ES2252571T3 - Procedimiento para acondicionar escoria liquida de alto horno. - Google Patents
Procedimiento para acondicionar escoria liquida de alto horno.Info
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Abstract
Procedimiento para acondicionar escoria líquida de alto horno, en el que se añade a la escoria líquida de alto horno un material después de su colada del alto horno y antes de su procesamiento posterior, que contiene al menos una sustancia del grupo de CaO, MgO, Al2O3, caracterizado porque a la escoria líquida de alto horno se le añade adicionalmente en el canal de escoria al menos una sustancia que reacciona exotérmicamente antes del separador de escoria, en el separador de escoria o después del separador de escoria.
Description
Procedimiento para acondicionar escoria líquida
de alto horno.
La invención se refiere a un procedimiento para
acondicionar escoria líquida de alto horno, en el que se añade a la
escoria líquida de alto horno un material después de su colada del
alto horno y antes de su procesamiento posterior, que contiene al
menos una sustancia del grupo de CaO, MgO, Al_{2}O_{3}.
La escoria de alto horno se forma en el proceso
de alto horno. Su composición se determina por las sustancias
usadas y el proceso de alto horno. Las sustancias usadas constan
especialmente de los minerales, los fundentes, el coque, que
producen el lecho de fusión del alto horno y, dado el caso, de los
agentes reductores y materias primas aportados por las toberas de
soplado.
El lecho de fusión del alto horno se compone,
según puntos de vista energéticos y específicos de producto,
especialmente en cuanto a la calidad de los productos que van a
producirse, de arrabio, gas de alto horno y escoria. Mediante un
régimen de temperatura y de proceso en el alto horno se ajusta
específicamente la composición de estos productos.
La escoria de alto horno tiene, por ejemplo, en
comparación con una escoria de acería, una basicidad baja
(calculada a partir de la relación de CaO/SiO_{2}) de 0,95 a 1,15.
En el alto horno tiene el objetivo de captar constituyentes del
lecho de fusión no reducibles y asegurar una desulfuración lo más
efectiva posible. De esto resultan como constituyentes principales
de la escoria de alto horno CaO, SiO_{2}, MgO,
Al_{2}O_{3}.
La escoria de alto horno se cuela líquida del
alto horno y se separa del arrabio mediante dispositivos mecánicos
especiales (separador de escoria).
Después de la colada, la escoria líquida de alto
horno se vierte en cuadros, en los que se enfría lentamente de
manera específica al aire para dar una escoria de alto horno
cristalina y se acondiciona térmicamente mediante la fundición
superpuesta de diferentes capas. Por otro lado, la escoria líquida
de alto horno se enfría bruscamente con un exceso de agua, de
manera que se divide en pequeñas partículas (>0 mm a 5 mm) y
solidifica de manera vidriosa. Esta escoria de alto horno
solidificada de manera vidriosa se denomina escoria granulada.
Además, se conoce el procesamiento de escoria líquida de alto horno
para dar otros productos, entre otros, piedra pómez siderúrgica de
escoria, gránulos de escoria de alto horno, lana de escoria o
adoquines colados.
La calidad de los productos de escoria de alto
horno se determina mediante su composición química y las condiciones
de tratamiento térmico. Además, una característica esencial que
influye en la calidad de la escoria de alto horno es su porosidad.
Esta puede influirse, entre otros, mediante fundentes adecuados para
dar escoria líquida de alto horno. Estos fundentes tienen el
objetivo de regular la liberación de los gases disueltos en la
escoria líquida. Por un lado, se impide la liberación de los gases
o al menos se limita y, por otro lado, se intensifica para que
pueda escapar de la escoria una gran parte de los gases liberados en
el enfriamiento antes de la solidificación. Mediante estos aditivos
se influye la viscosidad de la escoria de alto horno de tal manera
que se obtiene una disminución de la viscosidad, entonces, se
facilita la salida de los gases durante la solidificación y se
impide una inclusión de burbujas de gas.
Además del contenido en vidrio, la composición
química es determinante de la calidad de la escoria granulada.
Basicidades y contenidos en Al_{2}O_{3} más altos de la escoria
granulada aumentan en general la hidraulicidad de la escoria
granulada y del cemento fabricado a partir de la misma. La
viscosidad de la escoria líquida de alto horno también influye en
el resultado de granulación y con ello en la calidad de la escoria
granulada producida. Cuanto más baja sea la viscosidad de la
escoria, mejor serán, en general, el resultado de granulación y la
hidraulicidad.
