MXPA04001602A

MXPA04001602A - Sistema de recirculacion de material de elaboracion de acero.

Info

Publication number: MXPA04001602A
Application number: MXPA04001602A
Authority: MX
Inventors: B Kimmel Scott
Original assignee: Gallatin Steel Company
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2002-07-20
Publication date: 2005-03-07
Also published as: US20030015063A1; CA2459112A1; US20070256516A1; WO2003008651A1; EP2002023A1

Abstract

La presente invencion contempla materiales de elaboracion de acero de vuelta al procedimiento; las varias modalidades de la presente invencion incluyen metodos de preparar y fabricar materiales de procesamiento de acero que comprenden por lo menos materiales de elaboracion acero recirculado parcialmente; en una modalidad, el material de procesamiento de acero comprende un material seco despues de la combustion, el material de elaboracion de acero recirculado de un material espumador de escoria; en varias modalidades de la presente invencion, el material de elaboracion de acero recirculado puede tener el contenido de humedad eliminado y/o puede ser mezclado con otros materiales de procesamiento.

Description

WO 03/008651 Al IM III ¡i Curasen putetu (AM, A2, BY, KCr, K7, MD, RU, TJ, T ), For Mo-leuer codes and other abbre íalions, refir lo ¡he 'Quid- lioropean paient (AT, BE, EG, CH, CY, CZ, DE, DK, BE, anee Notes on Codes andÁbbrevíatioru" appearingat ihs begln- ES, H, FR. GB. GR, IE. IT, LU. MC, NL, PT, SE. SK, níflg of each regular issut ofike PCT Gazelte, TR). OAPI patent (BF, BJ, CF, CG, CI. CVf, GA, GN, GQ, GW, ML, MR. ts, SN, TD, G), Pubfched: — vüh irílernalional stiarch report 1 SISTEMA DE RECICLADO DE MATERIAL PARA ELABORAR ACERO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a materiales para procesar acero, métodos para preparar dichos materiales y métodos para elaborar acero utilizando dichos materiales. Los materiales y métodos de la presente invención permiten el uso o reciclado de material de productos secundarios derivados del hierro en la industria del acero.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la industria del acero, especialmente cuando se funden trozos de acero en un horno de arco eléctrico, el material de desecho sólido, comúnmente conocido como Material de vaciado de horno (FEM), es generado desde la cámara de vaciado de post-combustión. Normalmente, un sistema de vaciado es utilizado para conducir este material a una cavidad de almacenaje. El FEM, normalmente tiene un alto contenido de hierro (Fe). Una parte de este material, llamado material post-combustión (PCM) que comprende partículas que son demasiado pesadas o demasiado grandes para ser vaciadas a la cavidad de almacenaje. Dicho material puede ser alimentado por la fuerza de gravedad desde la cámara de combustión a una caja de separación o una distribución similar. Por consiguiente, el FEM es 2 generado desde la caja de separación de la cámara de post-combustión como PCM o es evacuado hacia la cavidad de almacenaje como polvo de la cavidad de almacenaje. El contenido de hierro de cualquier ubicación es normalmente de aproximadamente 40% por peso. Sin embargo, el contenido de hierro puede variar desde aproximadamente 20% hasta aproximadamente 75% por peso. Estos materiales también pueden tener aproximadamente del 15 al 25% de humedad por peso, aproximadamente 20% por peso de material similar del contenido en el material de esponja de escoria agregado actualmente al horno, y hasta aproximadamente 5% por peso de otros metales y óxidos. El material de esponja de escoria puede incluir óxidos de calcio y magnesio, hierro, carbón y/o manganeso. Los materiales de esponja de escoria originalmente son introducidos en el procedimiento para elaborar acero con el objeto de desarrollar una esponja de escoria que, entre otras cosas, crea un ambiente químico en una carga de acero, en donde puede ocurrir el intercambio de oxígeno y otros materiales no deseados en el acero. Sin embargo, debido a las temperaturas extremas, las diversas reacciones químicas y el vaciado ambiental necesario de gases del horno, algunos de los materiales de esponja de escoria son vaciados de forma indeseable dentro del canal o la cámara de vaciado. De manera similar, alguna porción del hierro en el acero y la escoria también pueden ser vaciados a la cámara. Estos materiales normalmente se aglomeran o de lo contrario, se combinan para crear polvo o partículas más grandes dentro de la cámara de vaciado. 3 La cámara de combustión o el conducto de la cámara de postcombustión se componen de un ensamble fabricado de acero que, con frecuencia es enfriado por agua. El agua que proviene del goteo, rocío o cualquier otra fuente puede desplazarse por fuerza de gravedad a través de la cámara de post-combustión y mojar el material de post-combustión. El material de post-combustión removido de la caja de separación, normalmente es almacenado en un patio exterior para su disposición posterior. Ya sea en la caja de separación o en el patio, el PCM puede absorber una gran cantidad de humedad desde la atmósfera, la lluvia y otras fuentes. El contenido de humedad del PCM mojado, normalmente está significativamente por encima del 2% y normalmente es mayor del 6% y, más típicamente, es de aproximadamente el 15 al 20% por peso. Sin embargo, algunos procedimientos pueden evitar