PT1439237E

PT1439237E - Processo de reciclagem de poeiras siderúrgicas e produto obtido com esse processo

Info

Publication number: PT1439237E
Application number: PT03380210T
Authority: PT
Inventors: Alberto Ugarte Bilbao
Original assignee: Oneder S A; Maria Jesus Sierra San Martin
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2007-10-29
Also published as: ES2212742B1; EP1439237B1; EP1439237A1; ES2212742A1; DE60314976D1; DE60314976T2; ATE367453T1; ES2298489T3

Description

PE1439237 1 DESCRIÇÃO "PROCESSO DE RECICLAGEM DE POEIRAS SIDERÚRGICAS E PRODUTO OBTIDO COM ESSE PROCESSO"

Actualmente o destino das poeiras procedentes dos sistemas de captação de fumos das Siderurgias de arco eléctrico, é o da sua inertização e armazenamento numa estação de tratamento controlado de inertes.

As disposições legais e as diferentes tendências industriais, bem como os custos de tratamentos alternativos, empurram para uma reciclagem destes materiais para os mesmos fornos que os produzem. É já conhecida a reciclagem da poeira siderúrgica (substancialmente óxidos) reintroduzindo-a, depois de tratada, no forno de arco eléctrico acompanhada com um redutor com base de carbono reduzido a partículas de modo que cada partícula de poeira siderúrgica e cada partícula de composto redutor rodeiam-se entre si mútua e espacialmente formando um sólido tenaz através de um aglomerante, sendo o sólido de forma e volume indeterminado como bolinhas, ovoides, prismas (briquetes) etc. É conhecido o seguinte procedimento: 2 ΡΕ1439237 a) a uma poeira siderúrgica cuja composição é: óxidos de ferro 20 - 50%; óxido de cálcio 2 -9 %; óxido de zinco 10 - 45 %; óxidos de chumbo 4 - 15 % e com partículas de tamanho inferior a 150 μ, é misturada numa misturadora de homogeneização; b) com um composto redutor de base carbono com uma pureza de carbono de 80 - 98 % e em partículas de tamanho inferior a 200 μ e c) com um polissacarídeo polimerizável de natureza aglomerante, estando presentes na mistura da misturadora e em peso o composto redutor com 12 - 20 %, o aglomerante com 1,5 - 4 % e o resto com poeira siderúrgica. O resultado final é um briquete. O contributo energético do composto redutor C servirá no forno para obter a vaporização do Zn e Pb e originar o complexo mecanismo físico-químico, sem a necessidade de roubar calor ao sistema, mas bem pelo contrário, dar energia ao forno.

Este procedimento e o briquete resultante apresentam alguns graves problemas. A densidade do aglomerante orgânico (polissacarídeo) é muito inferior à densidade da poeira siderúrgica pelo que a presença de aglomerante orgânico numa proporção em peso de 1,5 - 4% significa um grande volume, o que tem um efeito bastante prejudicial no 3 PE1439237 limitado volume do interior do forno ao que se destinam os briquetes.

Outro problema reside no penetrante cheiro do polissacarídeo-aglomerante que afecta tanto o procedimento como o briquete final já no seu armazenamento, manipulação ou destino final.

Outro problema está em que de acordo com o procedimento actualmente utilizado, o processo não se consegue fazer de forma continua, mas antes fabricado por lotes de briquetes, sendo todo o processo excessivamente longo.

Outro problema reside na falta de homogeneidade no briquete.

Todos estes problemas são resolvidos com as melhorias desenvolvidas nesta invenção.

Na invenção utiliza-se como aglomerante um poliálcool ou mistura de polialcoois polimerizáveis numa proporção em peso relativamente ao total de 0,03 - 0,07%, ou seja, entre 20 e 130 vezes menos que o proposto no procedimento conhecido e citado, o que origina um volume muito inferior ao utilizado actualmente. À misturadora acrescenta-se água que junto com o poliálcool forma uma película de gel sobre as partículas, 4 ΡΕ1439237 obtendo na sua polimerização a união das partículas do poeira siderúrgica através de uma finíssima película polimérica e conseguindo-se um briquete de menor volume e mais homogéneo do que o actualmente conhecido.

Na misturadora acelera-se a polimerização submetendo a mistura a uma temperatura de entre 30 - 70° C, com o qual se consegue diminuir o tempo do processo e o fabrico de briquetes pode ser um processo industrial contínuo e não um fabrico em lotes como antes.

