capaz de reducir los tiempos de transformación y por lo tanto producir una cantidad mayor de polvo de recuperación utilizando la menor área de la planta. En vista de los objetivos mencionados antes, el objetivo de la presente invención es un método para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) de una planta de producción de acero, dicho método comprende una etapa de enfriamiento de la escoria de metalurgia secundaria (LF) por medio del pasaje de aire y/u otro gas, una etapa de ruptura, es decir, la transformación de varias fases presentes en la masa en polvo, y una etapa de arrastrado del polvo. Un método para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) por lo tanto es un objetivo de la presente invención, como se define en las reivindicaciones 1-12. En particular, la etapa de enfriamiento de la escoria se lleva a cabo por la temperatura de transformación ß-? que se obtiene (sostenida por convección forzada de aire u otro posible gas de refrigeración) seguido por la etapa de ruptura, es decir, una etapa de transformación forzada (sostenida por la convección forzada de aire y/u otro gas de reacción posible -por ejemplo dióxido de carbono- o enfriamiento y movimiento mecánico de la masa de escoria, y después de una etapa de extracción de la escoria en forma de polvo (o como residuos sólidos que van a ser molidos) . El método de acuerdo con la invención por lo tanto puede anticipar una etapa posible de mezclado y suplementado de composición de los productos de ruptura con residuos (por ejemplo polvos y finos de instalaciones de demolición) , materiales puros u otros material de redes de desecho molido (a partir de operaciones de reconstrucción u otras operaciones refractarias) con el fin de obtener una composición adecuada para el reciclado, una etapa de almacenamiento y preparación del reciclado y finalmente una etapa de uso (por ejemplo, inyección en un EAF o -con modificaciones o suplementos apropiados- como un formador de escoria de cuchara de colada o además de cualquier otro procedimiento con escoria) . En la etapa de transformación formada o "ruptura" por "movimientos mecánicos de la masa de escoria" , se entiende el volteado o vibración o "colocación en rejillas" de la masa de escoria misma, que se lleva a cabo por medio de una rejilla de soporte, que es capaz de voltearse, vibrar y posiblemente mover las diversas aspas de soporte de una manera alternada o independiente. La acción mecánica, posiblemente acentuada por la presencia de proyecciones, puntas u otros artículos integrales con las aspas de la rejilla que constituyen la rejilla, provoca la separación del polvo (el cual tiene un fuerte efecto aislante) así como la formación de las fracturas, intersticios, porosidad y otros defectos en la masa de escoria los cuales facilitan la transferencia de calor desde la escoria al fluido de refrigeración o al fluido de reacción. Dicho efecto de aceleración de la extracción de calor se incrementa aún más por una velocidad de empuje mayor del fluido de refrigeración que fluye sostenido por la circulación forzada del mismo fluido y posiblemente por el desarrollo de transformaciones de carbonatación las cuales aceleran la etapa de "ruptura". Como se describe mejor en lo siguiente, dichos carbonatos son energéticamente aceptables en el método de acuerdo con la presente invención debido a que el tamaño de polvo muy fino que se obtiene mejora el equilibrio de energía general, volviéndolo más tolerante a posibles fases estables adicionales . Un objetivo adicional de la presente invención es un aparato para el tratamiento y recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) como se define en las reivindicaciones 13-19. Un objetivo adicional de la presente invención es un método para la recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero a un horno de arco eléctrico u otro procedimiento de escoria bajo metalurgia secundaria, como se define en las reivindicaciones 20-24. El objetivo de la presente invención también es un aparato para la recuperación y reciclado de escoria de metalurgia secundaria o residuos en el procedimiento de producción de acero a un horno de arco eléctrico, como se define en las reivindicaciones 25-33. En particular, al aparato para el tratamiento y recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) producido en un horno de cuchara de colada, comprende: por lo menos un módulo el cual anticipa por lo menos dos cajas metálicas adyacentes, cerradas e interconectables y equipadas con divisiones de contención móviles para la carga, descarga y transferencia (posiblemente acompañada por volteado) de la escoria; un medio para el soporte, agitación y movimiento de la escoria tal como por ejemplo una rejilla formada por un estarcido, una tira o estructura de hoja o cualquier otro medio de soporte y posiblemente equipada con proyecciones, rebajos o cualquier otro medio