La calidad de una escoria granulada puede
probarse mediante su comportamiento como constituyente principal en
el cemento. Para esto se fabrican cementos de alto horno como
mezclas de escoria granulada, clinker y un soporte de sulfato en
forma molida. Con el cemento de alto horno se fabrican morteros, que
se amasan con agua y fraguan. En los morteros fraguados se
determina el desarrollo de resistencia en función del tiempo y se
compara con los requisitos de la norma.
Si se aumentan la basicidad y/o el contenido de
Al_{2}O_{3} de la escoria de manera específica, entonces pueden
alcanzarse, en general, tanto resistencias iniciales como también
resistencias finales más altas con las escorias granuladas
fabricadas a partir de estas escorias.
Para valorar debidamente los requisitos impuestos
a la capacidad de uso de los materiales básicos de cemento se ha
propuesto, por ejemplo en el documento WO 01/55457 A1, un
procedimiento para fabricar aditivos puzolánicos para la industria
del cemento en el que, en el caso de las escorias de acería oxídicas
básicas, se ajusta la basicidad (CaO/SiO_{2}) de las escorias
líquidas de acería usando un baño de metal reductor mediante la
adición de sustancias correctoras ácidas, como arena de sílice,
antes de la reducción hasta un valor inferior a la basicidad de la
escoria objetivo. Mediante un procedimiento de este tipo deben
mejorarse las propiedades industriales del cemento de escoria de
acería sin la aparición de espuma de escoria. Simultáneamente debe
reducirse el tiempo de tratamiento de las escorias de acería
básicamente oxídicas y finalmente conseguirse una reducción rápida
y segura de los óxidos metálicos.
De manera comparativa se tratan, según el
procedimiento conocido del documento WO 01/55459 A1, escorias de
acería o mezclas de escorias en un baño de hierro. En este sentido,
después de la aplicación de las sustancias correctoras que
contienen SiO_{2} líquido, como por ejemplo escoria de alto horno,
el baño de acero se carbura y a continuación se saca del baño de
hierro con oxígeno para producir calor del carbono.
Por lo tanto, para obtener una escoria que deba
representar un producto útil en la industria del cemento, según el
procedimiento conocido es necesario influir directamente en el
proceso metalúrgico de la reacción escoria - metal. Esto alberga el
peligro de que no pueda realizarse de manera óptima el proceso de
producción metalúrgico debido al tratamiento de la escoria.
Además del estado de la técnica anteriormente
explicado, se conoce del documento AT 407644 B un procedimiento
para acondicionar escorias del tipo mencionado al principio, en el
que la escoria en al menos una colada de alto horno se introduce
conjuntamente en estado líquido en un recipiente de
acondicionamiento de escoria con otras sustancias residuales y se
trata mediante el aporte de diferentes sustancias sucesivas para
hacer reaccionar las sustancias contenidas en el recipiente de
escoria y para reducir el hierro contenido en las sustancias
residuales en el recipiente de escoria. Entonces, la masa fundida
así producida se agita mediante insuflado de gas lavador, se
calienta hasta una temperatura de retención a la que se mantiene
entonces durante un tiempo determinado, antes de que a la masa
fundida de escoria se le añadan entonces otros aditivos para ajustar
la composición deseada de la masa fundida.
El procedimiento conocido ha demostrado no ser
rentable en experimentos prácticos de la reacción. Especialmente se
mostró que el tratamiento en el recipiente de acondicionamiento de
masa fundida acarreaba gastos de funcionamiento considerables y
sólo podía realizarse mediante un alto gasto técnico.
Además, del documento
DE-OS2307237 se conoce un procedimiento para el
tratamiento de escorias metalúrgicas, que contienen especialmente
metal más o menos finamente distribuido y/o contenidos relativamente
altos, especialmente de más del 50%, preferiblemente más del 80% de
óxidos de metales y/o silicio, especialmente de Fe, Mn, Cr, Ni, Si,
V, Mo, W. Las escorias se someten a un tratamiento de reducción por
medio de agentes reductores en estado sólido o líquido. En este
sentido, mediante un aporte de calor controlado se ajusta un grado
de viscosidad determinado de las escorias de tal manera que las
condiciones de reacción se mantienen, de manera que los metales
contenidos en las escorias y reducidos a partir de ellas sedimentan
y al mismo tiempo se alcanza una explotabilidad óptima, económica e
industrial de los residuos. En este sentido, el aporte de calor
controlado también puede realizarse por medio de energía eléctrica.