la recogida de humedad, suministrando de esta manera, un PCM seco que contiene menos de aproximadamente 2% por peso de contenido de humedad. Normalmente, el PCM experimenta un costoso procedimiento de reclamación secundario para recuperar los metales pesados o es enviado a un área de desechos para su disposición. El uso de procedimientos de reclamación secundarios para recuperar los metales pesados generalmente es muy costoso. Actualmente, dichos procedimientos requieren de equipo costoso, manejo extenso del material y el uso de aditivos químicos. Después del procesamiento, el material aún puede no ser deseable para diversas aplicaciones. La Patente de E.U.A. 5,738,694 asignada a Ford, describe un 4 ejemplo de procesamiento secundario de un material similar. Ford, describe productos de desecho de materiales ricos en hierro, tales como polvo de horno de arco eléctrico, formados con una cubierta orgánica en formas discretas, tales como briquetas y/u otras formas sólidas. Las formas entonces pueden ser utilizadas en los procedimientos de elaboración de hierro y acero y pueden permitir la recuperación de hierro y metales pesados valiosos que se encuentran en el material de desecho. Algunos fabricantes han encontrado más económico enviar el PCM a las áreas de desechos. El costo de reclamar los metales pesados puede ser mucho mayor que el costo de depositarlos en el área de desechos y la disminución de la calidad del acero y la vida del horno es mucho mayor para justificar meramente reintroducir nuevamente el PCM al procedimiento. Otros materiales de desecho de derivados de hierro pueden ser generados a través del procedimiento de elaboración de acero. Como se planteó anteriormente, el polvo de cavidad de almacenaje, continuamente es elaborado en el procedimiento de elaboración de acero. Los fabricantes de acero continúan lidiando con los medios de procesamiento rentables, vendiendo o de otra manera, la eliminación del polvo de la cavidad de almacenaje. Los procedimientos secundarios en la elaboración de acero, también crean una cantidad significativa de materiales de desecho derivados del hierro, incluyendo por ejemplo, incrustaciones generadas en el vaciador o los rodillos de laminado. Otras fuentes de desechos de hierro incluyen la depuración del hierro generada por la recuperación de solución de los rodillos 5 en un laminador de rodillos en frío, la limpieza del acero en una línea de galvanizado u otros procedimientos de limpieza/terminado. Una fuente adicional de desechos de hierro es un óxido de hierro de alta pureza recuperado del líquido de limpieza utilizado en un procedimiento de desoxidación. Todas estas fuentes de productos secundarios de materiales de hierro le generan un dilema al fabricante de acero para tratar con los desechos de estos materiales.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En una modalidad, la presente invención se refiere a materiales para procesar acero. Los materiales para procesar acero comprenden un material post-combustión seco (PCM) y un material de esponja de escoria. En otra modalidad, la presente invención es dirigida a un método para preparar el material de procesamiento de acero. Los métodos comprenden la recuperación del PCM desde el procedimiento de fabricación de acero y secado del PCM. En una modalidad adicional, los métodos de preparación del material de procesamiento de acero comprenden la recuperación del PCM seco desde el procedimiento de fabricación de acero y el mezclado del PCM con un material de esponja de escoria. En otra modalidad, la invención es dirigida a métodos de fabricación de acero. Los métodos comprenden fundir una primera carga de acero, en donde la carga tiene una porción de acero líquido y una porción de 6 esponja de escoria. La fundición genera el PCM. El PCM es secado y agregado a una segunda carga de acero. Todavía en otra modalidad de la presente invención, un material de procesamiento de acero comprende un material reciclado y un material de esponja de escoria. Las ventajas y características de novedad de la presente invención serán evidentes para aquellos expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, la cual ilustra de manera simple diversos modos y ejemplos contemplados para llevar a cabo la presente invención. Como se puede observar, la presente invención tiene la capacidad de otros aspectos diferentes, todos ellos sin alejarse de la presente invención. Por consiguiente, la figura 1 y la descripción son ilustrativos de la naturaleza de la presente invención y no restrictivos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Aunque la especificación termina con las Reivindicaciones que señalan de manera particular y distintiva lo que reclama la presente invención, se considera que la misma se puede entender de mejor forma a partir de la siguiente descripción tomada en conjunto con la figura 1 anexa, en donde: La Figura 1 , ilustra una vista esquemática de una modalidad de ejemplo de una instalación de reclamo de PCM, de acuerdo con la presente invención. 