ES2206441T3 - Proceso y aparato de reduccion directa. - Google Patents
Proceso y aparato de reduccion directa.Info
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Abstract
PROCESO DE REDUCCION DIRECTO Y METODO. EL PROCESO REIVINDICADO INVENTADO SOBRE BOLITAS INCLUYE LA FORMACION DE BOLITAS DE VERDE DE UNA MEZCLA DE CENIZAS DE HORNO DE ACERO, UN MATERIAL CARBONACEO COMO POR EJEMPLO HULLA, CARBON VEGETAL, LIGNITO, COQUE DE PETROLEO O COQUE Y UN AGLUTINANTE ORGANICO. LAS BOLITAS DE VERDE SE ALIMENTAN SOBRE UNA CAPA DE BOLITAS QUEMADAS SOBRE UN HORNO DE CRISOL ROTATIVO QUE TRANSPORTA SUCESIVAMENTE LAS BOLITAS PRIMERO A TRAVES DE UNA ZONA DE SECADO Y COQUIZACION EN QUE LAS BOLITAS SE SECAN Y CUALQUIER MATERIA VOLATIL ES RETIRADA DEL MATERIAL CARBONACEO. A CONTINUACION LAS BOLITAS PASAN A TRAVES DE UNA ZONA DE REDUCCION DONDE LAS BOLITAS SON SOMETIDAS A UNA TEMPERATURA MAYOR EN DONDE EL OXIDO DE HIERRO QUE TIENEN ES REDUCIDO Y PERMANECE DENTRO DE LAS BOLITAS Y EL CINC, EL PLOMO Y LOS OXIDOS DE CADMIO SE REDUCEN, VOLATILIZAN Y REOXIDAN Y SE SACAN A MODO DE OXIDOS EN LOS GASES DE DESECHO. LAS BOLITAS REDUCIDAS (DRI) SON LLEVADAS POR ULTIMO A UNA ZONA DE DESCARGA DONDE SON DESCARGADAS DEL HORNO DE CRISOL ROTATIVO. TAMBIEN SE PRESENTA UN APARATO PARA LLEVAR A CABO EL PROCESO.
Description
Proceso y aparato de reducción directa.
La presente invención está relacionada
generalmente con la fabricación del acero, y más particularmente
con un aparato y un proceso mejorados para recuperar el hierro del
laminado de acero y de otros residuos de procesos metalúrgicos
mediante un procedo de reducción directa.
Los materiales de residuos son un subproducto
natural de la fabricación del acero y de otros procesos
metalúrgicos, tales como el refinado de minerales niquelíferos. Los
procesos de la fabricación de acero que utilizan bien sea un horno
básico de oxígeno (BOF) o un horno de arco eléctrico (EAF) utilizan
típicamente grandes cantidades de chatarra, muchas de las cuales
están galvanizadas. Así pues, los residuos generados incluyen
óxidos conteniendo polvo de hierro así como también óxidos de
impurezas tales con cinc, plomo y cadmio.
El polvo del horno EAF ha sido declarado como
peligroso debido a los altos niveles de óxidos de plomo y cadmio, y
tiene que ser recogido y reprocesado con el fin de proteger la
atmósfera y las capas freáticas. Se espera que el polvo del horno
BOF sea declarado como peligroso en normativas futuras del
medioambiente. Debido a la presencia de óxidos de cinc y plomo, no
se han probado como prácticos los intentos de recuperación de los
óxidos de hierro directamente para su reutilización.
Se han propuesto alternativas para la
recuperación directa de los óxidos de hierro. Una de dichas
propuesta es granulizar el polvo y someterlo entonces a una
temperatura muy alta durante un periodo corto de tiempo, para
sinterizar los gránulos y volatilizar las impurezas. La temperatura
muy alta funde parcialmente el óxido de hierro, el cual al
enfriarse, forma rápidamente un material similar al vidrio, que
funde conjuntamente los gránulos. La masa resultante es difícil de
reducir, y siendo relativamente inefectiva la recuperación de las
impurezas.