Sin embargo, también puede realizarse de manera exotérmica mediante
el agente reductor, preferiblemente por medio de combustión de
soportes de carbón con oxígeno. En este sentido, el tratamiento de
la escoria se realiza en cada caso en el recipiente de escoria, con
la consecuencia de que la temperatura de la escoria que va a
tratarse ya ha disminuido relativamente bastante y deben
introducirse grandes cantidades de sustancias que reaccionan
exotérmicamente para alcanzar el calentamiento deseado.
Finalmente, del documento GB 2025390 A se conoce
un procedimiento en el que se inyecta gas rico en oxígeno u oxígeno
para acondicionar la escoria, para aumentar la temperatura de la
escoria. Sin embargo, esto sólo se realiza después de que se hayan
añadido aditivos a la escoria contigua a la salida de un alto horno
y la escoria se haya conducido a un horno rotatorio. La escoria
tratada de esta manera presenta una composición que la hace
especialmente adecuada para la fabricación de cemento Pórtland.
Partiendo del estado de la técnica anteriormente
descrito, el objetivo de la invención consistió en crear un
procedimiento que hiciera posible, con bajo gasto técnico, ajustar
de manera óptima la calidad de la escoria líquida de alto horno al
producto de escoria de alto horno correspondiente.
Para la consecución de este objetivo, la
invención propone añadir adicionalmente a la escoria líquida de alto
horno en el canal de escoria al menos una sustancia que reaccione
exotérmicamente antes del separador de escoria, en el separador de
escoria o después del separador de escoria.
Según la invención, la adición de los fundentes
se realiza fuera del alto horno en la escoria líquida, de manera
que se descarta cualquier tipo de influencia del arrabio en el alto
horno. El fin de la adición de CaO, MgO y/o Al_{2}O_{3} es
mejorar la calidad de los productos fabricados a partir de la
escoria líquida de alto horno, escoria de alto horno enfriada al
aire, escoria granulada, etc.
Entonces, esto sólo puede conseguirse mediante un
cambio de la composición del lecho de fusión, cuando se asume una
modificación de la calidad del arrabio y del proceso de alto horno.
En general, debido a que esto debe evitarse, en el procedimiento
según la invención se prevé la adición en la escoria líquida de alto
horno fuera del alto horno. Sin embargo, hasta la fecha siempre
fracasaba una adición de este tipo debido a que la escoria líquida
solidificaba con la adición de los aditivos.
En la manera de proceder según la invención, la
escoria de alto horno se cuela líquida en el alto horno junto con
el arrabio. En este sentido, la escoria está por lo general
aproximadamente 30 - 40 K más caliente que el arrabio. No obstante,
la capacidad térmica de la escoria es muy limitada, de manera que es
difícil fundir y disolver sustancias frías. Si para conseguir el
efecto según la invención deben aportarse a la escoria cantidades
de sustancias más grandes, entonces, en este sentido generalmente se
supera fácilmente el calor puesto a disposición en la escoria.
Por tanto, era sorprendente que pudiera
constatarse que, por ejemplo, la escoria no solidificara con la
adición de carburo de calcio a la escoria líquida. La temperatura
de la escoria líquida pudo incluso aumentarse todavía, de manera
que se disolvieran otros aditivos para mejorar la calidad de la
escoria de la escoria líquida.
En principio, es concretamente sabido que el
carburo de calcio reacciona con el oxígeno con liberación de calor.
Sin embargo, debido a que la escoria líquida de alto horno no
contiene prácticamente oxígeno, no podía esperarse que el uso de
carburo de calcio liberara una cantidad semejante de calor que
incluso fuera suficiente para la disolución de otros aditivos.
Debido a este sorprendente resultado se
realizaron otros experimentos en los que no se utilizó carburo de
calcio, sino cal (CaO) y carbono (C) o materiales que contenían
carbono. De manera sorprendente, las sustancias de este tipo
también son adecuadas para aumentar la composición de la escoria
líquida, especialmente en lo referente a su basicidad y/o su
contenido de alúmina, sin que solidifique la escoria y se impida una
disolución de los aditi-
vos.
vos.
Por tanto, según la invención, a la escoria se
añaden sustancias, además de CaO, MgO y/o Al_{2}O_{3}, que
reaccionan en la escoria de manera exotérmica, bien con la propia
escoria o bien mediante la adición de un correactante por separado.