para cortar, raspar o en cualquier caso agitar la superficie de la pila de escoria con el fin de acelerar la separación del residuo transformado y capaz de transferir y posiblemente voltear la pila de escoria de una caja a otra caja adyacente, campanas de succión ele los polvos de ruptura para interceptar su porción más fina y más volátil, evitar la dispersión externa y permitir su recuperación; aparatos de insuflación "forzada" del fluido refrigerante (por ejemplo aire) o el gas de reacción (por ejemplo dióxido de carbono) o su mezcla para acelerar el proceso de ruptura; un sistema de recolección, por ejemplo con tolvas de los productos de ruptura, un vibroextractor o canal vibratorio conectado con la tolva para permitir un control de la cantidad de material que se va a extraer; un sistema de cribado con una criba de malla, con mallas que preferiblemente son menores de 10 mm, con un sistema de transferencia de la porción que excede dimensionalmente respecto al sistema de molido apropiado para su reintegración en el ciclo de recuperación; un sistema de recolección y transporte de la porción fina por medio de una o más bandas; un sistema de mezclado con otros materiales de recuperación o materiales de suplemento puro, con el fin de optimizar la composición del polvo en relación a su uso. Una planta de almacenamiento la cual posibilita recuperar polvos para operaciones subsecuentes, una instalación o sistema de inserción (por ejemplo inyección neumática en el EAF) del polvo como un elemento de un procedimiento de eliminación de escoria para la obtención de hierro y sus aleaciones; un sistema de automatización del aparato capaz de administrar la mezcla de las porciones que provienen de la recuperación de la escoria de LF con otros polvos recuperados o porciones molidas para obtener una formulación de composición optimizada con respecto a la aplicación; una succión, tratamiento y posiblemente una instalación de reciclado de los humos y el polvo inducido por el proceso de ruptura o por otro procedimiento de recuperación refractario. En general, el método de acuerdo con la invención se lleva a cabo en dos etapas: en la primera etapa, el cangilón descarga la escoria de la cuchara de colada de alta temperatura en una caja o bandeja de almacenamiento en la cual está presente una rejilla vibratoria, junto con un dispositivo de insuflación de aire u otro gas refrigerante o gas químicamente activo o una mezcla del mismo, una tolva de recolección equipada con un extractor vibratorio y posiblemente un medio para el molido y cribado de los productos de "ruptura" . Aproximadamente a la mitad del ciclo, la pila debe voltearse a una caja o bandeja de almacenamiento idéntica adyacente. La operación involucra la liberación de los productos de reacción de la superficie menos expuesta a los gases de enfriamiento o los gases de reacción química y su exposición forzada al flujo primario con mejora consecuente adicional de la velocidad de tratamiento. En particular, el volteado del material que se encuentra sobre la primera rejilla a la siguiente, llevado a cabo en la parte media a través del proceso de "ruptura" provoca una renovación drástica de la superficie de intercambio de calor y una separación casi completa de los polvos de ruptura presentes en la parte superior de la masa, acumulados aquí durante la primera etapa de tratamiento. El medio de aceleración adicional del procedimiento de "ruptura" consiste en impartir una vibración mecánica a la escoria en la operación de una acción de "rejilla" de la superficie con movimiento recíproco de las barras de sección que forman la rejilla, posiblemente equipadas con puntas y hojas las cuales cortan directamente la superficie sólida de la pila. La acción química del dióxido de carbono, posiblemente agregada al fluido para el enfriamiento forzado, es otro medio para acelerar el procedimiento. En este caso, se aprovecha la duplicación del volumen específico. De los compuestos que resultan de la reacción de carbonatación de los óxidos de magnesio y calcio, en cualquier caso presentes en la escoria de cuchara de colada. Una ventaja sustancial del método y aparato para la recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero, es decir, de la escoria producida por el horno de cuchara de colada y de una parte de los materiales refractarios consumidos, es por lo tanto la obtención de un polvo muy rico en calcio el cual se puede inyectar dentro del EAF o de cualquier otro bajo el procedimiento de escoria normalmente utilizado en metalurgia secundaria. En particular, las ventajas las cuales se derivan de la utilización de esta tecnología innovadora se pueden resumir como sigue: - reducción del consumo de escorificadores adquiridos puros en el mercado; reducción drástica de los materiales que se desechan en basureros; disponibilidad de una mezcla escorificadora (tanto para tratamientos EAF como