BRPI0609774A2

BRPI0609774A2 - métodos para processar um pó de forno de aço e material contendo ferro e metais voláteis, e para operar um forno de indução a canal

Info

Publication number: BRPI0609774A2
Application number: BRPI0609774-0A
Authority: BR
Inventors: James E Bratina; Kim M Lenti
Original assignee: James E Bratina; Kim M Lenti
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-10-18
Also published as: US7513929B2; US20070062330A1; AU2006232236B2; WO2006107715A3; KR20080011157A; CA2603121A1; AU2006232236A1; JP2008534785A; MX2007012199A; CN101203619B; WO2006107715A2; CN101203619A; TR200706651T1; EP1863943A4; RU2407812C2; ZA200708298B; RU2007140398A; TW200702442A; UA90139C2; EP1863943A2

Abstract

MéTODOS PARA PROCESSAR UM Pó DE FORNO DE AçO E MATERIAL CONTENDO FERRO E METAIS VOLáTEIS, E PARA OPERAR UM FORNO DE INDUçãO A CANAL. Um método para operar um forno de indução a canal, para receber pó de forno de arco elétrico (EAF), lama/pó de forno de oxigênio básico e/ou outros metais de ferro e voláteis, contendo materiais como uma corrente de alimentação em uma base em batelada, contínua ou semi- ontínua, junto com uma alimentação de material contendo ferro e, a partir daí, produzir um produto metal quente contendo ferro ou ferro gusa, enquanto recuperando o valor do ferro dos materiais de alimentação e recuperando componentes metálicos voláteis, contidos nos materiais de alimentação.

Description

"MÉTODOS PARA PROCESSAR UM PÓ DE FORNO DE AÇO E MATERIAL CONTENDO FERRO E METAIS VOLÁTEIS, E PARA OPERAR UM FORNO DE INDUÇÃO A CANAL"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a métodos e processos para processar materiais residuais, tais como pó de forno de arco elétrico (EAF), lama de forno de oxigênio básico, incrustações moídas, lama/pó de galvanização, baterias e outros materiais, enquanto produzindo produtos metálicos e recuperando ferro e metais voláteis. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a métodos e processo para processar materiais residuais, que envolvam a separação de metais voláteis, escória e ferro em uma maneira eficiente em energia.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Há muitos materiais residuais que são gerados durante a produção de aço e em outros processos de manufatura. Durante a produção do aço, pó de forno de arco elétrico (EAF) e pó/lama de forno de oxigênio básico são capturados e coletados para descarte ou reciclagem.

Os componentes principais destes pós são ferro (até 60 % em peso) e zinco (até 30 % em peso), usualmente na forma de óxido. Além disso, estes pós contêm menores quantidades de cálcio, magnésio, manganês, cloreto, chumbo, cádmio e outros elementos traço. A indústria do aço gera cerca de 30 a 40 libras (14 a 18 kg) destes tipos de pó para cada tonelada (0,907 t) de aço produzida nas instalações de produção de aço. A geração estimada destes pós nos Estados Unidos em 1997 foi excedente a um milhão de tons (907.000 toneladas métricas), com quase metade disso sendo descartado em aterros.

O pó do EAF é um refugo perigoso (K061) listado sob os regulamentos ambientais dos Estados Unidos. Sob este programa regulador, o pó de EAF é sujeito a manutenção de registro específico, exigências de manuseio e custos de processamento quando é reciclado ou descartado. A lama/pó do BOF não é um refugo perigoso listado, porém a falta de adequadas opções de reutilização resulta em uma grande quantidade deste material sendo descartada em aterros.

Tanto o pó de EAF como a lama/pó de BOF contêm quantidades significativas de ferro que tornam estes materiais valiosos para uso diretamente em processos de produção de aço, como um substituto para outros materiais contendo ferro, tais como aços em sucata, metal quente, pó de sínter e outros óxidos de ferro presentes nas instalações de produção de aço. Além disso, o pó de EAF também contém significativas quantidades de zinco, que o torna valioso como uma alimentação para processos de manufatura de zinco. A lama/pó de BOF contém menores quantidades de zinco, porém o zinco presente pode ser recuperado para reutilização como um produto de zinco.

Os presentes métodos para manusear pó EAF incluem processá-lo em fornos Waelz, fornos de lar rotativo e processos de reator de chama para recuperar zinco. O pó de EAF é também submetido a processos de estabilização, seguidos por descarte em aterro. Uma pequena quantidade de lama/pó de BOF é retornada para o processo de produção de aço BOF em alguns locais e parte é reciclada de outras maneiras, porém um grande volume é descartado como um material refugo em aterros.