Con esto puede aportarse por medio de las reacciones químicas el
calor de disolución necesario en la masa fundida para disolver,
dado el caso, la cantidad de fundentes necesaria.
Como fundentes se consideran sustancias tales que
contribuyan a un aporte esencial del aumento de la calidad; estas
son esencialmente aquellas sustancias que tienen un alto contenido
de CaO, MgO y/o Al_{2}O_{3}. La mayoría de los fundentes están
presentes en forma oxídica, por ejemplo, como cal, dolomita o como
sustancia residual de la fabricación de aluminio y/o escorias
metalúrgicas secundarias del tratamiento del acero o del arrabio.
Las sustancias de este tipo necesitan calor durante la adición para
poder disolverse en la escoria. Por tanto, según la invención, a
las sustancias debe añadirse un componente que durante la adición
reaccione con el aire circundante o con el oxígeno añadido por
separado con desprendimiento de calor. Los productos de reacción
formados al mismo tiempo deberían ser promotores de la calidad en lo
referente a la escoria. Con esto se consideran esencialmente
sustancias que producen CaO, MgO o Al_{2}O_{3} como producto de
reacción.
Una configuración ventajosa de la invención está
caracterizada porque el aumento de los contenidos de CaO, MgO y/o
Al_{2}O_{3} de la escoria líquida de alto horno se realiza
mediante la adición de una escoria metalúrgica secundaria rica en
CaO, MgO y Al_{2}O_{3}. De esta manera puede conseguirse de una
manera especialmente rentable el enriquecimiento según la invención
de la escoria antes de la granulación y/o antes de la colada en el
lecho de escoria mediante el uso de sustancias de recirculación
adecuadas, generadas obligatoriamente en el proceso
siderúrgico.
En este contexto se ha demostrado favorable
cuando la escoria metalúrgica secundaria usada para acondicionar
posee un contenido de CaO del 35% en peso - 60% en peso, un
contenido de MgO de al menos el 10% en peso y una proporción de
Al_{2}O_{3} de al menos el 15% en peso.
En el caso de un acondicionamiento, la basicidad
obtenida (CaO+MgO/SiO_{2}) de la escoria producida siempre
debería estar por encima de la basicidad de la escoria de alto horno
que va a modificarse.
Simultáneamente debería evitarse una disminución
del contenido de Al_{2}O_{3}.
Debido a que grandes cantidades de aditivos para
mantener estas condiciones fuerzan el balance calorífico de la
escoria, debe introducirse calor a la escoria de manera que la
temperatura de la escoria pueda descender por debajo de la
temperatura solidus. En el pasado se intentó mantener líquida la
escoria mediante calentamiento artificial. Debido a que la escoria
tiene propiedades de conducción térmica muy desfavorables, el
calentamiento mediante un calentamiento artificial sólo conduce a
un éxito limitado. Por tanto, según la invención, el calor
necesario se aporta, en caso necesario, en la escoria mediante la
reacción química de las propias sustancias usadas.
Según una variante ventajosa de la invención,
para esto se prevé una adición de pequeñas proporciones de
CaC_{2}. Su reacción exotérmica con oxígeno libera altas
cantidades de calor que son suficientes para la disolución de los
otros fundentes. También es ventajoso que se forme CaO en la
reacción de CaC_{2} con oxígeno, que contribuye al aumento de la
calidad de la escoria de alto horno y de los productos finales
fabricados a partir de ella, especialmente de la escoria granulada
producida a partir de ella.
La reacción aluminotérmica representa otra
posibilidad de aporte de calor a la escoria. En la oxidación del
aluminio metálico con oxígeno también se liberan grandes cantidades
de calor que contribuyen a la disolución de las sustancias. En esta
reacción se forma óxido de aluminio, Al_{2}O_{3}, en la escoria,
que influye positivamente en el proceso de fraguado de los cementos
que se fabricaron con tales escorias granuladas. Por tanto, el uso
de aluminio como aditivo, que provoca una reacción exotérmica, se
presenta como especialmente favorable en el acondicionamiento de
escorias líquidas de alto horno.
En general, las escorias de alto horno no
contienen oxígeno, de manera que generalmente debe aportarse
adicionalmente oxígeno en la escoria para los reactivos usados en
cada caso.
Los fundentes que reaccionan exotérmicamente
influyen en las propiedades de la escoria líquida mediante la
disminución de la viscosidad que, entre otros, ya también se provoca
mediante el aumento de temperatura en la escoria. Mediante esto se
favorece el proceso de desgasificación que se usa en el caso de la
solidificación lenta para dar escoria de alto horno enfriada al
aire y aparece un material denso.