7 DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ahora se puede hacer referencia detallada a diversas modalidades de ejemplo de la presente invención, algunas de las cuales, también están ilustradas en la figura 1 anexa. A lo largo de toda la especificación y las Reivindicaciones, todas las partes, fracciones y porcentajes están en medidas de peso, a menos que se especifique de otra forma. El material de desecho sólido, tal como el Material de vaciado de horno (FEM) es generado por el procedimiento de elaboración de acero. La presente invención contempla la remoción de una parte del contenido de humedad y/o de otra forma el reciclado del material FEM nuevamente en el procedimiento. El FEM normalmente es generado en la forma de partículas recolectadas desde una caja de separación, conocida como Material post-combustión (PCM), o polvo de la cavidad de almacenaje, como se describió anteriormente. Diferentes plantas o centros de operación en la industria del acero pueden usar diferentes términos o de otra manera al de partículas de la caja de separación o polvo de la cavidad de almacenaje, sin embargo, el término "material de vaciado de horno", como se usa en la presente invención debe de ser entendido para cubrir cualquier material derivado de hierro del vaciado de un horno de elaboración de acero. Dichos hornos pueden incluir un horno de oxígeno básico, un horno de arco eléctrico, un horno de desgasificación, o cualquier horno similar que produce material sólido a partir 8 de la cámara de vaciado. El material de elaboración de acero reciclado como el que utiliza la presente invención incluye además materiales de desechos sólidos derivados hierro, tales como hierro depurado, escoria, oxido de hierro de líquido de limpieza u otros materiales de fabricación de acero similares, como es sabido por aquellos expertos en la materia. Si el PCM es dirigido nuevamente al procedimiento de fabricación de acero, pueden ocurrir diversos problemas, por ejemplo, la humedad es separada dentro de los componentes elementales (H2 y 02). El exceso de hidrógeno en el acero disminuir perder sus propiedades de fundición e incrementar la porosidad del acero. El incremento de oxígeno, aumenta tanto el tiempo de fundición por lo que requiere más energía para la carga, así como produce acero "sucio". Las reacciones tanto del hidrógeno como del oxígeno, también pueden producir un detrimento de la vida del horno. Adicionalmente, los costos del proceso pueden también ser incurridos, por ejemplo, mediante el incremento del costo y tiempo en una instalación de tratamiento, tal como un horno de cuchara. Además, la sola humedad puede causar una preocupación por la seguridad si el PCM es sumergido en acero líquido debido la expansión de humedad, procedente del agua a vapor, que puede producir una explosión. Introduciendo el PCM nuevamente al procedimiento, también puede producir que las características de la espuma de escoria del horno sean modificadas debido a que la humedad del PCM disminuye la eficacia de la espuma de escoria. Las reacciones químicas entre el acero y escoria 9 pueden ser disminuidas y puede provocar que la esponja cubra de manera pobre el acero. La recuperación de nitrógeno también puede aumentar como una cobertura pobre de la esponja de escoria que permite al aire ponerse en contacto con el acero líquido. En una modalidad de la presente invención, el PCM mojado generalmente es aproximadamente del 15 al 25% por peso de contenido de agua, que es obtenida del horno de elaboración de acero, por ejemplo, en forma de partículas desde una caja de separación. El PCM mojado es secado para remover por lo menos una porción de la humedad. Por ejemplo, en una modalidad, el PCM es secado por aire para lograr aproximadamente del 6 al 15% por peso de contenido de agua. El PCM puede ser clasificado para facilitar el secado adicional, otro procedimiento, o el uso posterior del material. En una modalidad, la clasificación se realiza mediante cribado para obtener una o más fracciones del tamaño promedio de partículas deseado. En una modalidad adicional, el PCM es clasificado para obtener una fracción que tiene un tamaño de partícula máximo, por ejemplo, de aproximadamente 2.5 cm, más específicamente de aproximadamente 2 cm, aún más específicamente de aproximadamente 0.8 cm. El material clasificado puede entonces ser sometido a procesamiento adicional, y en una modalidad es secado adicionalmente para obtener aproximadamente el 2% por peso de contenido de agua. El PCM, ahora llamado PCM seco, puede ser introducido nuevamente al procedimiento de elaboración de acero. Por ejemplo, el PCM seco puede ser agregado cargando compartimentos, cargado directo o de 10 contrario introduciéndolo nuevamente en el procedimiento de elaboración de acero utilizando técnicas conocidas para aquellos expertos en la materia. El secado adicional, se puede lograr utilizando cualesquiera aparatos o métodos conocidos en la materia. Por ejemplo, el secado se puede realizar utilizando un secador giratorio, común en la industria del acero, o utilizando un secador de taladro de tornillo. El secador de taladro de tornillo puede calentar el PCM mediante, por ejemplo, calentadores de inducción, calentadores de gas u otros sistemas de calentamiento similares. El uso de un secador de taladro de tornillo puede ser benéfico, ya que un taladro es relativamente económico comparado con un secador giratorio, el secador de taladro de tornillo puede ser instalado en un espacio relativamente pequeño, y el tiempo de instalación de un secador de taladro de tornillo puede llevarse una cuantas semanas en comparación con el período de