Mediante a introdução do produto final (briquetes auto-redutores) no forno de aço consegue-se uma importante minimização do volume total de poeira, também este material obtido mediante a aplicação do procedimento pirometalúrgico descrito neste documento, tem umas características totalmente diferentes à poeira original e denominamo-los "óxidos Recumet" (óxidos procedentes da recuperação de metais). Este material, pelas suas características, é susceptível de ser utilizado como matéria-prima pela indústria metalúrgica de zinco e chumbo depois da aplicação de um processo hidrometalúrgico ou mineiro.

Para compreender melhor o objecto da presente invenção, é representado nos desenhos uma forma preferente de realização prática, susceptível de mudanças acessórias que não desvirtuem o seu fundamento. 5 ΡΕ1439237 A figura 1 é uma representação esquemática do procedimento já conhecido e com as soluções objecto da invenção.

Descreve-se de seguida um exemplo de realização prática do procedimento já conhecido e das soluções aportadas pela invenção.

De um forno de arco eléctrico (siderurgia) (1) soltam-se poeiras (2) procedentes dos sistemas de captação de fumos.

As referidas poeiras (2) têm de forma aproximada a seguinte composição em peso relativamente aos componentes mais significativos:

FeO + Fe2 03 20 - 50 %

CaO 2-9%

ZnO 10 - 45%

PbO 4 - 15 % dependendo de cada siderurgia. A poeira (2) é levada para um silo (3) onde sedimenta. O tamanho das partículas de poeira (2) é inferior a 150 μ e normalmente é inferior a 50 μ com uma densidade aparente (di) de 0,6 < di < 0,7 g/cm3. 6 ΡΕ1439237 0 bloco de análise (4) indicará o tamanho das partículas de poeira e a % de óxidos Fe.

Dispõe-se de uma tremonha com um redutor (5) de base carbono, por exemplo antracite, cock, etc. com 80 -98% de carbono. O objectivo é que as partículas de poeira siderúrgica (2) e as partículas de redutor (5) se rodeiem espacialmente e para isso o bloco de análise (4) dá instruções ao moinho (6) para que triture o produto redutor (5) a partículas de tamanho (1) 1 < 200 μ e preferentemente de tamanho semelhante às partículas de poeira siderúrgica (2) nesse momento do procedimento.

As funções do carbono do redutor (5) quando o produto final for introduzido no forno de arco eléctrico são as seguintes:

Considera-se que o carbono introduzido como redutor no produto final é consumido em primeiro lugar para extrair todo o oxigénio dos óxidos metálicos do referido produto, outra parte importante é consumida ao reduzir o C02 formado passando a CO e com o oxigénio em excesso que temos no forno enquanto fundimos, acabando por se queimar todo o gás formado e também com o oxigénio o resto do carbono aportado. Estas combustões são realizadas no meio da fusão das sucatas aportando-lhe calor. 7 ΡΕ1439237

Experimentalmente, e com as composições de poeira siderúrgica referidas, chegou-se à conclusão que o redutor (5) deve ser acrescentado numa proporção em peso de 12 - 20 O. "0 . 0 redutor (5) e a poeira siderúrgica (2) são misturados na misturadora (7) à qual se acrescenta um aglomerante (a) das partículas da poeira siderúrgica (2) e do redutor (5).

Este aglomerante (a) é de base polialcool e polimerizável, por exemplo um polissacarídeo, com capacidade de dar grande solidez ao produto final, facilita a sua manipulação sem se romper e não interfere negativamente no processo da siderurgia, por exemplo prefere-se que não contenha enxofre (S) ou fósforo (P).

Dado que o volume do briquete final é um factor determinante na utilização do mesmo, dispõe-se que a percentagem em peso do polialcool ou polialcoois que fazem de aglomerante seja de 0,03 - 0,07%. À mistura é acrescentada água. A mistura na misturadora (7) vai dando origem a bolinhas ou peletes (8) que vão aumentando de volume por acumulação de matéria quanto mais tempo (t) durar a homogeneização na misturadora (7). ΡΕ1439237

Se o produto final for requerido para a sua injecção na siderurgia (1) o tamanho (1) adequado dos referidos peletes é de 0,5 mm < 1 < 6 mm., pelo que a homogeneização na misturadora (7) terá uma duração de (t) 2 < t < 6 minutos. O interior da mistura (7) é submetido a uma temperatura de 30 - 70° C. Posteriormente é submetido a uma cura (11). O requerente considera mais conveniente obter como produto final uns briquetes (9) com um volume (V) de: 50 cm3 < V < 600 cm3, para o que procede a uma prensagem (12) da mistura procedente da misturadora (7) até conseguir que o produto tenha uma densidade (d): 2 < d < 3,3 g/cm3.