Por otro lado también pueden usarse aditivos
tales que aumenten la viscosidad o provoquen reacciones formadoras
de gas para favorecer una solidificación porosa, que es necesaria
para la producción de piedra pómez siderúrgica de escoria y
gránulos de escoria de alto horno.
Además, mediante la adición de sustancias que
disminuyen la basicidad puede ajustarse una composición que es
favorable para la producción de lana de escoria. En el tratamiento
propuesto de la escoria líquida de alto horno mediante mezclado de
sustancias frías, sólidas, es de gran importancia la disolución de
los fundentes en la escoria. La disolución debe concluirse de
manera segura desde el punto de adición del fundente hasta la
transferencia en la cuchara de colada y/o en la granulación o hasta
la instalación de piedra pómez siderúrgica de escoria y/o de
atomización. Por esto, el tamaño de grano del fundente usado también
recibe una importancia especial. Las mezclas no deben ser demasiado
finas, ya que sino corren el riesgo de un espolvoreamiento excesivo
que conduce a pérdidas de mezcla. Pero tampoco deben ser demasiado
gruesas, es decir, que tengan una superficie total demasiado
pequeña, ya que entonces no puede asegurarse que los fundentes se
disuelvan debidamente.
Los fundentes pueden añadirse a la escoria
líquida con mantenimiento de tamaños de grano adecuados a cualquier
tipo. Entonces, es posible introducirlos manualmente mediante
personal de operación o por medio de un vertedor inclinado de
escoria. Sin embargo, en la práctica, el efecto según la invención
puede realizarse entonces de manera especialmente sencilla cuando
la inyección de las adiciones se realiza por medio de una lanza. En
este sentido, el fundente puede introducirse por medio de un medio
de impulsión, por ejemplo, un gas inerte como nitrógeno, o también
aire u oxígeno.
En este sentido, el aporte de aire u oxígeno
puede ser especialmente ventajoso. El oxígeno aportado, por ejemplo
mediante una lanza, fomenta adicionalmente la combustión del carbono
ya presente en la escoria o, por ejemplo, aportado por el carburo
de calcio y/o, en el caso de la reacción aluminotérmica, la
oxidación del aluminio. Sin embargo, de manera alternativa o
adicional, también es posible fomentar adicionalmente la combustión
del carbono y/o la oxidación del aluminio mediante oxígeno
insuflado por separado en y/o sobre la escoria y simultáneamente
inyectar los fundentes en la escoria con ayuda de un gas inerte.
A continuación se explica más detalladamente la
invención mediante ejemplos de realización. Muestran:
la figura 1 una instalación
para impurificar una escoria líquida de alto horno,
el diagrama 1 las resistencias a la
compresión de diferentes mezclas de cemento, representadas frente a
la cantidad de adición de escoria metalúrgica secundaria SEKS para
dar una escoria granulada A,
el diagrama 2 las resistencias a la
compresión de diferentes mezclas de cemento, representadas frente a
la cantidad de adición de escoria metalúrgica secundaria SEKS para
dar una escoria granulada B.
La instalación 1 representada en la figura 1
presenta un depósito 2 que está lleno con fundente SEKS que está
presente en forma de polvo o como granulado. En el orificio 3 de
descarga del depósito 2 regulado por medio de un control de válvula
está conectada una lanza 5 por medio de una tubería 4 de conexión,
cuya desembocadura está dispuesta en la zona 6 de reacción de un
recipiente 7 de tratamiento (canal de escoria) que acoge la escoria
HOS1, HOS2 líquida de alto horno fundida. Para fluidificar el
fundente en el depósito 2 y para el transporte por la tubería 4 de
conexión y la lanza 5 puede insuflarse nitrógeno en el depósito 2
por las tuberías 8 de abastecimiento.
Adicionalmente, en la zona 6 de reacción del
recipiente 7 está dispuesta una lanza 9 de oxígeno por la que puede
insuflarse oxígeno en y/o sobre la escoria HOS1, HOS2 líquida de
alto horno, independientemente del fundente.
Desde la zona 6 de reacción fluye la masa fundida
de escoria HOS1, HOS2 respectiva hasta un dispositivo 10 de
transferencia, que está configurado como cuchara de colada o
dispositivo de granulación de manera correspondiente al trayecto de
procesamiento previsto de la escoria líquida.