varios meses necesarios para instalar un secador giratorio. Un taladro de tomillo con un secador de inducción u otro tipo de secador activado eléctricamente también puede ser más amigable para el ambiente en comparación con un secador giratorio, tal como uno que requiere gas natural o aceite combustible o uno que tiene un depósito de líquido. El secador de inducción, generalmente no necesita tiempo de precalentado, no emite gases peligrosos tal como NOX, y permite un control de temperatura seguro. Entre más seguro es el control de temperatura, es menor la probabilidad del desarrollo de gases desde el material que está siendo secado. Por lo tanto, el secador de taladro de tomillo también puede ser útil en los casos en que las condiciones ambientales 11 necesitan el control seguro, tal como en donde un incremento de gases es inaceptable y/o puede complicar las emisiones permitidas. Sin embargo, el secador giratorio puede operar de manera más eficiente. Si el tiempo y el espacio no son críticos, un secador giratorio podría ser ventajoso. El paso de clasificación que precedente al secado mecánico puede variar de acuerdo con tipo de secador, es decir, el grado o tipo de aglomeración o de lo contrario, combinadas las propiedades de fundición del material, y/o la contaminación del material. La contaminación puede ocurrir, por ejemplo, en donde grandes piezas de desechos se mezclan con el PCM, debido a que los desechos y el PCM con frecuencia son almacenados adyacentes entre sí. Dicho escombro podría dañar un secador o limitar el uso posterior del PCM. En una modalidad que utiliza un secador giratorio, la clasificación delantera de un secador giratorio puede necesitar únicamente ser un tamaño de partículas de aproximadamente 8 cm, o la clasificación puede incluso ser eliminada. Sin embargo, una modalidad que utiliza un taladro de tornillo puede requerir cribado o clasificación, por ejemplo, para un tamaño de partícula máximo de aproximadamente 2 cm o menor. Se contemplan otras modalidades en donde no es requerido ningún paso de cribado debido al pequeño tamaño de las partículas inherente y la ausencia de contaminación. En algunos procedimientos de elaboración de acero, el PCM puede permanecer seco a lo largo de su generación y recuperación. Sin embargo aún sin el problema de contenido de humedad, agregar el PCM 12 nuevamente al procedimiento de elaboración de acero puede ser difícil. Por ejemplo, inyectar el PCM puede ser difícil debido al tamaño limitado de una pistola de inyección en comparación con el tamaño de algunas partículas PCM y otros desechos metálicos, los cuales puede tender a mezclarse con el PCM. Así mismo, el PCM inyectado puede remover los materiales de esponja de escoria inhibiendo las reacciones químicas necesarias entre el acero y la escoria. Las modalidades adicionales pueden incluir el PCM que ha absorbido humedad y está por debajo del 2% de contenido de humedad en la caja de separación. Dicho "PCM seco" no necesita experimentar un procedimiento de secado adicional y puede ser cribado y/o mezclado con materiales de esponja de escoria por inyección dentro del procedimiento de elaboración de acero, como se planteará más adelante. De acuerdo con otras modalidades de la presente invención, el PCM seco puede ser clasificado adicionalmente. Este puede incluir cribado para proporcionar un tamaño que no bloqueará u obstruirá una pistola de inyección como la que es comúnmente utilizada para agregar el material de esponja de escoria en un horno de arco eléctrico. El cribado puede ser de aproximadamente 0.8 cm, es decir, para el tamaño del material de esponja de escoria. Una vez que el PCM es del tamaño de aproximadamente 0.8 cm, éste puede proceder, por ejemplo, a través de un elevador de cubo, dentro del primer contenedor, tal como un silo. Una vez en el primer contenedor, el PCM puede ser descargado dentro de un segundo contenedor, tal como un súper 13 saco o un autocamión. El PCM puede ser mezclado al mismo tiempo con el material de esponja de escoria para elaborar un material de esponja de escoria modificado. El material de esponja de escoria modificado puede ser agregado dentro de la parte superior de un horno de arco, normalmente mediante una pistola de inyección, para crear una escoria de esponja en la parte superior del baño derretido de acero. En una modalidad de la presente invención, el material de esponja de escoria modificado es inyectado después de que la escoria se ha hecho esponja en una carga de acero. Dicha modalidad, normalmente tiene un ambiente que es lo suficientemente caliente y rico en oxígeno para producir que los materiales generalmente endotérmicos en el PCM se vuelvan exotérmicos, generando de esta forma calor y reduciendo el consumo de energía. El oxígeno puede crear energía, por ejemplo, mediante la oxidación de alguna parte de hierro en el PCM. La alta temperatura puede también fundir el hierro del PCM. Adicionalmente, tanto el carbón del material de esponja de escoria como otros metales en el PCM, pueden reducir el hierro oxidado, permitiendo además la recuperación del hierro dentro del acero líquido. Dichas reacciones de oxidación y reducción son conocidas por aquellos expertos en la materia y pueden ser revisadas mediante las ecuaciones y diagramas de energía libre de Gibb. Un ejemplo de la generación de calor y