Método en relación con la producción de acero.

Un método de producción de un agente fundente que puede usarse en la producción de acero

, preferentemente acero inoxidable, caracterizado porque un lodo de hidróxido que resulta de la neutralización de un líquido de decapado contaminado con metales procedente de una etapa de decapado para un acero se usa como materia prima para la producción de dicho agente fundente, conteniendo dicho lodo de hidróxido al menos un compuesto que contiene fluoruro, en el que dicho lodo de hidróxido

a) se seca en una cámara de secado antes de

b) ser calcinado, y seguidamente

c) ser sinterizado a un producto mecánicamente estable, mediante calentamiento en un horno estacionario o un horno rotatorio a una temperatura de 1000 a 1200ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2005/000497.

Solicitante: OUTOKUMPU OYJ.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: RIIHITONTUNTIE 7 02200 ESPOO FINLANDIA.

Inventor/es: LUNNER, SVEN-ERIC, GUOZHU,YE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > LIMPIEZA O DESENGRASADO DE MATERIALES METALICOS POR... > Limpieza o decapado de materiales metálicos con... > C23G1/36 (Regeneración de los líquidos residuales de decapado)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > PROCESOS DEL HIERRO FUNDIDO, p. ej. AFINADO, FABRICACION... > Tratamiento en estado líquido de las aleaciones... > C21C7/076 (Empleo de escorias o flujo como agentes tratantes (C21C 7/06, C21C 7/064, C21C 7/068 tienen prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > PROCESOS DEL HIERRO FUNDIDO, p. ej. AFINADO, FABRICACION... > Tratamiento en estado líquido de las aleaciones... > C21C7/068 (Descarburación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > COMPUESTOS DE BERILIO, MAGNESIO, ALUMINIO, CALCIO,... > Compuestos de calcio, estroncio o bario (C01F 7/00... > C01F11/22 (Fluoruros)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar... > C21B3/00 (Características generales de la fabricación de hierro fundido (mezclas para fundición C21C 1/06))

PDF original: ES-2530213_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método en relación con la producción de acero.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un método de producción de un producto que puede usarse como agente fundente en la producción de acero. La invención también se refiere a un método en relación con la producción de acero, preferentemente de un acero inoxidable, que comprende producción de una hornada de acero, descarburación de la hornada de acero con lo que se aplica una escoria encima de dicha hornada de acero. Finalmente, la invención también se refiere a un producto producido de acuerdo con la invención.

TÉCNICA ANTERIOR

La producción de acero, especialmente acero inoxidable, comprende procesos de recocido y decapado. El recocido es una operación de tratamiento térmico que tiene como objetivo la recristalización de la microestructura del acero y hacerle dúctil. En el recocido, una capa de óxido se forma sobre la superficie del acero, y una capa empobrecida en cromo se forma directamente por debajo de la capa de óxido. Ambas de estas dos capas se retiran mediante decapado.

Decapado significa que el producto de acero recocido es tratado mediante ácido, generalmente una mezcla de diferentes ácidos, mediante la cual los depósitos metálicos no deseados en la superficie son eliminados. Una mezcla de ácido nítrico, HNO3, y ácido fluorhídrico, HF, es la más eficaz para el decapado de acero inoxidable. Los metales disueltos forman complejos y depósitos metálicos que deben ser eliminados del proceso. Especialmente, es difícil manipular líquidos de decapado usados que contienen ácidos mixtos, tales como una mezcla de ácido nítrico (HNO) y ácido fluorhídrico (HF), que contiene fluoruros. También el contenido de, por ejemplo, óxidos de hierro, cromo y níquel en la producción de acero inoxidable, constituye un problema de manipulación.

Después del tratamiento de decapado, el producto de acero se limpia por descarga de agua, con lo que se forma agua de limpieza ácida. Los metales disueltos en forma de complejos y depósitos metálicos, así como el agua de limpieza ácida, constituyen materiales de desecho de fuerte impacto medioambiental, y deben someterse a una manipulación especial para no causar daños medioambientales graves. De forma similar al caso en otras industrias del proceso, también existe un esfuerzo en la industria acerera por recuperar productos de desecho y cerrar el ciclo.