Para comprobar las mejoras obtenidas mediante la
manera de proceder según la invención se añadieron dos escorias
HOS1 y HOS2 de alto horno diferentes en estado líquido, en
diferentes cantidades, a una escoria metalúrgica secundaria SEKS.
En este sentido, la escoria SEKS poseía un contenido de CaO del 51%
en peso, un contenido de MgO del 11,5% en peso y un contenido de
Al_{2}O_{3} del 36% en peso.
Las cantidades de escoria metalúrgica secundaria
SEKS añadidas en cada caso a las escorias HOS1, HOS2 de alto horno
se indican en la siguiente tabla 1a para la escoria HOS1 de alto
horno y en la tabla 1b para la escoria HOS2 de alto horno.
| Escoria | Proporción de fundente | C/S | Al_{2}O_{3} |
| SEKS en la mezcla | |||
| (% en peso) | (% en peso) | (% en peso) | |
| E1 | 0 | 1,10 | 11,4 |
| E2 | 3 | 1,15 | 12,3 |
| E3 | 6 | 1,18 | 12,8 |
| E4 | 10 | 1,23 | 13,7 |
| E5 | 20 | 1,39 | 14,8 |
\vskip1.000000\baselineskip
| Escoria | Proporción de fundente | C/S | Al_{2}O_{3} |
| SEKS en la mezcla | |||
| (% en peso) | (% en peso) | (% en peso) | |
| E6 | 0 | 1,17 | 11,8 |
| E7 | 3 | 1,20 | 12,4 |
| E8 | 6 | 1,23 | 13,3 |
| E9 | 10 | 1,29 | 13,6 |
| E10 | 20 | 1,40 | 15,3 |
\vskip1.000000\baselineskip
Correspondientemente a la cantidad añadida de
SEKS, a partir de las escorias HOS1, HOS2 de alto horno se formaron,
respectivamente, cinco escorias E1 a E5 y/o E6 a E10. En las tablas
1a, 1b también están anotadas la basicidad C/S de las escorias HOS1
y/o HOS2 impurificadas después de la adición en la manera según la
invención, resultante de la adición de la escoria metalúrgica
secundaria SEKS a las escorias HOS1 y/o HOS2 de alto horno, y su
contenido de Al_{2}O_{3} respectivo.
Las escorias E1 a E10 acondicionadas de este tipo
se granularon para dar escoria granulada HSE, se molieron y se
mezclaron con clinker molido en una relación de 25% de clinker y 75%
de escoria granulada HSE. A la mezcla se añadió el 4,5% en peso de
SO_{3} como anhídrido. Las mezclas obtenidas se ajustaron
respectivamente a una finura de molido de 4200 cm^{2}/g Blaine. A
partir de los cementos ZE1 a ZE10 así obtenidos se fabricaron
entonces las muestras de ensayo correspondientes a las normas de
ensayo válidas en forma de prismas de mortero.
Las resistencias a la compresión de las
diferentes mezclas dos días (columna 2d), siete días (columna 7d) y
28 días (columna 28d) después de la fabricación de los prismas de
mortero están anotadas en la tabla 2 para los cementos ZE1 - ZE10
obtenidos a partir de las escorias E1 a E10, así como para tres
cementos normalizados ZV1 (cemento Pórtland CEM I/32,5 R), ZV2
(cemento de alto horno CEM III/A 32,5 R) y ZV3 (cemento de alto
horno CEM III/B
42,5).
42,5).
| Cemento | Resistencia a la compresión (N/mm^{2}) después de 2 (2d), 7 (7d) y 28 días (28 d) | ||
| 2d | 7d | 28d | |
| ZE1 | 6,3 | 25,4 | 43,2 |
| ZE2 | 7,7 | 28,5 | 48,1 |
| ZE3 | 10,2 | 31,2 | 51,2 |
| ZE4 | 15,3 | 35,9 | 54,7 |
| ZE5 | 21,0 | 46,3 | 59,9 |
| ZE6 | 18,1 | 34,8 | 49,0 |
| ZE7 | 19,4 | 35,8 | 48,8 |
| ZE8 | 20,7 | 35,0 | 50,6 |
| ZE9 | 22,5 | 37,6 | 50,7 |
| ZE10 | 27,8 | 42,6 | 55,2 |
| ZV1 | 23,1 | 39,6 | 49,3 |
| ZV2 | 14,0 | 32,5 | 49,3 |
| ZV3 | 14,3 | 35,1 | 46,4 |
\vskip1.000000\baselineskip
Se muestra que aquellas muestras de ensayo que se
han fabricado a partir de los cementos ZE2 a ZE5 y/o ZE7 a ZE10
fabricados con el uso de la escoria granulada producida según la
invención poseen una resistencia a la compresión mejorada, debido a
la adición del fundente a la escoria HOS1, HOS2 de alto horno
respectiva. Estas resistencias superan en parte las resistencias a
la compresión de las muestras de ensayo que se han fabricado a
partir del cemento ZV1 Pórtland conocido de la clase CEM I/32,5
R.