Genericamente, pode ser econômico submeter o pó de EAF, tendo um alto teor de zinco, aos existentes procedimentos de recuperação de zinco e remeter o pó de EAF, tendo um baixo teor de zinco, para os aterros para descarte como um refugo. Uma vez que o metal produzido a quente é a única fonte de energia em instalações de BOF, somente uma limitada quantidade (aproximadamente 20% da taxa total de produção de aço) de sucatas e outros materiais de alimentação sólidos, que requerem energia para seu uso no processo de BOF, pode ser adicionada à mistura de carga. Isto limita a quantidade de lama/pó de BOF que pode ser retornada para o processo de produção de aço BOF. Como resultado, alguma parte da lama/pó BOF é usualmente remetida para aterros para descarte.

Outros métodos de processamento para recuperar zinco e/ou ferro de pó de EAF e lama/pó de BOF foram tentados com sucesso limitado. Tais processos incluem processos térmicos, processos hidrometalúrgicos ou suas combinações. Na maioria dos casos, estes processos não foram bem sucedidos porque eles são de construção cara, de operação cara e/ou eles não podem ser usados para processar todo o material de pó EAF e lama/pó BOF, de modo que o material refugo permanece precisando ser ainda descartado em aterros.

Além disso, quaisquer processos que tratam o pó de EAF são sujeitos a significativas exigências reguladoras ambientais, sob o Resource Conservation and Recovery Act ("RCRA"). Isto é devido ao fato de que os atuais processos foram especificamente desenvolvidos para o único propósito de processar pó de EAF como um refugo perigoso. Até hoje, aqueles da indústria do aço vêem o pó de EAF como um refugo perigoso listado e, desta maneira, logicamente concluem que a utilização do pó de EAF, como qualquer tipo de alimentação ou reagente, necessariamente resultará na formação, geração ou preservação de um material perigoso.

Southwick, "Recovery of Iron and Zinc From Steel Mill Wastes", uma apresentação de uma Conference Organized by Gorham/Inertech in Pittsburgh. Pa em 17 - 19 de maio de 1999, fornece um resumo de vários processos propostos para recuperar ferro e zinco de refugos moídos. Além disso, as Patentes U.S. Nos. 4.605.435, 5.013.532. 5.082.493, 5.435.835, 5.439.505, 5.493.580, 5.538.532, 5.667.553, 5.879.617, 5.993,512, 6.102.982, 6.120.577 e 6.221.124 são dirigidas a vários métodos e aparelhos para processar pó de EAF.

A Patente U.S. No. 6.136.059 de Zoppi descreve o uso de um forno de indução para o único propósito de processar pó de EAF. Isto é, a única alimentação dentro do forno de indução, após prover um "suporte" para as requeridas reações de oxidação e redução é uma meia carga de ferro fundido que não seja reabastecido mas sem dúvida a que pelotas de pó de EAF sejam adicionadas junto com carvão de pedra e pequenas quantidades de agentes formadores de escória. Zoppi menciona que os fornos de indução da arte anterior são geralmente somente usados como um meio de fundição em processamento secundário de aço e metais não-ferrosos.

A Patente U.S. No. 6.831.939 de Bratina e Fehsenfeld descreve uma expansão da patente de Zoppi, que envolve operar um forno de indução para produzir tanto metal de produção a quente como um produto de ferro gusa e para processar materiais contendo ferro e metal volátil para recuperar o valor do ferro e concentrar metais que são voláteis na temperatura operacional do forno de indução. O processo baseia-se na mistura alimentação de tanto óxidos metálicos como material de redução dentro do forno de indução. A eficiência do processo é limitada pelo forno de indução que é usado.

Outras patentes que examinam o uso de fornos de indução em processos de fusão que envolvem pó de processamento de aço incluem as Patentes U.S. Nos. 5.980.606, 5.304.230, 5.249.198. 5.188.658*, 4.878.944, 4.802.919, 4.762.554, 4.612.041 e 4.403.327.