reducción de energía será planteado más adelante. Un material de esponja de escoria típico puede consistir de aproximadamente 90% de carbón mineral y aproximadamente 10% de piedra 14 dolomítica. En una modalidad de la presente invención, un material de esponja de escoria modificado, esto es, un material de esponja de escoria con el PCM agregado, puede comprender aproximadamente de 10 a 20% de PCM, aproximadamente de 70 a 80% de carbón mineral y aproximadamente de 8 a 12% de piedra dolomítica. Sin embargo, de acuerdo con los principios de la presente invención, un material de esponja de escoria modificado puede comprender desde aproximadamente 0% hasta aproximadamente 30% por peso de PCM, y se comportándose de manera eficiente en el procedimiento de fabricación de acero. En las modalidades adicionales, otros materiales de esponja de escoria, tales como cualquier otro carbón mineral y/o productos de sulfuro inferior, y/o materiales que incluyen óxidos de calcio y magnesio, hierro, carbón mineral y manganeso, como son conocidos por los expertos en la material, pueden ser mezclados con el PCM. La Figura 1, ¡lustra una modalidad de ejemplo de una instalación 30 para el procesamiento del PCM de acuerdo con la presente invención. La instalación 30 incluye un primer surtidor receptor 40 para cargar el PCM generado por el procedimiento de elaboración de acero. El material puede ser procesado desde el primer surtidor receptor 40 a una primera criba 42. En una modalidad, la primera criba 42 comprende una criba escalpada de cubierta doble de 150 cm. La primera criba 42, criba el PCM para obtener una fracción que tienen un tamaño de partícula máximo, por ejemplo de aproximadamente 2 cm. La fracción de PCM cribada del tamaño deseado es 15 suministrada por medio de una banda transportadora de descarga 44 a una primera fracción de criba o un depósito de reserva 46. el material demasiado grande que será cribado por la primera criba 42 puede ser colocado en un depósito de descarga, por ejemplo, en un depósito de descarga "por encima" cribado 70, o de lo contrario procesado para reducir su tamaño o ser eliminado. El material de la primera fracción cribada del depósito de descarga 46 es transportado, por ejemplo mediante un cargador de extremo frontal, una banda transportadora o similares a un segundo surtidor receptor 50. El PCM es alimentado a continuación desde el segundo surtidor receptor 50 al taladro de tornillo 52. El taladro de tornillo 52 puede ser un taladro de tornillo calentado, escurrido, en ciertas modalidades. Por ejemplo, el taladro de tornillo puede incluir calentadores de inducción para calentar el PCM y evaporar el contenido de agua del material. En una modalidad, el PCM es calentado para reducir el contenido de agua a menos de aproximadamente 2%. En otras modalidades de la presente invención, el taladro de tornillo 52 puede ser reemplazado por un secador giratorio convencional, o cualquier otro secador efectivo para reducir el contenido de agua del PCM. Al salir del taladro de tornillo 52, el material es transportado por la banda transportadora de alimentación 54 a una segunda criba 56. En una modalidad, la segunda criba 56 comprende una criba escalpada de una sola cubierta de 120 x 240 cm. La segunda criba 56 criba el PCM para obtener una fracción que tiene un tamaño de partícula máximo de 0.5 cm. La fracción de PCM cribado es transportada, por ejemplo, por un elevador de cubo 58 a 16 un primer silo de almacenaje 60. En la modalidad de la Figura 1 , un segundo silo de almacenaje 62 es adyacente al silo de almacenaje 60. El segundo silo de almacenaje 62 puede contener cualquiera de una variedad de materiales de esponja de escoria tal como carbón mineral antracítico, hulla o cualquier otro carbón y/o cualquier otro producto de sulfuro inferior conocido por aquellos expertos en la materia para ser utilizado en un procedimiento de elaboración de acero. El material de esponja de escoria puede incluir adicionalmente materiales tales como dolomita o minerales. Además, los dos silos de almacenaje pueden tener un solo surtidor de descarga (no mostrado). El surtidor de descarga único puede permitir el mezclado de dos materiales concurrentes con adición de materiales a un contenedor tal como un camión de carga. Otras fuentes de material de desecho altamente derivados del hierro pueden ser reciclados de manera similar. Tales materiales incluyen polvo de cavidad de almacenaje, incrustaciones y hierro depurado. En las modalidades alternativas, los materiales de desecho de acero altamente relacionados con hierro pueden ser almacenados en un solo silo, en combinaciones de silos, o cada uno en silos individuales. En una modalidad de la presente invención, el polvo de la cavidad de almacenaje es almacenado en un silo de almacenaje similar al del PCM. El polvo de la cavidad de almacenaje es mezclado directamente con el material de esponja de escoria. Un solo surtidor de descarga puede permitir también la mezcla del polvo de la cavidad de almacenaje con el material de esponja de escoria al mismo tiempo 17 que son agregados ios materiales al camión de carga. Debido a que el polvo de la cavidad de almacenaje típicamente tiene un contenido de humedad que es menor del 2%, normalmente no es necesario un procedimiento de secado. También, debido a que el polvo de la cavidad de