La patente de los EE.UU. número 3836353 está
relacionada con un proceso de recuperación de hierro procedente del
polvo de fabricas de acero, que produce gránulos duros sin fundir
de hierro reducido parcialmente con una superficie de óxido de
hierro.
La publicación Stahl und Eisen 110, 1990, número
7, páginas 99 a 106 está relacionada con un método y un aparato
para recuperar el hierro a partir de residuos. De acuerdo con el
método conocido de la referencia, los residuos de las fábricas de
acero se combinan con material carbonífero y un aglutinante
orgánico y agua para formar una mezcla húmeda, la cual es
granulizada para formar gránulos, los cuales se cargan en un horno
de solera giratoria, en el cual los gránulos se secan, se recuecen
y subsiguientemente son reducidos antes de que se descarguen los
gránulos reducidos. Durante la etapa de reducción, se utilizan
tiempos de reducción de 12,7 a 18,5 minutos a temperaturas en torno
a 1000ºC y 1350ºC. Se expone que es posible un acortamiento
adicional del tiempo de reducción. Esta referencia no expone
detalles del diseño del horno de solera giratoria. Particularmente,
la referencia no muestra que sean procesados los gases
residuales.
La publicación Stahl und Eisen 110, 1990, número
7, páginas 89 a 96, muestra también el diseño básico de un horno de
solera giratoria. Tal como se muestra en la figura 2, el horno de
solera giratoria comprende una zona de carga para cargar los
gránulos, una zona de secado, y una zona siguiente de reducción, y
una sección de descarga para descargar los gránulos. La figura 3
muestra los principios del mecanismo de reducción del proceso
INMETCO. El gas del proceso es alimentado a través del horno de
solera giratoria en una dirección tangencial, la cual es opuesta a
la dirección de giro de la solera giratoria. Así pues, el gas del
proceso circula desde la zona de reducción hacia la zona de
secado.
Es el objeto que subyace en la invención el de
proporcionar un método y aparato mejorados del tipo anteriormente
mencionado, que tiene una reducida cantidad de gas combustible
necesaria para operar el proceso, mientras que se recuperan los
componentes de valor a partir de los residuos del proceso de
fabricación del acero.
Este objeto se consigue mediante los métodos de
acuerdo con las reivindicaciones 1 y 18, y un aparato de acuerdo
con la reivindicación 19.
Lo anteriormente expuesto y otros objetos
llegarán a ser fácilmente evidentes mediante la referencia a la
siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos, en los
que:
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra
las distintas etapas que se ejecutan durante el proceso de
reducción directa inventado.
La figura 2 es un diagrama que muestra
esquemáticamente el aparato utilizado en el proceso.
La figura 3 es una vista esquemática en planta de
un horno de solera giratoria que muestra las distintas zonas dentro
del horno, y el mecanismo para hacer recircular el gas residual
procedente de la zona de secado/cocción en la última etapa de la
zona de reducción.
La figura 4 es una vista lateral en sección de un
transportador de arrastre para extraer los gránulos reducidos del
horno de solera giratoria.
La figura 5 es una vista vertical en sección
tomada a lo largo de la línea 5-5 de la figura 4 de
un transportador de arrastre para extraer los gránulos del horno de
solera giratoria.
La figura 6 es una vista vertical parcial en
sección del horno de solera giratoria de la figura 3.
Con referencia ahora a los dibujos, el diagrama
de bloques de la figura 1 muestra las etapas del proceso de
reducción directa inventado 10.
Tal como se muestra mejor en la figura 2, los
residuos 12 de las fábricas de acero, tales como el polvo EAF,
polvo BOF, residuos de laminadores, o similares, se recogen como
resultado de las operaciones normales de las fábricas de acero. Los
residuos de las fábricas de acero 12, que contienen óxidos
metálicos, se combinan con un material carbonífero 16 finamente
dividido (pulverizado), tal como el coque, coque pulverizado, o
carbón, y un aglutinante orgánico 22, para formar una mezcla 18,
tal como se muestra en el bloque 100. El material carbonoso 16 sirve
como reductor para los óxidos metálicos. El aglutinante orgánico 22
facilita la resistencia incrementada de los gránulos.