A partir de los diagramas 1 y 2 es especialmente
evidente la influencia positiva de una impurificación de las
diferentes escorias HOS1, HOS2 de alto horno mediante una sustancia
que contiene CaO y Al_{2}O_{3}. Además, en el diagrama 1 están
representadas las resistencias a la compresión determinadas
gráficamente después de 2, 7 y 28 días respecto a la cantidad de
adición de escoria metalúrgica secundaria SEKS para las muestras de
ensayo fabricadas a partir de los cementos ZE1 a ZE5 y en el
diagrama 2 para las muestras de ensayo preparadas a partir de los
cementos ZE6 a ZE10.
Entonces, mediante otros experimentos debería
demostrarse mediante experimentos de laboratorio cómo pueden
equilibrarse las pérdidas de calor mediante la adición de fundentes
especialmente seleccionados. Para esto se ha impurificado en
diferentes experimentos V1 a V10 una escoria HOS3 de alto horno con
diferentes cantidades de carburo de calcio CaC_{2}. Las
cantidades de adición de CaC_{2} se aportan a partir del depósito
respectivo como mezcla de cal (CaO) - carburo de calcio (CaC_{2})
por medio de una lanza vertical o con un ángulo de 45º en la masa
fundida de escoria de alto horno. Como medio de impulsión sirvió
nitrógeno N_{2}, aire a presión AP u oxígeno O_{2}. En el caso
particular se alimenta por una lanza adicional de oxígeno O_{2}
orientada verticalmente a la superficie de la
escoria.
escoria.
En la tabla 3 se presentan para los experimentos
V1 a V10 los parámetros de procedimiento esenciales, así como las
temperaturas de la escoria antes y después de la adición de
CaC_{2}.
| Experimento | Proporción | Orientación | Medio de | Tiempo de | Adición | Temperaturas | ||
| de CaC_{2} | de la lanza | impulsión | adición | de O_{2} | Tv | Tn | \DeltaT | |
| (% en peso) | (s) | [ºC] | [ºC] | [ºC] | ||||
| V 1 | 1 | vertical | N_{2} | - | No | 1507 | 1512 | +5 |
| V 2 | 3 | vertical | N_{2} | - | No | 1510 | 1516 | +6 |
| V 3 | 3 | 45º | N_{2} | - | No | 1511 | 1521 | +10 |
| V 4 | 0 | 45º | O_{2} | 60 | * | 1516 | 1525 | +9 |
| V 5 | 3 | 45º | AP | 20 | No | 1519 | 1534 | +15 |
| V 6 | 0 | 45º | O_{2} | 30 | * | 1538 | 1553 | +15 |
| V 7 | 3 | 45º | O_{2} | 20 | No | 1545 | - | - |
| V 8 | 3 | 45º | N_{2} | 20 | SÍ | 1547 | 1569 | +22 |
| V 9 | 4,04 | 45º | N_{2} | 28 | SÍ | 1658 | 1676 | +18 |
| V 10 | 4,04 | 45º | N_{2} | 27 | SÍ | 1661 | 1677 | +16 |
| Tv = Temperatura antes de la adición, | ||||||||
| Tn = Temperatura después de la adición, | ||||||||
| \DeltaT = Diferencia Tn – Tv, | ||||||||
| * = en estos dos ejemplos de referencia sólo se insufló O_{2}. |
Puede reconocerse claramente que mediante la
adición de los soportes de carbono, como carburo de calcio
CaC_{2}, puede producirse una pérdida de temperatura de la masa
fundida y con ello un aumento no deseado de la viscosidad de la
escoria.
Después de que pudiera mostrarse en el
laboratorio que mediante la adición de una mezcla de cal - carburo
de calcio a una escoria líquida de alto horno puede alcanzarse un
aumento de temperatura en la masa fundida de escoria, la escoria de
alto horno se acondicionó con carburo de calcio (KCG) y
adicionalmente con dos materiales KAS y SEKS de referencia.