A presente invenção é dirigida a um método de configurar e operar um forno de indução para processar materiais residuais, enquanto produzindo produtos metálicos e recuperar ferro e metais voláteis de uma maneira que seja eficiente em energia e forneça separação aperfeiçoada de metais voláteis e melhorado controle da viscosidade da escória.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

De acordo com vários aspectos, características e formas de realização da presente invenção, que se tornarão evidentes à medida que sua descrição prossegue, a presente invenção fornece um método para processar um metal volátil contendo pó de forno de aço e, opcionalmente, outros materiais como uma carga de alimentação contendo ferro e metais voláteis, que envolve:

alimentar um material contendo ferro dentro de um forno de indução a canal contendo ferro fundido em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua; alimentar um material contendo metal volátil dentro do forno de indução a canal em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua;

permitir que uma quantidade controlada de oxigênio penetre no forno de indução, de modo a controlar pelo menos um de:

i) a temperatura do espaço superior acima de um banho em fusão no forno de indução; e

ii) a quantidade de bióxido de carbono no espaço superior; e obter um produto contendo ferro em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua e recuperar os metais voláteis.

A presente invenção também fornece um método para processar ferro e material contendo metal volátil, que envolve:

fornecer um forno de indução a canal; alimentar um material contendo ferro dentro do forno de indução a canal em uma base contínua ou semi-contínua;

alimentar o material de alimentação contendo metal volátil junto com os componentes de metal volátil dele dentro do forno de indução a canal com o material contendo ferro;

permitir que uma quantidade controlada de oxigênio penetre no forno de indução, para controlar pelo menos um de:

ii) o e a quantidade de bióxido de carbono no espaço superior; e

obter um produto contendo ferro em uma base contínua ou semi-contínua e recuperar os metais voláteis.

A presente invenção fornece ainda um método para operar um forno de indução a canal que envolve:

alimentar um material de alimentação contendo ferro em um forno de indução a canal em uma base em batelada, contínua ou semi- contínua;

alimentar um material contendo metal volátil dentro do forno de indução a canal como uma carga de alimentação em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua;

i) temperatura do espaço superior acima de um banho em fusão dentro do forno de indução; e

ii) o e a quantidade de bióxido de carbono no espaço superior; recuperar ferro do forno de indução a canal em uma base

contínua ou semi-contínua; e

recuperar metais voláteis.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção será descrita com referência aos desenhos anexos, que são dados como exemplos não limitativos somente, em que:

A Figura 1 representa um sistema da arte anterior, que utiliza um forno de indução para o único propósito de processar pó de EAF, para produzir ferro gusa e produtos metálicos voláteis.

A Figura 2 representa um sistema de acordo com uma forma de realização da presente invenção, que utiliza um forno de indução para tanto produzir metal quente (ou ferro gusa) como recuperar o valor do ferro de materiais contendo ferro e metal volátil, incluindo pó EAF, enquanto concentrando metais voláteis tais como zinco, chumbo, cádmio etc.

A Figura 3 é uma vista frontal de um forno de indução a canal usado de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 4 é uma vista de topo do forno de indução a canal da Fig. 3.

A Figura 5 é uma vista lateral do forno de indução a canal da Fig. 3.

A Figura 6 é um desenho esquemático do forno de indução a canal das Figs. 3-5, que é provido para ilustrar como o processo da presente invenção funciona de acordo com uma forma de realização.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO

A presente invenção é genericamente dirigida a métodos e aparelhos que envolvem o uso de um forno de indução para processar materiais residuais, enquanto produzindo produtos metálicos e recuperando ferro e metais voláteis. Mais particularmente, a presente invenção envolve um método de configurar e operar um forno de indução para processar materiais residuais, enquanto produzindo produtos metálicos e recuperando ferro e metais voláteis de uma maneira que de energia eficiente e fornece melhorada separação dos metais voláteis e melhorado controle e remoção de escória. Os materiais residuais que podem ser processados de acordo com a presente invenção incluem materiais contendo ferro e metal volátil, tais como pó de EAF e lama/pó de BOF de operações de produção de aço, que podem ser usados como uma corrente de alimentação dentro do forno de indução para recuperar ferro e concentração e/ou recuperação de metais voláteis, tais como zinco, chumbo, cádmio etc. Outros refugos que podem ser processados incluem incrustações moídas, lama/pó de galvanização, baterias e outros materiais.