Se añade agua 20 y se mezcla con la mezcla 18 en
un mezclador 24 para formar una mezcla humedecida 18a, según se
muestra en el bloque 110. El uso de un mezclador de alta intensidad
24 asegura la mezcla apropiada y la humectación del material para la
granulización subsiguiente. El mezclador preferido de alta
intensidad 24 es un
Ferro-Tech-Turbulator™ (según lo
descrito en la patente de los EE.UU. número 4881887), aunque puede
utilizarse cualquiera de otros mezcladores. El uso de un mezclador
de alta intensidad 24 minimiza el tiempo y la temperatura durante la
etapa de secado/cocción que se expone más adelante. La cantidad de
agua 20 introducida durante esta etapa de mezcla húmeda está
regulada para asegurar la consistencia apropiada de la mezcla 18
para la granulización subsiguiente.
El bloque 120 muestra la granulización de la
mezcla húmeda 18a, es decir, la formación de la mezcla en gránulos
en bruto 26. La mezcla húmeda 18a es aglomerada en un granulador 28
para formar gránulos en bruto 26 aproximadamente de 12 a 15 mm de
diámetro. El granulador preferido 28 es un granulador de disco de
plato plano, tal como se muestra en las patentes de los EE.UU.
números 3883281 y 4726755, que proporciona gránulos muy densos y
consistentemente duraderos 26. La profundidad preferida del plato
plano varía exponencialmente con el diámetro del plato. La
profundidad preferida (d), en pulgadas, es igual al diámetro del
plato (D), en pulgadas, elevado a la potencia de 0,58, es decir, d
= D^{0,58}. Alternativamente, pueden utilizarse otros
dispositivos de granulización, tal como un granulizador de tambor o
cónico.
Los gránulos en bruto 26 se depositan dentro de
un horno de solera giratoria 30. Véase el bloque 130. El horno de
solera giratoria 30 tiene una plataforma giratoria horizontal o
solera 32 montada para el movimiento rotativo alrededor de su
centro. El horno está dividido en tres zonas independientes y
distintas: una zona de carga/descarga 34, que ocupa aproximadamente
el 10% del área de la solera; una zona de secado/cocción 36, que
ocupa aproximadamente el 25% del área de la solera; y una zona de
reducción 38, que ocupa aproximadamente el 65% del área de la
solera. Cada zona está separada de la zona adyacente mediante una
cortina de barrera 40, la cual está construida con una aleación
capaz de soportar altas temperaturas y atmósferas corrosivas dentro
de las zonas (por ejemplo, aleación HR160, disponible a través de
Haynes International). La cortina 40 abarca la distancia entre las
paredes laterales 30a del horno de solera giratoria 30 y está
suspendida del techo 30b del horno de solera giratoria 30. La
cortina 40 preserva la atmósfera deseada dentro de las distintas
zonas. No obstante, puesto que las reacciones de la reducción
tienen lugar principalmente dentro de los gránulos individuales 26,
no es crítico el control de la atmósfera del horno. El borde
inferior 40a de la cortina 40 está posicionado ligeramente por
encima de la solera 32 para mantener una profundidad uniforme de la
zona ocupada por los gránulos.
Inicialmente, el horno de solera giratoria 30 se
carga con una capa de gránulos en bruto 26, los cuales se dejan que
se quemen, creando por tanto una capa 42 de gránulos quemados 42a.
Alternativamente, la capa de la solera 42 puede comprender
materiales sueltos adecuados tales como cal (CaO), polvo de oxido
metálico, o coque. En cualquier caso, la capa de la solera 42 tiene
por objeto el mantener a los gránulos 26 desplazándose a través del
horno de solera giratoria 30 para que no se peguen en la solera 32.