para otros tratamientos "fuera del horno") de composición optimizada; automatización completa e integración de la tecnología de reciclado con el procedimiento de metalurgia secundaria para la producción de acero; - mayor confinamiento de los polvos y otros finos que provienen de las escorias de procedimiento y del material de residuo refractario con un impacto ambiental menor consecuente . Las características estructurales y funcionales de la presente invención y sus ventajas con respecto a la técnica anterior serán incluso más claras y más evidentes a partir de un examen de la siguiente descripción en la que se hace referencia a los dibujos anexos, en los que: la figura 1 es una vista en elevación lateral de una modalidad del aparato para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) de acuerdo con la invención; la figura 2 es una representación esquemática de una modalidad del aparato para la recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero de acuerdo con la presente invención; la figura 3 es una vista en planta de una modalidad de la primera parte del aparato para recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero, de acuerdo con la presente invención; la figura 4 es una vista en elevación lateral de una modalidad de la primera parte del aparato para la recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero de acuerdo con la presente invención. Con referencia a los dibujos en general y a la figura 1 en particular se muestra una modalidad del aparato para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) para la presente invención, en donde la instalación de tratamiento del material que se va a reciclar 10 está constituido de por lo menos dos cajas similares de funcionalidad igual, 11 y 12. Dos cajas 11 ó 12, conectadas en serie, constituyen un módulo de tratamiento estándar (o módulo) 14 cerrado con divisiones 15 de confinamiento móviles. Cada caja 11 ó 12 también tiene una tolva de succión de los polvos 15A y una banda 16 transportadora común para las cajas y módulos. Dentro de cada caja 11 ó 12, se encuentra una rejilla 17 vibratoria o plegable conectada con una tolva 18 subyacente que a su vez está conectada con un vibroextractor o canal 19 vibratorio. El aparato para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria (LF) de acuerdo con la presente invención está constituido de una serie de módulos 14 estándar cuyo número se relaciona con la cantidad de material el cual debe ser tratado. El módulo 14 estándar está constituido de por lo menos dos cajas metálicas cerradas 11 y 12, aisladas del ambiente exterior por medio de paredes fijas y divisiones 15 de contención móviles las cuales se abren únicamente para permitir las operaciones de cargado de material que se va a tratar, para voltear la masa de escoria de una rejilla en una caja a una rejilla en una caja adyacente y para voltear el residuo de grumos metálicos al final del tratamiento. Las cajas 11 ó 12 además se proporcionan con campanas 15A de extracción de polvo, cada campana 15A está equipada con una válvula mariposa apropiada para el ajuste de la succión durante las operaciones de ruptura y movimiento del material contenido en las cajas. La selección del equipo de cada módulo 14 con por lo menos dos cajas 11 y 12 de tratamiento se identifica como una solución óptima en relación a la duración del procedimiento de ruptura. En realidad, al considerar que el tiempo de ruptura medio es de aproximadamente 24 horas y que cada rejilla 17 permite, por ejemplo, que se trate de una carga de 10 toneladas de material, cada módulo puede permitir el tratamiento de 10 toneladas de material cada 12 horas para un total de 20 toneladas al día por módulo. En relación con la producción diaria y la frecuencia con la cual se encuentra disponible la escoria de cuchara de colada, la velocidad de tratamiento se puede incrementar al aguantar el número de módulos distribuidos en paralelo y por lo tanto al tener intervalos entre una carga y la siguiente. En el caso específico del aparato que se presenta en la figura 1, el uso está constituido de un módulo de tratamiento compuesto de dos cajas 11 y 12 distribuidas en serie. Además, se muestra la presencia de una banda 16 transportadora común para todos los módulos que constituyen el sistema 10, la cual tiene la tarea de recolectar el material tratado y transportarlo a la instalación sucesiva de selección y recolección. El esterado de la banda, el cual se equipa con bordes de contención en la zona de carga se lleva a cabo por ejemplo con caucho contra el calor, asegurando en cualquier caso la ausencia de problemas de quemado de la banda en caso de que caiga en el mismo material aún caliente. Cada caja metálica 11 y 12 está equipada con una rejilla 17 de carga vibratoria y plegable. Un estarcido metálico intercambiable, que se instala y retira con facilidad, se coloca sobre la rejilla 17. La