Obtida a referida densidade, o produto (9) com forma de briquete ou qualquer outra forma, é submetido a uma fase de cura (10) convencional de acordo com o aglomerante polimerizável utilizado. O briquete (10) estabilizado é introduzido na siderurgia (1) com resultados óptimos.

Exemplo:

Para o fabrico destes briquetes considerou-se a seguinte fórmula (sem incluir a água acrescentada):

Poeira siderúrgica 81,95%

Redutor 18 %

Polialcool 0, 05 o o ΡΕ1439237

Composição da poeira siderúrgica % (em peso).

FeO 9,00 Fe203 30,60

Si02 4,38 AI203 0,79

CaO 5,87 MgO 4,49 MnO 3,42 Ti02 0,07 P205 0,20 S 0,19 C 0, 73

Na20 2,00 K20 1,82

Cr203 0,48 NiO 0,04 CuO 0,30 ZnO 22,70 PbO 6,65 CdO 0,06 P.C. 11,04 tamanho de partículas (1): 30 < 1 < 70 μ Redutor

Poeira de cock com a granulometria média de (1): 1 ~ 60 μ para conseguir que as reacções de oxi-redução se desenvolvam à velocidade requerida. PE1439237 10

Cinzas 10 % Voláteis 1,3 % Carbono fixo 89,7 % S 0,65 %

Aglomerante.

Um polimerizável de base polialcool acomplexado. Resultados obtidos na siderurgia (1).

Sobre 1 Tns. de briquetes redutores Metais fundidos.

Recuperação total 250 Kgs./Tns. 91 % Fe 8,5 % Mn LO O % Resto

Metais volatizados.

Volatização de metais 196 Kgs./Tns 74,3 % Zn 25,2 % Pb 0,5 % Resto

Aprecia-se um contributo energético dos briquetes ao processo da siderurgia, comportando-se este contributo calórico como se fosse introduzido um isqueiro dentro do forno. 11 ΡΕ1439237

Devido à disposição espacial das partículas da poeira siderúrgica e de carbono redutor (rodeando-se entre si) a velocidade de reacção é multiplicativa e os produtos finais (briquetes) de tamanho muito superior aos pellets têm um tempo de redução semelhante no forno.

Ou seja consegue-se uma recuperação total de Fe da poeira, uma boa manipulação dos pellets e briquetes, e um bom equilíbrio energético quando se incorpora o produto final de novo no forno.

Lisboa, 17 de Outubro de 2007

Claims

PE1439237 1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de reciclagem de poeira siderúrgica, caracterizado por: a) a uma poeira siderúrgica composta por óxidos de ferro 20 - 50%; óxido de cálcio 2 -9 %; óxido de zinco 10 - 45 %; óxidos de chumbo 4 - 15 % e com partículas de tamanho inferior a 150 μ, ser misturada numa misturadora de homogeneização; b) com um composto redutor de base carbono com uma pureza de carbono de 80 - 98 % e em partículas de tamanho inferior a 200 μ e c) com um aglomerante à base de polialcool polimerizável e água estando presentes na mistura da misturadora e em peso o composto redutor com 12 - 20 %, o aglomerante com 0,03 -0,07 % e o resto com poeira siderúrgica.
2. Processo de reciclagem de poeira siderúrgica, segundo reivindicação anterior, caracterizado por a mistura se homogeneizar na misturadora durante 2 a 6 minutos, ser submetida a uma temperatura de 30 - 70° C, ser retirada em forma de bolinhas e se proceder à sua cura. 2 PE1439237
4. Processo de reciclagem de poeira siderúrgica, segundo reivindicação 1, caracterizado por as partículas do composto redutor serem de tamanho similar às partículas da poeira siderúrgica.
5. Processo de reciclagem de poeira siderúrgica, segundo reivindicação 1, caracterizado por o aglomerante orgânico ser polimerizável originando um polímero de natureza sólida.
6. Produto obtido com o processo das reivindicações anteriores, caracterizado por cada partícula de poeira siderúrgica e cada partícula de composto redutor se rodearem entre si mútua e espacialmente num sólido tenaz através de uma fina película de aglomerante polimerizado. Lisboa, 17 de Outubro de 2007