A configuração do forno de indução usado de acordo com a presente invenção permite: 1) operar o forno com uma elevada temperaturas do gás no espaço superior do forno, pelo controle do fluxo de ar em excesso para dentro do forno; 2) operar o forno para permitir que uma quantidade mínima de ar queime uma parte do monóxido de carbono dentro do espaço superior de gás, para fornecer calor adicional no espaço superior e permitir que o espaço superior permaneça em um estado redutor, para evitar que zinco e outros metais voláteis sejam oxidados; 3) controlar a química da escória formada no processo com adições de agentes, tais como sílica (ou cal), como materiais separados ou por incorporação dentro de uma mistura de briquete alimentando o forno para produzir um material de escória fluido, que pode ser facilmente removido do forno; 4) fornecer um local de alimentação na extremidade oposta do gás e locais de remoção de escória, para permitir que um reator tipo de fluxo tampão que forneça um tempo de reação prolongado para o processo, permitindo mais completa separação da escória e materiais de alimentação no processo; e 5) fornecer um forno de indução tipo canal, que permita que um forno mais eficiente em energia seja usado com as seções refratárias mais espessas, que tanto reduza a perda de calor do processo como permita períodos mais longos de operação entre a substituição do material de revestimento refratário.

A eficiência de energia e separação melhoradas da presente invenção serve para fornecer um sistema que seja capaz de processar uma variedade mais larga de materiais de alimentação, em uma maneira mais eficaz em custo do que os processos anteriores.

O aparelho usado para a presente invenção inclui um forno de indução tipo canal como seu componente principal, que tem um indutor no fundo ou outra parte inferior adequada do corpo do forno. Este aspecto permite que o forno seja projetado de uma maneira mais eficiente de energia, pela incorporação de uma camada mais espessa de refratário dentro co corpo principal (parte de tambor) do forno. Este refratário mais espesso também fornece período de tempo maior entre as necessidades de substituição de refratário. Embora o uso de um forno de indução deste tipo não seja único por si, o uso de tal forno de indução para produzir produtos metálicos e recuperar ferro e metais voláteis, de acordo com o processo da invenção, é único, como evidenciado pelos aspectos específicos e métodos operacionais aqui descrito, que produzem significativas melhorias em relação aos processos da arte anterior.

O uso de um forno de indução tipo canal também permite que melhorias adicionais sejam feitas na forma de eficiência de energia. O corpo do forno é um tambor horizontal, que pode ser fechado para, desse modo, permitir que o fluxo de ar para dentro do forno seja restringido e controlado. A restrição do fluxo de ar para dentro do tambor limita a quantidade de ar que é aquecido no forno e removido pelo sistema de controle de gás do forno, assim reduzindo a perda de calor para o ar, que é normal para operação de forno de indução típico. O ar que penetra no forno queima uma parte do monóxido de carbono gerado pelo processo de redução de ar dentro do forno. Esta queima de monóxido de carbono fornece calor adicional no espaço superior de gás do forno, desse modo permitindo que o forno opere com uma temperatura mais elevada no espaço superior do que é normal para a operação. A alta temperatura do espaço superior de gás conseguida pelo processo da presente invenção, que pode variar de cerca de 13 OO0C a cerca de 1500°C, elimina ou grandemente reduz a perda de calor da superfície do banho de forno e, desse modo, permite que a escória da superfície do banho seja mantida em temperatura mais elevada.

O fluxo de ar para dentro do forno pode também ser controlado como desejado, para limitar o ar a um nível em que o monóxido de carbono formado, como resultado do processo de redução de oxidação de metal no sistema, não seja completamente oxidado. Mantendo-se monóxido de carbono em excesso no espaço superior do gás ou no forno, o sistema será operado em um modo redutor, até os gases deixarem o forno. Quando operando no modo de redução, metais voláteis tais como zinco, chumbo e cádmio (na forma de vapor) são impedidos de serem oxidados dentro do forno antes de serem removidos. Esta maneira de operar limita que os metais voláteis oxidados sejam depositados na escória deixando o forno. Como resultado, uma escória mais limpa é mantida durante o processo.

Além de manter uma escória mais limpa, a presente invenção provê a capacidade de produzir uma escória fluida de qualidade mais elevada, que é de remoção mais fácil do processo do forno de indução. Isto é conseguido de três modos. Primeiro, como examinado acima, o fluxo de ar para dentro do forno pode ser controlado de acordo com a presente invenção para produzir um espaço superior de gás de mais elevada temperatura. Esta mais elevada temperatura do espaço superior de gás fornece calor para superfície da escória. A temperatura mais elevada do espaço superior de gás, que não é provida por operação típica de um forno de indução, evita e pode realmente inverter a perda normal de calor da superfície da escória, desse modo, num ou noutro caso, fornecendo uma temperatura mais elevada para a camada de escória. Como resultado, a fluidez da escória é aumentada em comparação com a maneira em que um forno de indução é tipicamente operado.