característica vibratoria de la rejilla 17 es una de las razones que permiten la aceleración del proceso de ruptura lo que favorece la separación del material roto de antemano del que aún no se ha transformado. Además, la posibilidad de voltear el material bajo tratamiento desde una rejilla a la adyacente permite acelerar más el proceso, renovando continuamente la superficie expuesta. El material cargado sobre la rejilla, debido al procedimiento de ruptura acelerado, se transforma en polvo y desciende al interior de la tolva 18, encontrándose debajo de la rejilla 17. La tolva 18 puede tener un recubrimiento contra el desgaste soldado en sus partes inclinadas. La parte superior de la tolva está equipada con una serie de tubos refrigerantes distribuidos desviados sobre varias hileras y equipados con boquillas para la insuflación del fluido refrigerante o fluido de reacción hacia el material que va a ser tratado. En la parte inferior de la tolva, por otra parte, existen termopares para control de temperatura con el fin de evitar la salida de material a una temperatura demasiado elevada. El material tratado de esta manera se extrae por medio de un vibroextractor 19, posiblemente equipado con un dispositivo 21 de cierre. Los termopares de la tolva 18 en vez de controlar la compuerta de la tolva misma, incluso pueden actuar directamente sobre la operación del vibroextractor o señalar la advertencia en el cuarto de control . Aún con referencia a los dibujos, en general y para la figura 2 en particular, una modalidad de un aparato para la recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero se muestra esquemáticamente de acuerdo con la presente invención en donde la instalación de tratamiento del material que se va a reciclar 10 está constituido de tres módulos 14 con cajas 11 y 12 que se observan en una vista despiezada y una banda 16 conectada a las bandejas 22 de almacenamiento de recolección a su vez, conectadas por medio de un sistema 23 neumático al horno 24. El material recolectado por la banda 16 transportadora proviene de las cajas 11 y 12 y es transportado hacia la bandeja 22 de almacenamiento de recolección de manera que puede ser enviada a la inyección 23 del sistema de horno. Durante esta trayectoria, el material se trata adicionalmente de manera que adquiere las características más adecuadas para inyección en horno. Para este fin, se anticipa un procedimiento de desferrización y cribado dimensional. En la figura 2, en realidad, el sistema de desferrización está indicado con el número 25 y el sistema de cribado con el número 26. En el ejemplo indicado, la banda 16 transportadora, con caucho contra el calor es del tipo cerrado con tolva 18 de carga equipadas con un recubrimiento antidesgaste, bordes de contención en la zona de carga y campanas de succión de polvo en las zonas de carga y de descarga. El material ferroso separado se recolecta en un recipiente 27 adecuado el cual permite su recuperación subsecuente. El material, antes de dirigirse a la bandeja 22 de almacenamiento de recolección, se selecciona para tener las características dimensionales de manera que se puede inyectar dentro del horno sin generar problemas para el sistema de inyección neumático. Para obtener este objetivo se utiliza una criba 26 vibratoria, equipada con una superficie de cribado con aberturas de hasta 10 mm, preferiblemente 6 mm, equipado con una tolva de descarga del material seleccionado sobre la banda del elevador 28 de cangilón (o un sistema de transporte vertical equivalente) y una tubería separada para la descarga del material superior a 6 mm dentro de una bandeja 28' de recolección de manera que se puede reacondicionar . En la figura 2, a la izquierda de la banda 28 elevadora de cangilón se representa un filtro 35 conectada a un apilado 36. El material tratado el cual está listo para ser inyectado en el horno eléctrico se almacena en una bandeja 22 de almacenamiento adecuada con sondas de nivel y un cono de fluidificación. El material tratado que proviene de la bandeja 22 de almacenamiento de la instalación de recolección y selección se inyecta dentro del horno 24 eléctrico mediante el uso de un sistema de inyección neumático adecuado. En el ejemplo de la figura 2, el transporte del material desde la bandeja 22 de almacenamiento de recolección a la bandeja 32 de almacenamiento intermedia se lleva a cabo por medio de un propelente 33 de lanzadera. La inyección del material de reciclado dentro del horno 24 preferiblemente se produce a través del uso de inyectores 34 particulares (tales como por ejemplo los " KT Powder Injectors ") los cuales se vuelven a si mismos óptimos para la inyección de tipos diferentes de finos dentro del EAF. Además de tener altos niveles de resistencia para el desgaste, asegurado por una boquilla fabricada en acero para herramientas, tales inyectores están caracterizados por un sistema de