PROCEDIMIENTO PARA LA REDUCCIÓN DE ESCORIAS OXIDADAS PROCEDENTES DE MATERIALES EN POLVO, ASÍ COMO HORNO CON CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN PARA LA REALIZACIÓN DE DICHO PROCEDIMIENTO.

Procedimiento para la reducción de escorias y materiales en polvo con carga oxidante,

o bien de materia orgánica, con utilización de un lecho de cok con calentamiento inductivo, que se extiende en dirección axial y que presenta un gradiente de temperatura, caracterizado porque se efectúa la aspiración de gas de reacción, como mínimo, en una zona axial del lecho de cok por debajo de uno de los cuerpos de inducción de la parte de la cabeza, adyacente al extremo de alimentación frío, y que el régulo de metal, así como el caldo de fusión de las escorias es extraído en el extremo inferior del lecho de cok

La invención se refiere a un procedimiento para la reducción de escorias y materiales en polvo dotados de carga de óxido o de tipo orgánico que tienen también elevados contenidos de escorias de cromo y vanadio (por ejemplo, escorias de acero inoxidable), con utilización de un lecho de cok que se puede calentar por inducción, que se extiende en dirección axial y presenta un gradiente de temperatura, así como un horno de cuba con calentamiento por inducción, con un lecho de cok fragmentado para el llenado del horno para reducción de escorias metálicas, de material eléctricamente aislante, resistente al fuego, de tipo metálico y en ciertos casos cargadas con productos orgánicos, en el cual se puede ajustar un gradiente de temperatura y que presenta en diferentes zonas axiales del horno de cuba cuerpos de inducción refrigerados.

En el documento WO 2006/079132 A1 se dio a conocer ya un procedimiento para la reducción de escorias o cristalizaciones que contienen óxidos metálicos y/o para la desgasificación de caldos de fusión metálicos, así como un dispositivo correspondiente para la realización de este procedimiento, mediante el cual las escorias fundidas eran suministradas a un lecho de cok calentado inductivamente de manera que la carga era alimentada a un reactor de cuba esencialmente cerrado y siendo calentado el lecho de cok de forma inductiva a las temperaturas deseadas, debiéndose asegurar que se formaba hasta el momento de la colada un caldo de fusión o que la temperatura de fusión se mantuviera adecuadamente. En este procedimiento conocido se alimentaba en diferentes zonas parciales axiales del horno de cuba oxígeno y el horno de cuba se calentaba en diferentes zonas parciales con diferente energía inductiva y diferentes frecuencias. El potencial Redox del lecho o bien de la columna se podía regular en este dispositivo mediante insuflado de gases, de manera que el dispositivo conocido presenta diferentes secciones en sentido axial, las cuales están dotadas de dispositivos de medición de temperatura específicos y/o dispositivos de medición de la potencia eléctrica absorbida para poder garantizar de esta forma la correspondiente regulación de la temperatura en las secciones individuales. Era esencial para este dispositivo conocido que la energía eléctrica fuera aplicada directamente en el lecho de cok, de manera que las paredes o bien el cuerpo envolvente estaban construidos mediante un material refractario que en la utilización de energía eléctrica no se

calentaba y, por lo tanto, estaba constituido de forma aislante sobre la correspondiente zona de temperatura, que era esperable en la zona de las paredes del cuerpo envolvente. El propio cuerpo envolvente estaba constituido igual que el cuerpo de inducción o bien las bobinas de inducción de forma refrigerada, puesto que el calor de inducción quedaba retenido por las correspondientes partículas de cok que son conductoras.

La presente invención se propone el objetivo de desarrollar adicionalmente un procedimiento y dispositivo del tipo conocido que pueda contener materiales de adición deseados tales como chatarra de zinc, fracciones ligeras de trituradora, con cascarilla procedente de la laminación con carga orgánica, materiales en polvo que contienen zinc, cenizas de la combustión de lodos activados que pueden contener P2O5, Fe2O3, CaO, Al2O3, ZnO, etc. y chatarras de tipo eléctrico que pueden ser elaboradas de manera simple y de manera que los materiales contaminantes pueden ser extraídos sin la constitución de circuitos internos casi de forma cuantitativa. Además, la invención está destinada a llevar a cabo el procedimiento de forma tal que se puede prescindir de la constitución de un horno de cubilote cerrado, pudiéndose utilizar una simple cuba con extremo de alimentación abierto y frío sin que se deba temer la salida de contaminantes en este lugar. Mediante la utilización conocida de materiales aislantes para el revestimiento de refractario, es decir, para el revestimiento de la cuba, se puede asegurar además que la energía eléctrica actúa de forma efectiva solamente en la zona del lecho de cok.