Se cargan gránulos en bruto adicionales 26 en la zona de
carga/descarga 34 directamente sobre la capa 42 de los gránulos
quemados dentro del horno de solera giratoria 30. Véase el bloque
140. Preferiblemente, los gránulos en bruto adicionales 26 se
distribuyen uniformemente sobre la capa 42 de los gránulos quemados
42a con un grosor no superior a más de 3 a 4 gránulos en bruto 26.
Las zonas del horno de solera giratoria 30 están calentadas a fuego
según lo necesario para mantener una temperatura inferior a la cual
los gránulos en bruto 26 tienden a fundirse conjuntamente, y de una
forma que se pueda crear una atmósfera reductora necesaria para
impedir la oxidación de los gránulos en bruto 26 (es decir, por
debajo de aproximadamente 1150ºC (2102ºF)).
Los gránulos en bruto 26 son transportados a
continuación a la zona de secado/cocción 36 y se secan y se
recuecen durante 10 a 15 minutos a no más de 900ºC (1652ºF), según
se muestra en el bloque 150. Preferiblemente, los gránulos en
bruto 26 se secan y se recuecen durante 10 a 15 minutos con una
temperatura de 600º a 700ºC (1112º a 1292ºF). El gas residual 45
creado en la zona de secado/cocción 36 consiste esencialmente en la
humedad obtenida del secado de los gránulos en bruto 26, y de la
materia volátil del material carbonífero 16. Cualquier materia
volátil puede tener un valor de calentamiento significativo. Para
utilizar esta energía potencial, el flujo del gas residual 45 se
extrae a través de la toma de salida 43 a través del quemador de
aire-gas 46, y la combustión tiene lugar dentro de
la zona de reducción 38.
Los gránulos en bruto 26 son transportados desde
la zona de secado/cocción 36 a la zona de reducción 38 y
reduciéndose durante 20 a 30 minutos a una temperatura no superior
a 1150ºC (2102ºF), preferiblemente de 1000º a 1100ºC (1832º a
2012ºF). Véase el bloque 160. La reducción de los óxidos metálicos
tiene lugar dentro de cada gránulo en bruto 26. En este rango de
temperaturas, el carbón 16c contenido en el material carbonífero 16
dentro de los gránulos en bruto 26 reacciona con los óxidos de
hierro, cinc, plomo y cadmio, formando los metales elementales
respectivos y monóxido de carbono. El monóxido de carbono
caliente puede reaccionar también con cualquiera de los restantes
óxidos sin reaccionar de hierro, cinc, plomo y cadmio dentro de los
gránulos 26, reduciéndolos y formándose CO_{2}. El cinc, plomo y
cadmio metálicos se desprenden como vapores y se oxidizan en la
atmósfera a través de grosor formado por los gránulos. Esta
re-oxidación libera una considerable energía que
puede ser utilizada para activar el proceso de reducción dentro del
horno 30.
Los gases de desecho calientes 44 que abandonan
la zona de reducción 38 del horno de solera giratoria 30 son
encaminados alrededor de una retorta 48 y después hacia el
intercambiador de calor 50, recuperándose por tanto su valor
térmico. Los gases de desecho 44 contienen óxidos de cinc, plomo y
cadmio. El aire de combustión 47 utilizados en el encendido de los
quemadores de aire-gas 46 se precalienta con el
intercambiador de calor 50. Esto reduce considerablemente la
cantidad de gas combustible necesario para la operación del proceso.
El paso de los gases residuales a través del intercambiador de
calor 50 reduce la temperatura del gas residual hasta un nivel
aceptable para un colector de polvo del tipo de tela o carcasa de la
bolsa 52. El gas limpio y sin polvo pasa a través del ventilador
52a y la chimenea 53 hasta la atmósfera. Los óxidos de cinc, plomo y
cadmio se extraen y se suministran a una operación de retorta
vertical 54 para la conversión al estado metálico y fundición.
La retorta vertical 48 está calentada
externamente haciendo pasar los gases residuales 44 desde el horno
30 alrededor de la retorta vertical 48, antes de que los gases
residuales 44 sean introducidos en el intercambiador de calor 50. El
gas superior 56 de la retorta 48 es similar al gas residual 45 de
la zona de secado/cocción 36 del horno de solera giratoria 30 porque
contiene la humedad de los gránulos de óxidos formados en forma
secundaria en el secado, y de cualquier materia volátil extraída
del reductor carbonífero utilizado en conjunción con los gránulos de
óxidos formados en forma secundaria.