Segundo, de acordo com a presente invenção, a química da camada de escória pode ser ajustada para fornecer uma escória mais fluida. Isto é conseguido adicionando-se sílica, cal ou algum outro material ou agente formador de escória conhecido, para melhorar a fluidez e qualidade da escória.

Terceiro, o forno de indução usado de acordo com a presente invenção é provido com uma alimentação em uma extremidade do forno e remoção de escória/gás na extremidade oposta. Este arranjo fornece uma zona de reação, que provê um tempo de retenção do processo. Este aumento do tempo de retenção é provido pelo movimento do fluxo tampão da escória na superfície do banho de ferro do ponto de alimentação até o ponto de descarga de escória. O tempo de retenção provê mais tempo para os metais voláteis reagirem e deixaram a superfície da escória, antes de a escória ser removida do forno. A escória removida, portanto, tem uma concentração mais baixa de metais voláteis e a apropriada química para valor como um agregado para aplicações de construção de estrada.

A presente invenção será examinada com referência às Figs. 1 - 6, em que numerai de referência comum foi usado para identificar elementos similares ou comuns, onde possível, para evitar ter-se que repetir descrições de tais elementos similares ou comuns.

A Figura 1 representa um sistema de arte anterior, que utiliza um forno de indução para o único propósito de processar pó EAF. Na Fig. 1, um forno de indução 10, que pode ser do tipo sem núcleo (ou canal), é mostrado, dentro do qual uma carga de ferro fundido derretido 11 é representada como somente parcialmente carregando o forno de indução 10. A carga 11 está conseqüentemente presente como um banho em fusão sob condições turbulentas dentro do forno de indução 10, devido ao efeito das correntes induzidas de alta densidade, que são típicas dos fornos de indução.

Os pós das estruturas de aço elétricas, ricos em óxidos de zinco e ferro, são alimentados para o forno de indução 10 através de uma entrada 12 e eles são assim obrigados a fluir ao longo de um tambor inclinado 13, em contracorrente em relação ao fluxo de ar quente deixando o forno de indução 10. O calor de reação gerado dentro do forno de indução 10 é assim usado para secar e pré-aquecer os pós, enquanto eles estão escoando para o forno de indução 10.

Os óxidos de metais não-ferrosos deixam o forno de indução 10 arrastados pela corrente de gás quente rica em CO. A reação de CO com o ar de coifa:

C0+1/202 --> CO2 ocorre durante a passagem dos vapores através do tambor inclinado 13, ao longo do qual as pelotas de pó úmidas escoam para baixo em contracorrente em relação aos vapores.

Ao deixar o vapor 13, os gases de exaustão sofrem um primeiro esfriamento pela adição de ar em uma passagem 14 e penetram em um ciclone 15, em que os componentes mais grosseiros e mais pesados são removidos. A remoção completa de pó ocorre dentro de um filtro meia ou saco 16, que pode ser de um tipo de "jato em pulso", instalado a montante da chaminé 18.

Os óxidos de metal volátil, contidos dentro do pó pré- aquecido, secado, penetrando no forno de indução 10, são sujeitos a redução dentro do banho contido no forno de indução 10, de modo que seus vapores de metal volátil são liberados. Quando os vapores de metal volátil deixam o banho, eles são oxidados e os óxidos de metal voláteis são coletados no filtro de meia ou saco, para acumulação e recuperação de zinco, chumbo, cádmio etc.

A Figura 2 representa um sistema de acordo com uma forma de realização da presente invenção, que utiliza um forno de indução a canal 17 para tanto produzir metal quente ou ferro gusa e para recuperar o valor de ferro do pó EAF ou outros materiais contendo ferro e metais voláteis, enquanto concentrando metais voláteis tais como zinco, chumbo, cádmio etc. O sistema representado na Fig. 2 é similar àquele representado na Fig. 1, exceto quanto aos materiais que são carregados dentro e removidos do forno de indução a canal 17. Além dos elementos representados na Fig. 1 e examinados acima e identificados pelos mesmos numerais de referência da Fig. 2, a Fig. 2 inclui ainda uma corrente de carga ou alimentação 20, para alimentar ou carregar aços em sucata, metal quente, pó de sínter, lama de forno de oxigênio básico ("BOF") e outros materiais contendo óxido de ferro dentro da entrada 19 do forno de indução a canal 17 e outra carga de corrente de alimentação 21 para alimentar ou carregar os materiais contendo ferro e metais voláteis dentro da entrada 19 do forno de indução a canal 17. Deve ser entendido que os materiais representados como sendo alimentados ou carregados dentro do forno de indução a canal 17, das correntes de carga ou alimentação 20 e 21, poderiam ser combinados e alimentados ou carregados dentro da entrada 19 do forno de indução a canal 17.