almacenaje usualmente es de tamaño pequeño, menos de 0.8 cm, y es normalmente limpio o libre de otros contaminantes (más grandes), no necesita ser almacenado. Sin embargo, el polvo de la cavidad de almacenaje debe tener un alto contenido de humedad mayor de aproximadamente 2% o estar aglomerado en un tamaño de partícula demasiado grande para el procedimiento de inyección, secado y/o cribado, como se describió anteriormente para el PCM, también puede ser utilizado. Las incrustaciones, conforme son generadas a partir del procedimiento para elaborar acero, tal como las incrustaciones del vaciador o las incrustaciones del molino, pueden ser tratadas de manera similar. Sin embargo, debido a que dichas incrustaciones pueden tener una concentración más alta de contenido de óxido de hierro, la concentración de las incrustaciones al material de esponja de escoria puede ser ajustada. También, la incrustación es normalmente alta en contenido de humedad. La incrustación con alto contenido de humedad puede ser secada como se describió anteriormente con respecto al PCM. Esto es, la incrustación puede ser secada, por ejemplo, mediante un secador giratorio o un secador de taladro de tornillo hasta aproximadamente 2% por peso o de menor contenido de agua. Adicionalmente, la incrustación puede ser cribada antes y después 18 del secado como sea necesario para alcanzar el tamaño de partículas planteado anteriormente. A partir de la inyección, la incrustación contenida en el material de esponja de escoria modificado y la escoria de alta temperatura podría posiblemente volverse exotérmica debido a que el Fe305 será oxidado a Fe203. Otros materiales derivados de hierro, tales como aquellos generados por los procedimientos de terminado de acero frío, también pueden ser mezclados con material de esponja de escoria para proporcionar un material de procesamiento de acero. Por ejemplo, también pueden ser utilizado el hierro depurado recuperado a partir de la solución fría del molino giratorio o la solución templada del molino giratorio o a partir de los procedimientos de limpieza, tales como procedimientos de limpieza en línea de galvanizado. Nuevamente, estos materiales pueden estar mojados o ser de un tamaño lo suficientemente grande para que el secado y/o cribado pueda ser necesario. Los procedimientos de secado, cribado y/o mezclado, pueden ser utilizados como se planteó anteriormente. Estos materiales son normalmente de alto contenido de Fe y puede comportarse de manera similar al PCM en el sentido de que la oxidación del hierro es una reacción exotérmica. También, un óxido de hierro de pureza relativamente alta puede ser recuperado a partir del líquido de limpieza utilizado. Sin embargo, este material posiblemente ya ha sido secado por un asador, se puede humedecer o de lo contrario incrementar su contenido de humedad. Este material, también puede ser cribado, secado y/o mezclado de acuerdo con los métodos 19 planteados anteriormente para ser utilizados con el PCM. Dependiendo de los materiales de óxido de hierro particulares disponibles, podría ocurrir una reacción exotérmica con escoria de alta temperatura. Una comparación de ejemplo de la hornada recuperada por un PCM cargado en los cubos de carga, secado y mezclado de PCM con los materiales de esponja de escoria se planteará a continuación. Aproximadamente, se cargan 450 kg de PCM en los cubos de carga en una carga de acero de 2 toneladas (180,000 kg). El nitrógeno se incrementa en el acero a 15 partes por millón (PPM). Además, cuando el PCM es cargado directamente en el cubo, la energía por tonelada de retazos (KWH/ton ó J/kg) se incrementa por aproximadamente 37 KWH/ton (147,000 J/kg). Sin embargo, cuando el PCM es secado y mezclado con el material de esponja de escoria en una cantidad de aproximadamente 95% por peso de material de esponja de escoria y 5% por peso de PCM, no se observa el incremento en KWH y el KWH realmente parece disminuir. Esto puede ser debido a la oxidación el hierro y el manganeso. Además, no se incrementó el nitrógeno en el acero y el FeO por ciento por peso en la escoria no se incrementó. En este ejemplo, el PCM secado y mezclado contiene aproximadamente 45% por peso de hierro y aproximadamente .7% por peso de manganeso. Esto es equivalente a aproximadamente 65 kg de hierro y 2.5 kg de manganeso. Los 65 kg de hierro, cuando se oxidan durante el procedimiento de fundición a una temperatura de aproximadamente 24°C a 1600°C podrían crear aproximadamente 85 kilovatio-hora (300 mega-joules), 20 si se hacen reaccionar al 100% hasta ser completado. Sin embargo, únicamente a una reacción del 50%, se producirían 43 kilovatio-hora( 150 mega-joules). De manera similar, 2.5 kg de manganeso hecho reaccionar con oxígeno a una temperatura de 24°C a 1600°C genera aproximadamente 5 KWH (18 mega-joules), cuando se hace reaccionar completamente o 2.5 KWH (75 mega-joules cuando se hace reaccionar al 50%. En la comparación de ejemplo, la hornada de carga recubierta de PCM incrementa tanto el uso de energía como el tiempo necesario para fundir una carga. Estos factores, junto con la posible calidad disminuida en el acero, hacen la recarga del PCM directamente muy costosa, especialmente cuando considera que el PCM recientemente recuperado puede incrementar el uso de energía en aproximadamente 8%. De manera alternativa, el