refrigeración particular el cual permite sus altos niveles de resistencia a altas temperaturas incluso en condiciones de trabajo difíciles. Los inyectores, y en particular los KT Powder Injectors están completos con equipos de flexibilidad para el polvo y para los fluidos, un filtro tangencial para el agua de refrigeración y un termopar en el descargador de fluido de refrigeración. Para homogeneizar la inyección de finos dentro del horno se considera la instalación de por lo menos dos inyectores los cuales en cualquier caso funcionan independientemente entre sí. La totalidad de la instalación de recuperación y reciclado de los residuos de acuerdo con la presente invención es administrada automáticamente por un sistema de control electrónico el cual puede estar constituido de dos secciones separadas pero integradas: la sección la cual está involucrada con la administración de la instalación de recuperación, tratamiento y recolección de la escoria de metalurgia secundaria (LF) controlada por medio de un tablero de conmutación local dentro de un cuarto de control que se localiza cerca de la instalación misma; la sección la cual está involucrada con el sistema de inyección de horno la cual recibe señales digitales y analógicas desde los sensores de campo relacionados y, controlados por un panel de control presente en el cuarto de horno, regula el procedimiento de inyección. Para completar el aparato para la recuperación y reciclado de residuos de acuerdo con la presente invención como se describe en lo anterior, también está presente una instalación de succión y tratamiento de humos y de polvo. El alcance de protección de la invención está definido por las reivindicaciones anexas. En una modalidad preliminar, una pala mecánica descarga, a través de una puerta lateral de una bandeja de almacenamiento, escoria de cuchara de colada a una temperatura mayor de 700 °C. La bandeja de almacenamiento se forma por dos secciones comunicantes y en cada una de las cuales se coloca una rejilla de soporte vibratoria. La velocidad de extracción de la cal viva desde la masa de escoria de la cuchara de colada se incrementa por en por lo menos el doble con respecto al procedimiento normal. Esto es debido a la acción sinergética de la rejilla vibratoria, la cual produce pasajes profundos, incisiones y rugosidades así como el aire refrigerante inyectado con la adición de dióxido de carbón por medio de chorros colocados debajo de la rejilla. Debe hacerse notar que el dióxido de carbono utilizado proviene del humo del horno de tratamiento lo que permite (por lo menos teóricamente) una reducción adicional del impacto ambiental. Después de aproximadamente 12 horas se abre la pared divisora entre las dos cajas y la rejilla completa un movimiento semigiratorio, descargando la escoria volteada sobre la rejilla adyacente (de forma idéntica a la rejilla precedente, incluso si se coloca en un nivel inferior) . Un medio apropiado de retención mecánica (una etapa) permite el volteado y al mismo tiempo evita el deslizamiento de la escoria sobre la rejilla subsecuente . Dicha acción asegura que la totalidad de los productos de la fase de transformación, los cuales se acumulan en la superficie superior, caigan y de esta manera se renueva la superficie expuesta. Además, se abren sitios adicionales de enfriamiento y carbonatación lo que permite el cargado (en la primera caja) de una carga de escoria nueva. Al final del ciclo, la abertura de la pared de la bandeja de almacenamiento en comunicación con el exterior y un volteo de la rejilla de la segunda caja permite que el material residual existente, el cual fue reinsertado después (posiblemente machacado) en el procedimiento de producción además de los raspados de carga. La ventaja sustancial subrayada consiste de llevar a cabo el reciclado con una cinética superior y en consecuencia con una eficiencia mejorada. En la práctica, se obtiene la misma cantidad de polvo ya sea en menos tiempo o con un área disponible menor de la planta. Además, el reciclado de la escoria de la cuchara de colada al EAF por medio de inyección de polvo permite la recuperación de prácticamente la totalidad del silicato dicálcico contenido en dicha escoria (de hecho, el constituyente principal es 2CaO.Si02), sin castigar los gastos de energía del horno con respecto a una práctica de operación normal . Sin importar el uso de la masa más grande de material inyectado o la posible presencia de muchas fases estables tales como carbonatos de magnesio y de calcio producidos de la insuflación de dióxido de carbono. La cinética del procedimiento de escorificación del polvo inyectado de hecho es particularmente rápida, causada por el área de superficie específica elevada (m2/g) debido a las dimensiones medias de las partículas (inferiores a un milímetro) las cuales son más finas con respecto a la práctica de operación convencional (>10 mm) .