A Fig. 1 também representa uma corrente de produto 22, que representa produto de metal quente ou ferro gusa, tal como um produto de ferro que é descarregado do forno de indução a canal 17 e identifica pelo numerai de referência 25 o ponto de acumulação em que os óxidos de zinco, chumbo, cádmio e outros metais voláteis são recuperados da maneira ensinada na Patente U.S. No. 6.136.159 de Zoppi, de que a Fig. 1 da arte anterior da patente é tirada. Estes óxidos de metal voláteis coletados podem ser subseqüentemente processados para recuperar os metais voláteis de acordo com processos convencionais. A Figura 2 também representa uma corrente de escória 23, que representa onde a escória é removida do forno de indução a canal 17.

A Fig. 3 é uma vista frontal de um forno de indução a canal usado de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 4 é uma vista de topo do forno de indução a canal da Fig. 3. A Figura 5 é uma vista lateral do forno de indução a canal da Fig. 3. O forno de indução a canal 17 das Figs. 3 - 5 é configurado para operar em um modo contínuo, para processar materiais de alimentação, enquanto produzindo metal quente ou ferro gusa, concentrar metais voláteis tais como zinco, chumbo, cádmio etc. e escória. E também possível operar o forno em uma maneira em batelada ou semi-contínua. Além disso, o forno de indução a canal 17 é configurado para remover escória de uma maneira contínua e é configurado para ter uma saída de gás 26, que pode ser a coifa acoplada 27, mostrada na Fig. 2. E também possível remover a escória em uma maneira em batelada ou batelada semi- contínua.

O forno de indução a canal 17 geralmente inclui uma câmara conformada em tambor ou cilíndrica 28, que é circundada e definida por um material refratário 29, que é provido como um revestimento. O uso e instalação de cada revestimento refratário nos fornos de indução a canal é conhecido como o são os próprios materiais refratários. Um indutor 30, de projeto convencional, é provido em uma parte de fundo da câmara conformada em tambor 28 e usado para formar e manter o banho em fusão dentro do forno de indução a canal 17.

No topo do forno de indução a canal 17, é provida uma entrada 19 para alimentar materiais dentro do forno 17, próximo de uma extremidade, e uma saída 26, para remoção de gases, é provida em uma extremidade oposta, como mostrado. O forno de indução a canal 17 pode também ser provido com um orifício de acesso, que é geralmente fechado durante a operação. O orifício de acesso 31 é mostrado como sendo centralmente localizado no topo do forno 17.

Uma descarga de escória 32 é provida em uma extremidade do forno de indução a canal 17 em uma altura que é adequada para controlar uma camada de escória que se forma em um banho em fusão dentro do forno 17. A descarga de escória 32 compreende um depósito ou estrutura em canal, que se estende do lado do forno de indução a canal 17 e fica em comunicação fluida com a câmara conformada em tambor ou cilíndrica 28. A descarga de escória 32 pode ser provida com um portão ou barragem móvel, que pode ser usado para controlar a descarga de escória.

O forno de indução a canal 17 é também provido com uma torneira 33 na frente do forno 17, através da qual metal fundido do banho em fusão pode ser removido da câmara conformada em tambor ou cilindro 28. A este respeito, o forno de indução a canal 17 é provido com um mecanismo genericamente identificado pelo número de referência 34, que é usado para girar a câmara conformada em tambor ou cilindro 28 em torno de seu eixo geométrico central de uma maneira conhecida, de modo que o metal em fusão do banho de fusão possa fluir para fora através da torneira 33.