Tal como se muestra en el bloque 160, los
gránulos reducidos se descargan entonces desde la zona de descarga
34 del horno de solera giratoria 30, preferiblemente a una
temperatura de aproximadamente 1100ºC (2012ºF). Unos medios de
extracción ventajosos 58 que se muestran en las figuras 4 y 5
incluyen un transportador de arrastre 60, que tiene una correa o
una cadena 61 que pasa alrededor de unas ruedas dentadas o rodillos
accionados 62. Las paletas 64 están provistas con una superficie de
desgaste 66 fijadas (por ejemplo, con pernos) a la parte frontal de
cada paleta 64. Las paletas 64 están hechas preferiblemente de
acero y la superficie de desgaste 66 está hecha preferiblemente de
la aleación HR160, o de un material refractario tal como el
Monofrax fabricado por la firma Carborundum Company.
El hierro no reducido permanece en los gránulos
26 a través de su paso a través de las zonas del horno de solera
giratoria 30 junto con los materiales de los óxidos no reductores
normales de los residuos 12 de las fabricas de acero. Los gránulos
reducidos contienen todas las unidades de hierro introducidas con
los residuos de la fabrica de acero 12 (por ejemplo, polvo, escamas,
etc.) y virtualmente todo el óxido de hierro es reducido al estado
metálico. Los gránulos reducidos tales como éste son conocidos en
la industria del acero como hierro reducido directo (DRI), y son una
fuente deseable de unidades de hierro para la industria del
acero.
Una característica única de la invención es que
los gránulos DRI generados pueden contener una cantidad
significativa de carbón (hasta del 12% en peso), conforme se
descargan del horno de solera giratoria 30 a una temperatura de
aproximadamente 1100ºC (2012ºF). Los gránulos DRI fabricados por
otros procesos conocidos no pueden contener carbón en un estado
caliente. El carbón se añade a estos gránulos DRI durante el
proceso de enfriamiento y solamente de aproximadamente del 2 al 3
por ciento.
Si así se desea, los gránulos DRI pueden ser
descargados desde el horno de solera giratoria 30 directamente en
contenedores aislados y sellados 68 revestidos con material
refractario, lo cual excluye el aire ambiente. La exposición de los
gránulos DRI calientes al aire (oxígeno) permite la
re-oxidación rápida del hierro metálico a óxido de
hierro. Los contenedores sellados 68, los cuales contiene gránulos
de hierro que están casi libres de óxido, pueden ser transportados
entonces directamente a la operación de la fabricación de acero,
conservando por tanto la energía normalmente asociada con la
elevación de los gránulos DRI a la temperatura deseada con
antelación a la fusión y al refino. El material se encontrará al
menos a 1000ºC (1832ºF). La fusión y el refino de los gránulos DRI
puede tener lugar utilizando las tecnologías existentes de fusión y
refino por oxígeno, sin la necesidad de inyectar un combustible de
carbón para proporcionar el calor necesario para la fusión y el
refino. Así pues, los gránulos DRI se suministran a una operación
de fabricación de acero con precalentamiento adecuado, con
combustible autocontenido para el procesamiento.