Para conseguir estos objetivos, el procedimiento objeto de la presente invención, apartándose esencialmente del procedimiento descrito al principio, en que el gas de reacción, como mínimo en una zona axial del lecho de cok por debajo de un cuerpo de inducción del lado de la cabecera, el cual es apropiado para llevar al lecho de cok a la temperatura de encendido del material de carbón, es aspirado y el régulo del metal así como el caldo de fusión de la escoria son extraídos en el extremo inferior del lecho de cok. De esta manera, dado que el gas de reacción es aspirado en una zona axial del lecho de cok entre dos cuerpos de inducción y el régulo del metal es extraído junto con el caldo de fusión de la escoria en el extremo inferior del lecho de cok, se genera en el interior de la columna de cok una conducción de gas por la cual a la salida del extremo de alimentación frío se aspiran

gases de reacción hacia la abertura de salida y de esta manera son guiados en una primera zona parcial axial con igual sentido de corriente con la carga, mientras que por el contrario otra cantidad parcial de los gases de reacción son aspirados desde el extremo de colada caliente de manera correspondiente hacia la abertura de salida, de manera que en esta segunda zona parcial axial del lecho de cok o bien de la columna de cok los gases son guiados en contracorriente con respecto al caldo de fusión. Un guiado de gases de este tipo tiene la ventaja de que la parte de gases calientes de elevada viscosidad se puede reducir de manera esencial y los gases que se generan en la zona del extremo de colada pueden eliminar su calor sensible en contracorriente con respecto al caldo de fusión descendente. La zona situada por debajo del llamado cuerpo de inducción se caracteriza, por lo tanto, por una temperatura que es menor que la temperatura del lecho de cok en el extremo de colada, pero que por otra parte es sensiblemente más elevada que la temperatura del gas en el extremo de alimentación frío, de manera que por la adecuada elección de la posición de la abertura de aspiración se puede asegurar realmente en cualquier punto que los gases cargados con materiales contaminantes pueden ser aspirados de manera fiable sin crear nuevamente circuitos en el interior del horno de cuba o bien del lecho de cok.

De manera ventajosa, el procedimiento se lleva a cabo de manera tal que la temperatura en la que el gas de reacción es extraído con utilización de depresión, se encuentra por encima del punto de condensación de los materiales contaminantes a separar y en especial por encima de 910º C. Una temperatura por encima de 910º C se escoge en este caso teniendo en cuenta los vapores de zinc, cuyo punto de condensación se encuentra a 907º C a presión atmosférica. Cuando se tienen solamente vapores de fósforo como materiales contaminantes, la temperatura de salida de gases puede ser menor de manera correspondiente, siendo escogida por encima de 290º C. La abertura de salida es sometida en este caso a una ligera depresión, de manera que aparte del vapor de zinc también se puede aspirar el vapor de fósforo. Mediante el ajuste adecuado de la temperatura a la que tiene lugar la aspiración, se pueden aspirar una serie de materiales contaminantes de forma selectiva, de manera que el número de cargas posibles se aumenta de manera esencial, puesto que en este caso resulta posible eliminar materiales problemáticos que contienen zinc, carbono, hidrocarburos,

materiales alcalinos, halógenos, plomo, cadmio, mercurio y productos orgánicos de pirólisis. En especial los materiales de eliminación sólidos presentan para una manipulación térmica previa principalmente una elevada proporción de sustancias volátiles que aparte de los vapores metálicos conocidos conducen a condensación de zinc y cadmio, a halógenos alcalinos así como condensación de alquitranes en el horno de cuba, por lo que son problemáticos en su eliminación y conducen a circuitos de circulación no deseados. Mediante la aspiración de acuerdo con la presente invención, resulta posible un refino pirometalúrgico de este tipo en un horno de cuba sin problema alguno, de manera que la extracción de gases tiene lugar principalmente en la zona superior a la temperatura de condensación de los contaminantes volátiles relevantes. El calentamiento del cok y de los gases a esta temperatura objetivo tiene lugar en la zona de igual sentido de la corriente, es decir, en la zona correspondiente en la que la carga y los gases son guiados a través del lecho de cok en el mismo sentido. Solamente...