A Figura 6 é um desenho esquemático do forno de indução a canal das Figuras 3-5, que é fornecida para ilustrar como o processo da presente invenção funciona, de acordo com uma forma de realização. Como mostrado, o indutor 30 é localizado no fundo do forno de indução 17, onde fica em comunicação com a câmara conformada em tambor ou cilindro 28 examinada acima. Uma corrente de alimentação 21, que compreende aços em sucata, metal quente, pó de sínter, pó EAF, lama de forno de oxigênio básico (BOF) e outros materiais contendo óxido de ferro, penetra no forno continuamente através da entrada 19, provida no topo do forno 17, próximo de uma extremidade. O material de condicionamento de escória 35, tal como sílica, cal etc., pode ser adicionado ao processo através da entrada 19, que fica na extremidade oposta da câmara conformada em tambor ou cilindro 28 da descarga de escória 32. Quando o material de alimentação penetra no forno através da entrada 19, ele cai através do espaço superior de gás 36 sobre a superfície da camada de escória 37. O material de alimentação aumenta de temperatura devido às temperaturas operacionais do forno e seus componentes reagem para formar materiais de ferro, metal, escória e voláteis.

O ferro, tendo uma alta densidade, passa através da camada de escória 37, para dentro do banho de metal líquido de ferro 38 da parte de fundo do forno 17. O indutor 30 fornece energia para o banho de metal de ferro 38 de energia elétrica, para manter o banho 38 em uma desejada temperatura operacional. O ferro líquido 38 é removido do sistema através de uma torneira 33 na frente do forno 17.

A escória, que tem uma menor densidade do que o ferro líquido, flutuará sobre a superfície do banho de ferro 38, em direção à descarga de escória 32, na extremidade oposta do forno 17 da entrada 19. A escória será mantida fluida por uma combinação de alta temperatura no espaço superior de gás 36 e aditivos condicionadores de escória, que melhoram a viscosidade da escória como examinado acima. A escória pode ser removida continuamente ou semi-continuamente como desejado pela operação do sistema. O tempo de deslocamento da adição de novo material de alimentação para a descarga de seus componentes de escória pode ser ajustado mudando-se a profundidade ou espessura da camada de escória 37 dentro do forno 17 ou mudando-se a área de superfície dos níveis de líquido dentro do forno, através de mudanças de projeto do equipamento.

Os gases produzidos pelo processo será uma combinação de monóxido de carbono, bióxido de carbono e vapores de metal volátil. Algum ar pode ser adicionado ao sistema com a corrente de material de alimentação 21 e na descarga de escória 32. O oxigênio deste ar adicionado queimará uma parte do monóxido de carbono dentro do espaço superior de gás, para adicionar calor adicional à área do espaço superior de gás 36. Se demasiado ar for adicionado ou permitido penetrar nestes pontos, todo o monóxido de carbono presente no espaço superior de gás 36 será queimado, seguido pela queima ou oxidação de uma parte dos vapores de metal. Se os vapores de metal forem permitidos queimar ou oxidar, eles formarão óxidos metálicos, que poderão condensar-se dentro do forno e dentro da camada de escória 37. Esta queima ou oxidação indesejada de vapores metálicos resultaria em uma menor percentagem de recuperação de metal volátil e um aumento dos materiais indesejado da camada de escória.

A presente invenção envolve operar o sistema com controle do ar penetrando no forno, a fim de prover a temperatura operacional do apropriado espaço superior de gás 36 e limitar o oxigênio penetrando no espaço superior de gás 36. A corrente de gás deixando o forno 17 será reagida com ar como indicado na Figura 2, quando ele deixar o forno 17 para oxidar os metais voláteis, de modo que eles possam ser coletados da maneira ensinada pela Patente U.S. No. 6.136.059 de Zoppi e Patente U.S. No. 6.831.939 de Bratina e Fehsenfeld. Além disso, o esfriamento dos gases saindo é realizado na área 14 do sistema, para condensar os óxidos de metais voláteis, que são para ser recuperados. Os metais voláteis que podem ser recuperados incluem zinco, chumbo, cádmio e outros, que podem estar presentes como metais elementares, haletos ou óxidos. Estes materiais de metais voláteis podem ser subseqüentemente processados para recuperar os metais voláteis de acordo com processos convencionais.

Em operação, a camada de escória 37 pode ser removida e, conseqüentemente, reduzida de espessura, até a superfície da camada de metal fundido subjacente aproximar-se da altura da descarga de escória 32, antes do que a câmara conformada em tambor ou cilindro 28 pode ser girada em torno de seu eixo geométrico central, de modo que o metal fundido do banho 38 possa fluir para fora através da torneira 33.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a meios, materiais e formas de realização particulares, pela descrição precedente uma pessoa hábil na arte pode facilmente verificar as características essenciais da presente invenção e várias mudanças e modificações podem ser feitas para adaptar os vários usos e características, sem desvio do espírito e escopo da presente invenção, como descrito acima.