Claims (33)

REIVINDICACIONES

1. Método para la recuperación de escoria de metalurgia secundaria (LF) a partir de una planta para la producción de acero, método el cual comprende una etapa de refrigeración de la escoria por medio del paso de aire u otro gas, una etapa de ruptura, es decir, transformación de varias fases presentes en la masa a polvo y una etapa de extracción del polvo.

2. Método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque está constituido de una etapa de ruptura acelerada de la escoria por medio de refrigeración forzada a través de fluido de refrigeración.

3. Método como se describe en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está constituido de una ruptura acelerada de la escoria por medio de insuflación de un gas de reacción.

4. Método como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque el gas de reacción es un dióxido de carbono, mezclado o inyectado por separado con el fluido refrigerante .

5. Método como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está constituido de una ruptura acelerada de la escoria por medio del volteado o vibración de la masa de escoria misma.

6. Método como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica para la recuperación de escoria de cuchara de colada, material refractario de cuchara de colada, material refractario de artesa, material refractario de horno de arco eléctrico o polvos o finos u otro material de recuperación .

7. Material como se describe en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la ruptura acelerada de la escoria también se produce por medio del volteado de una rejilla a una rejilla adyacente que forma parte del mismo módulo.

8. Método como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la ruptura de la escoria se produce por medio de volteado de una rejilla a otra en el mismo módulo.

9. Método como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la ruptura acelerada de la escoria se produce por medio de vibración de por lo menos una rejilla de soporte.

10. Método como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la ruptura de la escoria se produce por medio de vibración o de por lo menos una rejilla en un ambiente y atmósfera controlados, que se obtiene, por ejemplo, con una insuflación de dióxido de carbono.

11. Método como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la rejilla metálica está equipada con puntas y aspas las cuales cortan directamente la superficie sólida de la masa de escoria.

12. Método como se describe en la reivindicación 11, caracterizado porque la rejilla metálica está equipada con un estarcido de desgaste sustituible fácilmente equipado con una abertura calibrada.

13. Aparato para la recuperación de la escoria de metalurgia secundaria de un horno para la producción de acero, el aparato comprende por lo menos un módulo el cual está constituido de por lo menos dos cajas metálicas cerradas colocadas en serie con divisiones de contención movibles, campanas de succión de los polvos y una banda transportadora común para las cajas.

14. Aparato como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque la caja está constituida por lo menos de una rejilla vibratoria o plegable, una tolva subyacente equipada con un sistema de extracción adecuado.