Claims (27)
1. Un método de recuperación de hierro a partir
de desechos de las fabricas de acero que comprende las etapas
de:
- (a)
- combinar los residuos de las fabricas de acero, que tienen óxidos metálicos en los mismos, con material carbonífero y un aglutinante orgánico para formar una mezcla;
- (b)
- mezclar la mencionada mezcla con agua para formar una mezcla húmeda;
- (c)
- granulizar la mencionada mezcla húmeda para formar gránulos en bruto;
- (d)
- cargar los mencionados gránulos en bruto en un horno de solera giratoria;
- (e)
- secar y recocer los mencionados gránulos en bruto durante 10 a 15 minutos a una temperatura de 600ºC (1112ºF) a 900ºC (1652ºF) para formar gránulos secos y gas residual que contenga materias volátiles;
- (f)
- extraer el gas residual de la etapa (e) de la mencionada zona de secado y recocido e introducir el mismo en la última etapa de la zona de reducción a través de un quemador de aire-gas;
- (g)
- reducir los mencionados gránulos secos durante 20 a 30 minutos a una temperatura no inferior a 1000ºC (1832ºF) y no superior a 1150ºC (2012ºF) para formar gránulos reducidos; y
- (h)
- descargar los mencionados gránulos reducidos del mencionado horno de solera giratoria.
2. El método de recuperación de hierro de los
residuos de las fabricas de acero de acuerdo con la reivindicación
1, en el que los mencionados residuos de las fábricas de acero se
seleccionan a partir del grupo que comprende las escalas de
laminadores, polvo del horno de arco eléctrico, y el polvo del
horno de oxígeno básico.
3. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fabricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el material carbonífero está
seleccionado del grupo que comprende carbón, lignito, carbón
vegetal, coque de petróleo, coque y coque pulverizado.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3,
en el que el material carbonífero está finamente pulverizado y que
sirve como reductor para los óxidos metálicos.
5. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de fabricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la mezcla mencionada se realiza mediante
un mezclador de alta intensidad.
6. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de fabricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la etapa de granulización mencionado (c)
incluye la caída de la mencionada mezcla húmeda sobre un disco de
granulización y formándose gránulos en bruto de aproximadamente 12
a 15 mm de diámetro.
7. El método de recuperación de hierro a partir
de residuos de fabricas de acero de acuerdo con la reivindicación
1, en el que:
la etapa de carga (d) y la etapa de descarga (g)
ocupan aproximadamente el 10% del tiempo total que los gránulos
permanecen dentro del horno de solera giratoria;
la etapa de secado y recocido (e) ocupa
aproximadamente el 25% del tiempo total que los gránulos permanecen
dentro del horno de solera giratoria, y
la etapa de reducción (f) ocupa aproximadamente
el 65% del tiempo total que los gránulos permanecen dentro del
horno de solera giratoria.
8. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que la etapa de carga (d) incluye
inicialmente el depósito de una capa de gránulos en bruto sobre la
solera del mencionado horno, y permitiendo que los mencionados
gránulos en bruto se quemen, creándose por tanto una capa de
gránulos quemados como una capa protectora sobre la mencionada
solera.
9. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero, de acuerdo con la
reivindicación 8, comprendiendo además las etapas de cargar
gránulos en bruto adicionales directamente sobre la mencionada capa
de gránulos en bruto quemados dentro del horno de solera giratoria
mencionado, en el que los mencionados gránulos en bruto
adicionales se distribuyen uniformemente sobre la mencionada capa de
gránulos quemados con un espesor no superior a 3 a 4 gránulos en
bruto.
10. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la etapa (d) incluye el calentamiento
por fuego de las mencionadas zonas del horno a una temperatura
inferior a la temperatura a la cual los mencionados gránulos
tienden a ablandarse y a fundirse juntos, y creando una atmósfera
reductora para impedir la re-oxidación de los
mencionados gránulos.
11. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la etapa (e) incluye el secado y el
recocido de los mencionados gránulos durante aproximadamente 10 a 15
minutos, a una temperatura de aproximadamente 600º a 700ºC (1112º
a 1292ºF).
12. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la etapa (g) incluye la reducción de
los mencionados gránulos durante aproximadamente 20 a 30 minutos a
una temperatura de aproximadamente 1000º a 1100ºC (1832º a
2012ºF).
13. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo además la recuperación del valor
térmico de los gases residuales calientes que abandonan el
mencionado horno de solera giratoria como gases superiores de
desecho haciendo pasar los gases residuales calientes alrededor de
una retorta vertical y después a través de un intercambiador de
calor.
14. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que el mencionado horno de solera
giratoria está provisto con quemadores de aire-gas,
comprendiendo el método además las etapas de:
precalentar el aire de combustión para el
encendido de los quemadores de aire-gas haciendo
pasar el aire de combustión a través del intercambiador de
calor;
introducir los mencionados gases superiores
residuales conteniendo al menos un óxido del grupo que comprende
óxidos de cinc, plomo y cadmio de la retorta vertical a la zona de
reducción del mencionado horno de solera giratoria; y
extraer y reducir los mencionados óxidos hasta un
estado metálico.
15. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que los mencionados gránulos reducidos son
descargados desde el mencionado horno de solera giratoria a
aproximadamente 1100ºC (2012ºF).
16. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo además la adición de carbón en
exceso durante la etapa (a) con respecto a la cantidad requerida
para la reducción, en el que el carbón en exceso permanece en los
mencionados gránulos reducidos descargados desde el mencionado
horno.
17. El método de recuperación de hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo además:
descargar los mencionados gránulos reducidos
desde el mencionado horno de solera giratoria a una temperatura de
al menos 900ºC directamente en un contenedor aislado y sellado
revestido con material refractario, y excluyendo el aire ambiente
del mismo;
transportar los mencionados gránulos reducidos en
el mencionado contenedor sellado directamente a la operación de
fabricación de acero; y
fundir y refinar los mencionados gránulos
reducidos para formar hierro fundido, por lo que al menos una parte
del combustible de carbón requerido para proporcionar el calor
necesario para la fusión y el refinamiento está contenido dentro de
los gránulos reducidos mencionados.
18. Un método de recuperación de hierro a partir
de los residuos generados en el proceso metalúrgico de materiales
con contenido de hierro, que comprende las etapas de:
- (a)
- combinar los residuos que tienen óxidos metálicos en los mismos, con material carbonífero y un aglutinante orgánico para formar una mezcla;
- (b)
- mezclar la mencionada mezcla con agua para formar una mezcla húmeda;
- (c)
- granulizar la mencionada mezcla húmeda para formar gránulos en bruto;
- (d)
- depositar los mencionados gránulos en bruto sobre la solera de un horno de solera giratoria;
- (e)
- secar y recocer los mencionados gránulos en bruto durante 10 a 15 minutos a una temperatura de 600ºC (1112ºF) a 900ºC (1652ºF) para formar gránulos secos y gas residual que contenga materias volátiles;
- (f)
- extraer el gas residual de la etapa (e) de la mencionada zona de secado y recocido e introducir el mismo en la última etapa de la zona de reducción a través de un quemador de aire-gas;
- (g)
- reducir los mencionados gránulos secos durante 20 a 30 minutos a una temperatura no inferior a 1000ºC (1832ºF) y no superior a 1150ºC (2012ºF) para formar gránulos reducidos; y
- (h)
- descargar los mencionados gránulos reducidos del mencionado horno de solera giratoria;
19. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de fábricas de acero que comprende:
- (a)
- medios para combinar residuos de fábricas de acero (12), que tienen óxidos metálicos carboníferos (16) y un aglutinante orgánico (22) para formar una mezcla (18);
- (b)
- un mezclador (24) para mezclar la mencionada mezcla (18) con agua (20) para formar una mezcla húmeda (18a);
- (c)
- un granulizador (28) para aglomerar la mencionada mezcla húmeda en gránulos en bruto (26);
- (d)
- un horno de solera giratoria (30), que tiene una solera (32), paredes laterales (30a), y un techo (30b), incluyendo:
- (i)
- una zona de carga y descarga (34) en la misma que ocupa aproximadamente el 10% del área superficial de la mencionada solera (32),
- (ii)
- una zona de secado y recocido (36) en la misma, adyacente a la mencionada zona de carga y descarga (34), la cual ocupa aproximadamente el 25% del área superficial de la mencionada solera; y
- (iii)
- una zona de reducción (38), adyacente a la mencionada zona de secado y recocido (36), y a la mencionada zona de carga y descarga (34), la cual ocupa aproximadamente el 65% del área superficial de la mencionada solera (32); y
- (iv)
- medios (43) para extraer el gas residual (45) de la mencionada zona de secado y recocido (36) y un quemador de aire-gas (46) para inyectar el mencionado gas residual (45) en la ultima etapa de la mencionada zona de reducción (38);
- (g)
- medios (58) para extraer los mencionados gránulos reducidos del mencionado horno de solera giratoria (30).
20. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que el mencionado mezclador (24) es un
mezclador de alta intensidad que tiene un regulador de agua para la
regularización de la cantidad de agua (20) introducida en la
mencionada mezcla (24).
21. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que el mencionado granulizador (28) se
selecciona del grupo que comprende un granulizador de disco de plato
plano, o de un granulizador de tambor o de un granulizador
cónico.
22. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que cada una de las mencionadas zonas (34,
36, 38) está separada de la zona adyacente mediante una cortina
(40), que tiene un borde inferior (40a), construida con una
aleación adecuada para soportar las altas temperaturas y las
atmósferas corrosivas dentro de las mencionadas zonas (34, 36, 38),
abarcando la mencionada cortina (40) la distancia entre las
mencionadas paredes laterales (30a) del mencionado horno de solera
giratoria (30), la mencionada cortina (40) colgada desde el
mencionado techo (30b) del mencionado horno de solera giratoria
(30), y el mencionado borde inferior (40a) de la mencionada cortina
(40) posicionada ligeramente por encima de la mencionada solera
(32) para mantener una profundidad uniforme de los gránulos.
23. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 19, comprendiendo además una retorta vertical (48),
un intercambiador de calor (50), y medios para encaminar los gases
residuales calientes (44) que abandonan el mencionado horno de
solera giratoria (30), en el que los mencionados gases residuales
(44) contiene óxidos de cinc, plomo y cadmio, alrededor de la
mencionada retorta vertical (48), y después hacia el interior del
mencionado intercambiador de calor (50), recuperando por tanto el
valor térmico.
24. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 23, comprendiendo además un horno de solera giratoria
que tiene quemadores de aire-gas (46) en el mismo,
medios para precalentar el aire de combustión utilizado en el
encendido de los mencionados quemadores de aire-gas,
medios para conducir los mencionados gases superiores residuales
(56) desde la mencionada retorta vertical (48) a la mencionada zona
de reducción (38); medios para extraer y enviar los mencionados
óxidos de cinc, plomo y cadmio al proceso en la retorta vertical
para la conversión a un estado metálico para su fundición; y medios
para calentar externamente la mencionada retorta vertical (48)
haciendo pasar los mencionados gases residuales (44) desde el
mencionado horno (30) alrededor de la mencionada retorta vertical
(48) antes de que los mencionados gases residuales sean enviados al
mencionado intercambiador de calor (50).
25. Un aparato para recuperar el hierro a partir
de los residuos de las fábricas de acero de acuerdo con la
reivindicación 19, que comprende:
- (a)
- un conjunto de contenedores aislados y sellados de revestimiento refractario, lo cual excluye el aire ambiente, para recibir y contener los mencionados gránulos reducidos extraídos mediante los mencionados medios de extracción (58);
- (b)
- medios para transportar los mencionados contenedores sellados directamente hasta el proceso de fabricación de acero, conservando por tanto la energía normalmente asociada con la elevación de los mencionados gránulos reducidos a una alta temperatura con antelación a la fusión y refinamiento; y
- (c)
- medios para fundir y refinar los mencionados gránulos reducidos.
26. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de fábricas de acero de acuerdo con la reivindicación
19, en el que los mencionados medios de extracción (58) incluyen un
transportador de arrastre (60) que tiene una pluralidad de paletas
(64) con una superficie de desgaste (66) sobre la cara de cada
paleta (64).
27. Un aparato para recuperar hierro a partir de
los residuos de fábricas de acero de acuerdo con la reivindicación
26, en el que la mencionada superficie de desgaste (66) es un
material seleccionado a partir del grupo que comprende la aleación
HR160 y material refractario.
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