Claims

1. Método para processar um pó de forno de aço contendo metal volátil e, opcionalmente, outros materiais, como uma carga de alimentação contendo ferro e metais voláteis, caracterizado pelo fato de compreender: alimentar um material contendo ferro dentro de um forno de indução a canal contendo ferro fundido em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua; alimentar um material contendo metal volátil dentro do forno de indução a canal em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua; permitir que uma quantidade controlada de oxigênio penetre no forno de indução, a fim de controlar pelo menos um de: i) a temperatura do espaço superior acima de um banho em fusão dentro do forno de indução; e ii) o e a quantidade de bióxido de carbono no espaço superior; e obter um produto contendo ferro em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua e recuperar os metais voláteis.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material contendo ferro compreender pelo menos um de aços em sucata, metal quente e pó de sínter.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os metais voláteis compreenderem pelo menos um de zinco, chumbo e cádmio.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os metais voláteis serem recuperados liberando-se os metais voláteis como vapores do forno de indução a canal e recuperando-se os vapores de metais voláteis.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda controlar pelo menos uma de: i) a viscosidade de uma camada de escória do forno de indução a canal; e ii) a química de uma camada de escória do forno de indução a canal.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de um ou mais agentes químicos serem adicionados à camada de escória.

7. Método para processar material contendo ferro e metais voláteis, caracterizado pelo fato de compreender: fornecer um forno de indução a canal; alimentar um material contendo ferro dentro do forno de indução a canal em uma base contínua ou semi-contínua; alimentar o material de alimentação contendo metais voláteis, junto com os componentes de metais voláteis dele, dentro do forno de indução a canal, com o material contendo ferro; permitir que uma quantidade controlada de oxigênio penetre no forno de indução, a fim de controlar pelo menos um de: i) a temperatura do espaço superior acima do banho de fusão dentro do forno de indução; e ii) o e a quantidade de bióxido de carbono no espaço superior; e obter um produto contendo ferro em uma base contínua ou semi-contínua e recuperar os metais voláteis.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o material contendo ferro compreender pelo menos um de aços em sucata, metal quente e pó de sínter.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de os metais voláteis compreenderem pelo menos um de zinco, chumbo e cádmio.

10. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de os metais voláteis serem recuperados liberando-se os metais voláteis como vapores do forno de indução e recuperando-se os vapores de metais voláteis.

11. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender ainda controlar pelo menos uma de: i) a viscosidade de uma camada de escória dentro do forno de indução a canal; e ii) a química de uma camada de escória dentro do forno de indução a canal.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de um ou mais agentes químicos serem adicionados à camada de escória.

13. Método para operar um forno de indução a canal, caracterizado pelo fato de compreender: alimentar um material de alimentação contendo ferro em um forno de indução a canal em uma base em batelada, contínua ou semi- contínua; alimentar um material contendo metal volátil dentro do forno de indução a canal como uma carga de alimentação em uma base em batelada, contínua ou semi-contínua; permitir que uma quantidade controlada de oxigênio penetre no forno de indução, a fim de controlar pelo menos um de: i) a temperatura do espaço superior acima de um banho em fusão do forno de indução; e ii) o e a quantidade de bióxido de carbono no espaço superior; recuperar os metais voláteis.

14. Método para operar um forno de indução a canal de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o material contendo ferro e metais voláteis ser produzido em uma instalação que é diferente da instalação tendo o forno de indução a canal.

15. Método para operar um forno de indução a canal de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a alimentação contendo ferro compreender pelo menos um de aços em sucata, metal quente e pó de sínter.

16. Método para operar um forno de indução a canal de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de os metais voláteis compreenderem pelo menos um de zinco, chumbo e cádmio.

17. Método para operar um forno de indução a canal de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de os metais voláteis serem recuperados liberando-se os metais voláteis como vapores do forno de indução a canal e recuperar os vapores de metais voláteis.

18. Método para operar um forno de indução de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender ainda controlar pelo menos uma de: i) a viscosidade de uma camada de escória dentro do forno de indução a canal; e ii) a química de uma camada de escória dentro do forno de indução a canal.

19. Método para operar um forno de indução a canal de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de um ou mais agentes químicos serem adicionados à camada de escória.

20. Método para operar um forno de indução a canal de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o material de alimentação contendo ferro e o material contendo metal volátil serem alimentados dentro do forno a canal em uma extremidade oposta, pela qual a escória é removida do forno a canal.