15. Aparato como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque está constituido de una serie de módulos.

16. Aparato como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque las divisiones de contención movibles se abren para permitir la carga de material que va a ser tratado, para voltear la masa de escoria que se va a tratar en la caja adyacente y para voltear el residuo de grumos metálicos al fin del tratamiento .

17. Aparato como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque la parte superior de la tolva está equipada con tubería para la inserción de fluido de refrigeración forzado.

18. Aparato como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque la parte inferior del cono de la tolva, están presentes termopares los cuales monitorean la temperatura de manera que se evita que se extraigan materiales a temperaturas excesivas.

19. Aparato como se describe en la reivindicación 18, caracterizado porque dichos termopares controlan la abertura de la compuerta de tolva o actúan directamente sobre la operación del vibroextractor.

20. Método para la recuperación y reciclado de residuos del procedimiento de producción de acero a un horno de arco eléctrico u otro procedimiento de escoria bajo metalurgia secundaria, el método comprende una etapa de recuperación de la escoria, una etapa de selección y recolección del material tratado, una etapa de inyección neumática del material tratado en un horno de arco eléctrico u otro proceso de escoria bajo metalurgia secundaria.

21. Método como se describe en la reivindicación 20, caracterizado porque la etapa de recuperación de la escoria se produce de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12.

22. Método como se describe en la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque la etapa de selección y recolección del material tratado está constituida de un procedimiento de desferrización y un procedimiento de cribado dimensional.

23. Método como se describe en la reivindicación 22, caracterizado porque el procedimiento de desferrización está constituido por la recuperación del hierro por medio de un separador de banda magnética.

24. Método como se describe en la reivindicación 22, caracterizado porque el procedimiento de cribado dimensional está constituido de un cribado con una criba vibratoria con una abertura que varía de 0 mm a 10 mm, preferiblemente 6 mm.

25. Aparato para la recuperación y reciclado de escoria de metalurgia secundaria o residuos de un proceso de producción de acero a un horno de arco eléctrico, el cual está constituido de: una instalación de recuperación de la escoria de metalurgia secundaria que se va a reciclar; una instalación de selección y recolección de la escoria de metalurgia secundaria que proviene de la recuperación; una instalación de inyección neumática del material tratado en el horno; un sistema de automatización del aparato; una instalación de succión y tratamiento de humos y polvo.

26. Aparato como se describe en la reivindicación 25, caracterizado porque está constituido de una instalación de recuperación de la escoria de metalurgia secundaria de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 19.

27. Aparato como se describe en la reivindicación 25, caracterizado porque está constituido de una instalación de selección y recolección de la escoria de metalurgia secundaria que proviene de la recuperación la cual tiene un dispositivo de desferrización y un dispositivo de cribado.

28. Aparato como se describe en la reivindicación 27, caracterizado porque el dispositivo de desferrización está constituido de un separador de banda magnética.

29. Aparato como se describe en la reivindicación 28, caracterizado porque el separador de banda magnética tiene imanes permanentes de ferrita.

30. Aparato como se describe en la reivindicación 27, caracterizado porque el dispositivo de cribado dimensional tiene una criba vibratoria con una abertura que varía de 0 mm a 10 mm, preferiblemente 6 mm, equipada con una tolva de descarga de material .

31. Aparato como se describe en la reivindicación 25, caracterizado porque la instalación para la inyección neumática del material tratado en el horno está constituida de un primer propelente de lanzamiento; una o más posibles bandejas de almacenamiento de almacenamiento intermedio acopladas a los mismos propelentes de inyección; por lo menos un inyector montado sobre el horno eléctrico; tubería de transporte que comprende soportes y piezas curvadas.

32. Aparato como se describe en la reivindicación 31, caracterizado porque por lo menos un inyector está constituido en el horno eléctrico el cual puede funcionar independientemente de los otros posibles inyectores.

33. Aparato como se describe en la reivindicación 25, caracterizado porque el sistema de automatización del aparato está constituido de un sistema de control electrónico compuesto de dos secciones separadas pero integradas, una sección de control y administración de la instalación de recuperación e instalación de selección y recolección de la escoria de metalurgia secundaria y una sección de control de administración del sistema de inyección de horno.