Se conocen varios métodos diferentes para intentar regenerar los ácidos libres (HNO y HF) del líquido de decapado usado. Una técnica para esto, que ha sido usada durante mucho tiempo por el solicitante de la presente invención, es el proceso de retardo de ácido, denominado habitualmente como SAR (Retardo de ácido Scanacon). Una planta de SAR funciona para mantener la concentración de metales en el baño de decapado a un nivel bajo y estable, y consta de una etapa del proceso mecánica y una química. La etapa mecánica separa el ácido y el lodo metálico (óxido metálico, fluoruro metálico), en una fase sólida. La etapa química separa el ácido y los iones metálicos disueltos, con ayuda de un lecho de resina. Desde la planta de SAR, un ácido concentrado libre con un bajo contenido de metal es reciclado de vuelta al baño de decapado. Para recuperar aún más ácido nítrico libre, puede usarse una etapa de electrodiálisis que separa aniones y cationes en el ácido por medio de una técnica de membrana. La separación de iones es acelerada por una fuente eléctrica de CC. Los iones metálicos separados, junto con un ácido libre débil, y el lodo, son bombeados a la planta de neutralización para destrucción.

Otra técnica, llamada el proceso Pyromar, utiliza la descomposición térmica de complejos de fluoruro metálico para recuperar ácido fluorhídrico, ácido nítrico y metales. Mediante pulverización-calcinación, un líquido de decapado usado se convierte en fase gaseosa, donde después puede convertirse en un ácido reutilizable mediante una o más columnas de absorción. Los metales forman óxidos metálicos y deben someterse a reducción antes de ser usados en el taller de fundición. El proceso presenta varios inconvenientes. Grandes cantidades de humos nitrosos (NOx) se forman mediante la pulverización-calcinación, y estos humos deben ser destruidos mediante, por ejemplo, control de eliminación catalítica selectiva (SCR). Mediante la formación de NOx, grandes cantidades (aproximadamente el 3- 4%) del ácido nítrico desaparecen, lo que causa un desequilibrio en las cantidades recuperadas de ácido fluorhídrico y ácido nítrico. Otro inconveniente más es que los óxido metálicos están en forma de limaduras, tienen una baja densidad (,5 g/cm3), y que contienen elevadas cantidades de fluoruros (> 1%) lo que hace difícil reducir el producto de óxido a una forma metálica.

Otra técnica más se denomina OPAR (Recuperación de ácido de decapado de Outokumpu), en la que se usa ácido sulfúrico para descomponer los complejos de fluoruro metálico en el líquido de decapado usado, haciéndolo reaccionar y formando sulfatas metálicos. El ácido mixto de HNO3 y HF, recuperado de este modo, se separa por evaporación y condensación. El condensado es reciclado de vuelta al baño de decapado, y los sulfatas metálicos formados en el proceso son tratados térmicamente, filtrados en una prensa filtro y finalmente neutralizados mediante hidróxido cálcico y escoria usada procedente del taller de fundición. El proceso es muy costoso y el proceso de

neutralización da como resultado un incremento de volumen de 4-5 veces, generando de este modo grandes cantidades de sulfato cálcico metálico y lodo de hldróxldo metálico que tienen que ser descargadas. Actualmente no existe ninguna técnica para reciclar óxidos metálicos y ácido sulfúrico.

En la planta de neutralización, el líquido de decapado usado se neutraliza mediante hidróxido cálcico, Ca(OH)2, con lo que resulta un lodo que consta de diferentes hidróxidos metálicos Me(OH)x, fluoruro cálcico (CaF2) y sulfato cálcico (CaSO). Actualmente, dicho lodo es descargado. En caso de lluvia, existe un riesgo de que algunos metales sean lixiviados desde el vertedero, lo que significa que el agua de lixiviación debe manipularse y devolverse a la planta de neutralización. Características de dicho lodo se conocen, por ejemplo, del documento "Fine-Particle Characterization - An Important Recycling Tool" JON, vol. 54, no. 12, 1 de diciembre de 22 de Bo Lindblom et al. En su interior se afirma que el calentamiento causa que varias fases cristalinas, tales como CaF2 y espinelas de la composición de FR-Ni-Cr, se formaran. Además, por medio del calentamiento el lodo pierde peso debido a la extracción del agua de hidratación en el lodo, lo que es importante para la selección de técnicas de aglomeración apropiadas.