PCM seco y mezclado puede disminuir el uso de energía en aproximadamente 10%. Las modalidades adicionales de la presente invención están dirigidas a métodos de fabricación de acero. En una modalidad de este método, una primera carga de acero es fundida. Un material de esponja de escoria también puede ser agregado a la carga. Una porción de acero líquido y una porción de esponja de escoria son desarrolladas. La fundición de la carga desarrolla, tanto alguna parte del acero como la esponja de escoria como materiales de vaciado del horno. Los materiales de vaciado del horno pueden ser vaciados hacia la cavidad de almacenaje. Algunos de los materiales (PCM) pueden ser demasiado pesados o grandes o pueden ser lavados lejos de la expulsión por un chorro de agua y pueden no ser vaciados 21 a la cavidad de almacenaje. Normalmente, es proporcionada una caja de separación para acumular estos materiales. En una modalidad de este método, el PCM se puede mojar a partir de goteo, el rocío, la lluvia o cualquier otra fuente interna o externa al conducto de vaciado o a la caja de separación. Por lo tanto el PCM puede requerir ser secado de acuerdo con los métodos planteados anteriormente. El secado se puede lograr mediante un taladro de tornillo, un secador giratorio, o similares. En otras modalidades alternativas, el PCM podría no estar mojado, teniendo un contenido de humedad menor de aproximadamente 2% por peso, y puede proceder directamente a los pasos de procesamiento adicionales. Un método de clasificación del PCM antes del secado, tal como se planteó anteriormente, puede ser utilizado para el tamaño adecuado de partículas para el procedimiento de secado. Un método de clasificación adicional antes del almacenaje, mezclado o inyección del PCM puede ser utilizado como se planteó anteriormente. Una vez secado y clasificado como es necesario, el PCM es agregado a una segunda carga de acero. El PCM puede ser agregado por inyección con una pistola de inyección o mezclado con otro material tal como un material de esponja de escoria y entonces ser inyectado o agregado a la hornada. Conforme el PCM experimenta el proceso de repeticiones múltiples de ser generado, recuperado y agregado nuevamente al procedimiento de fabricación de acero, puede ocurrir un aumento en el PCM 22 de metales pesados tales como zinc y plomo. En una modalidad elaborada de acuerdo con la presente invención, un punto de límite o ajuste, tal como 0.0010% por peso de plomo, es ajustado para una concentración de metal pesado en el PCM. Una vez que se cumple ese límite, el PCM es removido del proceso de repetición. Por ejemplo, un productor de acero limpio puede generar PCM que tiene metales pesados muy por debajo de un umbral como está establecido por la regulación o el productor. Cada vez que el PCM es agregado nuevamente a una carga y es recuperado nuevamente, la concentración de estos metales pesados se incrementa. Conforme la concentración de los metales pesados en el PCM se incrementa hasta el punto de ajuste, normalmente menor al del umbral, el PCM puede ser removido desde el procedimiento de repetición y enviado a un procedimiento de reclamación. Los metales pesados más concentrados pueden compensar el costo de reclamación, deben mejorar la eficiencia del procedimiento de reclamación y pueden reducir la necesidad de los productores de acero de un área de desechos del PCM. Sin embargo, en una modalidad adicional, el PCM con una concentración alta de metales pesados puede ser enviado a un área de desechos. Las modalidades similares pueden ser mantenidas para el polvo de la cavidad de almacenaje de cualquier otro material derivado del hierro. Algunas de las características benéficas de la presente invención pueden incluir una producción incrementada de acero líquido, costo disminuido de energía, requerimientos reducidos de área de desechos, y 23 embarque o manejo disminuido de material de desecho. Por lo tanto, la presente invención tanto disminuye el costo para la industria del acero como mejora el ambiente. Habiendo mostrado y descrito las modalidades preferidas de la presente invención, las adaptaciones adicionales al sistema de reciclado del material post-combustión de la presente invención como se describen en la presente descripción pueden ser logradas mediante las modificaciones adecuadas hechas por una persona ordinariamente experta en la materia sin alejarse del alcance de la presente invención. Varias de estas modificaciones y alternativas potenciales han sido mencionadas, y otras pueden ser evidentes para aquellos expertos en la materia. Por ejemplo, aunque las modalidades de ejemplo del sistema y procedimiento inventivos han sido planteadas con propósitos ilustrativos, se debe entender que los elementos descritos, constantemente pueden ser actualizados y aprobados por los avances tecnológicos. De manera similar, como se describió, el procedimiento de la presente invención podría ser aplicado con cualquier material de desecho de procesamiento de acero, substancialmente relacionados con hierro. Por consiguiente, el alcance de la presente invención debe ser considerado en términos de las siguientes Reivindicaciones y se entenderá que no se limitarán a los detalles de los pasos de estructura, operación o procesamiento como se mostró y describió en esta especificación y la figura 1.