1. Procedimiento para la reducción de escorias y materiales en polvo con carga oxidante, o bien de materia orgánica, con utilización de un lecho de cok con calentamiento inductivo, que se extiende en dirección axial y que presenta un gradiente de temperatura, caracterizado porque se efectúa la aspiración de gas de reacción, como mínimo, en una zona axial del lecho de cok por debajo de uno de los cuerpos de inducción de la parte de la cabeza, adyacente al extremo de alimentación frío, y que el régulo de metal, así como el caldo de fusión de las escorias es extraído en el extremo inferior del lecho de cok.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura a la que se extrae el gas de reacción, con utilización de depresión, se encuentra por encima del punto de condensación de los materiales a separar, y en especial por encima de 910º C.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el gas de reacción extraído es alimentado a un reformador de gas.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el cuerpo de inducción adyacente al extremo de alimentación es alimentado con una frecuencia de 20-120 kHz y un cuerpo de inducción adyacente al extremo de colada es alimentado con una frecuencia de 1-10 kHz.

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la aspiración del gas de reacción es realizada mediante varios recintos anulares sucesivos y en disposición axial.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque la presión de aspiración se escoge en dirección axial en los recintos anulares sucesivos con un valor esencialmente constante o creciente en la dirección axial.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque de un primer nivel de los niveles de recinto anular adyacente al extremo de alimentación se extraen haluros volátiles y CO y de un nivel de recinto anular siguiente se extraen vapores metálicos, en especial, vapor de Zn con CO.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las escorias o materiales en polvo alimentadas reciben aditivos de materiales ácidos, tales como por

ejemplo, SiO2 o Al2O3 para la reducción del carácter básico.

9. Horno de cuba (1), con calentamiento inductivo, que se puede llenar con un lecho de cok (2) de tipo fraccionado, para la reducción de escorias metálicas o dotadas de carga orgánica, realizado en un material refractario eléctricamente aislante, en el que se puede ajustar al gradiente de temperatura, que presenta, como mínimo, un cuerpo de inducción refrigerado (6, 7), dispuesto en el lado de la cabeza, caracterizado porque el horno de cuba (1) en una zona axial en la que existe una temperatura por encima del punto de condensación de los materiales contaminantes a separar y que se encuentra por debajo del cuerpo de inducción (6, 7) dispuesto en el lado de la cabeza, presenta una conexión de aspiración (11) y en el extremo inferior (4) del horno de cuba (1) se prevé una abertura (5) para la colada del régulo de metal (19) y del caldo de fusión de las escorias (19).

10. Dispositivo, según la reivindicación 9, caracterizado porque el horno de cuba (1) en la zona situada por debajo de los cuerpos de inducción (6, 7) dispuestos en el lado de la cabeza, presenta una zona (10) con mayor diámetro.

11. Dispositivo, según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque los cuerpos de inducción (6, 7, 8) están embebidos en el material refractario del horno de cuba.

12. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque los cuerpos de inducción (6, 7, 8) están construidos en forma de bobinas.

13. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9, 10 u 11, caracterizado porque los cuerpos de inducción (6, 7, 8) están constituidos en forma de manguitos ranurados.

14. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el extremo de alimentación frío (3) del horno de cuba (1) está dispuesto de forma abierta.

15. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque en la zona de los cuerpos de inducción (6, 7) adyacentes al extremo de alimentación frío (3), se han dispuesto toberas

(14) para el barrido del lecho de cok (2) con oxígeno y/o aire caliente.

16. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque cerca del extremo de colada (4) se han dispuesto toberas (14) para el barrido del lecho de cok (2) con oxígeno y/o aire caliente y/o para la introducción de combustibles, en especial combustibles alternativos.