Durante los últimos años, unas exigencias medioambientales más rigurosas han conducido, entre otras cosas, a exigencias más estrictas de diseños de vertederos, lo que ha dado como resultado costes muy elevados. Además, en el futuro puede introducirse un impuesto de vertederos. Esto ha provocado el comienzo de investigaciones que consideran la posibilidad de mantener baja la cantidad de lodo descargado.

En la patente sueca no. SE 519776 del solicitante de la presente invención, se desvela un método de reutilización de lodo de hidróxido que contiene metal desde una etapa de decapado. El lodo de hidróxido se mezcla con una mezcla que tiene un contenido de una sustancia del grupo 14 de la tabla periódica, y se le permite solidificar mediante endurecimiento o polimerización, con lo que el contenido de agua cae a por debajo del 15%. La mezcla solidificada puede reciclarse a continuación a una hornada de acero en relación con la producción de acero... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de producción de un agente fundente que puede usarse en la producción de acero, preferentemente acero inoxidable, caracterizado porque un lodo de hidróxido que resulta de la neutralización de un líquido de decapado contaminado con metales procedente de una etapa de decapado para un acero se usa como materia prima para la producción de dicho agente fundente, conteniendo dicho lodo de hidróxido al menos un compuesto que contiene fluoruro, en el que dicho lodo de hidróxido

a) se seca en una cámara de secado antes de

b) ser calcinado, y seguidamente

c) ser sinterizado a un producto mecánicamente estable, mediante calentamiento en un horno estacionario o un

horno rotatorio a una temperatura de 1 a 12°C.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la calcinación comprende las siguientes etapas del proceso:

a) evaporación del agua libre mediante calentamiento a 15-2°C,

b) evaporación del agua enlazada químicamente mediante calentamiento a 6-9°C,

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la etapa c) significa sinterización a un producto mecánicamente estable mediante calentamiento a 1 - 11°C.

4. Un método de producción de un agente fundente que puede usarse en la producción de acero, preferentemente acero inoxidable, caracterizado porque un lodo de hidróxido que resulta de la neutralización de un liquido de decapado contaminado con metales procedente de una etapa de decapado para un acero se usa como materia prima para la producción de dicho agente fundente, conteniendo dicho lodo de hidróxido al menos un compuesto que contiene fluoruro, en el que dicho lodo de hidróxido

a) se seca en una cámara de secado antes de

b) ser calcinado, y

c) fundirlo en un convertidor mediante calentamiento a una temperatura de 12-13°C.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la calcinación comprende las siguientes etapas del proceso:

a) evaporación del agua libre en el lodo de hidróxido mediante calentamiento a 15-2°C,

b) evaporación del agua enlazada químicamente mediante calentamiento a 6-9°C,

c) fusión del lodo de hidróxido mediante calentamiento a 12-13°C,

d) evacuación del lodo de hidróxido fundido del horno,

e) enfriamiento del lodo de hidróxido evacuado durante la solidificación para formar un producto mecánicamente estable,

f) trituración del producto solidificado.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho lodo de hidróxido se toma de un vertedero.

7. Un agente fundente que puede usarse en la producción de acero, preferentemente acero inoxidable que puede

producirse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque contiene (en % en peso)

2-8%, preferentemente 4-65% de CaF2

2-3 de Fe23

4-1 de Cr23

1-4 de NiO

8-12 de CaO

1-3 de S¡2

,1-15 de CaSCU

,2-,5 de MnO

,4-,6 MgO

máx. ,2 de C.

8. Uso de una fluorita sintética producida químicamente de acuerdo con la reivindicación 7, como agente fundente, añadiéndola a una escoria que se forma encima de una hornada de acero descarburada.

9. Uso de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho agente fundente se añade a la escoria en una cantidad que corresponde parcial o totalmente a la demanda de CaF2, preferentemente en una cantidad del 3- 7%, y de forma adecuada aproximadamente el 5%, para conseguir un efecto fundente deseado.

1. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque a la decarburación le sigue una etapa de reducción en la que al menos una parte del contenido de metal en el agente fundente puede reducirse y forzarse a la hornada de acero mediante una adición extra de FeSi.

11. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de reducción comprende una adición de CaO.