Claims

24 NOVEDAD PE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un material de procesamiento de acero que comprende: (a) material seco post-combustión (PCM), y (b) material de esponja de escoria.

2. - El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizado además porque el material de esponja de escoria comprende aproximadamente 90% de carbón mineral y aproximadamente 10% de piedra dolomítica.

3. - El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende aproximadamente 5% hasta aproximadamente 30% del PCM seco.

4. - El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizado además porque el PCM seco comprende menos de aproximadamente 2% de agua.

5. - El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación , caracterizado además porque el PCM seco es de un tamaño de partícula inyectable, tiene un tamaño de partícula promedio suficientemente pequeño para permitir la inyección del PCM en la carga de acero. 25

6. - El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado además porque el PCM seco tiene una partícula máxima no mayor de aproximadamente 0.8 cm.

7. - El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizado además porque el PCM seco comprende aproximadamente 30% hasta aproximadamente 55% de Fe.

8. - Un método para preparar un material de procesamiento de acero que comprende: (a) recuperar el material post-combustión (PCM) de un procedimiento de elaboración de acero; y (b) secar el PCM.

9.- El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque el secado es realizado en un secador de taladro de tornillo.

10. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 9, caracterizado además porque el secador de taladro de tornillo comprende un calentador de inducción.

11. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 9, caracterizado además porque comprende clasificar el PCM para obtener una fracción que tiene un tamaño de partícula promedio que puede ser procesada por un taladro de tornillo antes del secado.

12. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 11 , caracterizado además 26 porque el PCM es clasificado para obtener una fracción que tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 2 cm.

13. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque el secado se realiza en un secador giratorio.

14. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque el secado del PCM comprende el secado de PCM no mayor de aproximadamente 2% de contenido de agua.

15.- El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque el secado del PCM comprende secado por aire del PCM para lograr aproximadamente 6% hasta aproximadamente 8% de contenido de agua.

16. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque comprende adicionalmente la clasificación del PCM para obtener una fracción que tiene un tamaño de partícula promedio que se puede procesar mediante una pistola de inyección.

17. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 16, caracterizado además porque el PCM es clasificado para obtener una fracción que tiene un tamaño de partícula máximo de aproximadamente 0.8 cm. 27

18.- El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque comprende adicionalmente la transportación del PCM seco a un primer contenedor.

19.- El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizado además porque comprende adicionalmente mezclar el PCM seco con un material de esponja de escoria.

20. - El método de preparación de un material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 19, caracterizado además porque la mezcla se realiza mediante la adhesión de PCM seco y el material de esponja de escoria al mismo tiempo dentro del contenedor

21. - Un método de preparación de un material de procesamiento de acero que comprende: (a) recuperar material post-combustión seco (PCM) de un procesamiento de fabricación de acero; y (b) mezclar el PCM con un material de esponja de escoria.

22. - Un método para fabricar acero que comprende: (a) fundir una primera carga de acero que comprende una porción de acero líquido y una esponja de escoria en donde la fundición genera un material post-combustión (PCM); (b) secar el PCM; y (c) agregar el PCM seco en una segunda carga de acero. 28

23. - El método de fabricación de acero de conformidad con la Reivindicación 22, caracterizado además porque el PCM es recuperado de la primera carga.

24. - El método de fabricación de acero de conformidad con la Reivindicación 22, caracterizado además porque comprende adicionalmente mezclar el PCM seco con un material de esponja de escoria antes de ser agregado el PCM a la segunda carga de acero.

25. - El método de fabricación de acero de conformidad con la Reivindicación 23, caracterizado además porque agregar el PCM seco en la segunda carga de acero comprende inyectar el PCM seco con una pistola de inyección.

26. - Un material de procesamiento de acero que comprende: (a) un material de elaboración de acero reciclado seco; y (b) un material de esponja de escoria.

27.- El material de procesamiento de acero de conformidad con la Reivindicación 26, caracterizado además porque el material de elaboración de acero reciclado es material post-combustión, polvo de cavidad de almacenaje, incrustación, o partículas de hierro o hierro depurado.