Entonces, la escoria (HOS A, HOS B) de alto horno así impurificada
se granuló para dar escorias HSA1, HSA2 y HSB granuladas.
La escoria HOS A de alto horno de partida, que
consta predominantemente de CaO, SiO_{2}, MgO y Al_{2}O_{3} y
presenta una basicidad CaO/SiO_{2} de 1,14, se ha mezclado con el
6,71% en peso de un formador de escoria de aluminato de calcio KAS,
que consta principalmente de CaO, MgO y Al_{2}O_{3} (experimento
W 99).
Además, la misma HOS A se mezcló con el 10,0% en
peso de una escoria metalúrgica secundaria SEKS (experimento W
100). Se añadió el 4,04% en peso de una mezcla de cal - carburo de
calcio KCG (experimento W 101) a la escoria HOS B de alto horno de
partida con una basicidad CaO/SiO_{2} de 1,13. En la tabla 4 se
presentan las composiciones químicas de los componentes
individuales y las escorias granuladas fabricadas a partir de las
mismas.
Las distintas mezclas se molieron a 4200
cm^{2}/g Blaine y se mezclaron con un clinker de cemento en una
relación de 3/1 y el 4,5% en peso de sulfato. A continuación se
fabricaron prismas de mortero a partir de esta mezcla de cemento.
Los resultados de las resistencias determinadas en los prismas de
mortero también se presentan en la tabla 4.
El efecto especialmente positivo de la adición
del 4,04% en peso de la mezcla de cal - carburo de calcio KCG puede
reconocerse claramente en la "resistencia inicial" (2d) de la
mezcla después de 2 días.
Claims (24)
1. Procedimiento para acondicionar
escoria líquida de alto horno, en el que se añade a la escoria
líquida de alto horno un material después de su colada del alto
horno y antes de su procesamiento posterior, que contiene al menos
una sustancia del grupo de CaO, MgO, Al_{2}O_{3},
caracterizado porque a la escoria líquida de alto horno se
le añade adicionalmente en el canal de escoria al menos una
sustancia que reacciona exotérmicamente antes del separador de
escoria, en el separador de escoria o después del separador de
escoria.
2. Procedimiento según la reivindicación
1, caracterizado porque el material añadido contiene cal
calcinada, dolomita calcinada y/o alúmina.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material añadido contiene materiales refractarios usados.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material añadido contiene escorias y/o sustancias residuales de la
fabricación de aluminio.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material añadido contiene constituyentes de una escoria metalúrgica
secundaria.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material añadido presenta un contenido de CaO del 35 - 60% en peso,
un contenido de MgO del 10 - 20% en peso y un contenido de
Al_{2}O_{3} del 15 - 40% en peso.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
materiales añadidos contienen MgO y los materiales que contienen
MgO se obtienen de material refractario usado.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material añadido es una mezcla de al menos dos de las sustancias
mencionadas en las reivindicaciones precedentes.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
sustancia que reacciona exotérmicamente se usa carburo de calcio
(CaC_{2}).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
sustancias que reaccionan exotérmicamente se usan polvos que
contienen FeO.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
sustancia que reacciona exotérmicamente se usa aluminio.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como
sustancias que reaccionan exotérmicamente se usa una mezcla de al
menos dos de las sustancias indicadas en las reivindicaciones 9 a
11.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tamaño
de grano de las sustancias añadidas asciende a de 0 a 3 mm.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
fundentes se añaden manualmente.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
fundentes se añaden por medio de un vertedor inclinado.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque los aditivos se
aportan por medio de una lanza en la escoria líquida de alto
horno.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque los aditivos se
aportan en el canal de escoria en la escoria líquida de alto
horno.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aporte
de los aditivos se favorece mediante un fluido a presión.
19. Procedimiento según la reivindicación
18, caracterizado porque como fluido a presión se usa aire
seco.
20. Procedimiento según la reivindicación
18, caracterizado porque como fluido a presión se usa
nitrógeno u otro gas generalmente inerte.
\newpage
21. Procedimiento según la reivindicación
18, caracterizado porque como fluido a presión se usa oxígeno
o un gas que libera oxígeno.
22. Procedimiento según la reivindicación
18, caracterizado porque como fluido a presión se usa
monóxido de carbono/hidrógeno.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
adicionalmente a los fundentes se alimenta oxígeno sobre la escoria
líquida de alto horno.
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
adicionalmente a los fundentes se aporta oxígeno en la escoria
líquida de alto horno.
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