PROCEDIMIENTO PARA TRATAR POLVOS O ESCORIAS CON CONTENIDO DE ÓXIDOS METÁLICOS, ASÍ COMO DISPOSITIVO PARA REALIZAR ESTE PROCEDIMIENTO.

Procedimiento para tratar polvos o escorias con contenido de óxidos metálicos, así como dispositivo para realizar este procedimiento La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de compuestos orgánicos con contenido de óxidos metálicos, polvos, lodos o escorias con un lecho de coque calentado en forma de columna, del cual se extraen gases de reacción en dirección axial después del extremo de carga superior y la masa fundida se cuela en la parte inferior, así como un dispositivo para realizar este procedimiento. En el documento WO 2006/079132 A1, se propuso ya un procedimiento para reducir escorias con contenido de óxidos metálicos o bien vidrios y/o desgasificación de masas fundidas minerales, así como un correspondiente dispositivo para realizar este procedimiento, en el que se cargaron las escorias fundidas en un lecho de coque calentado de forma inductiva, en donde la carga se alimentó en un reactor de cuba esencialmente cerrado y el lecho de coque se calentó de modo inductivo a temperaturas que deberían asegurar hasta el fin del corte se forme una masa fundida o se mantenga la temperatura de fusión. En este dispositivo conocido, se alimentaba oxígeno en diferentes áreas parciales axiales del horno de cuba y el horno de cuba se calentaba inductivamente en distintas áreas parciales con diversas frecuencias y diferente energía. El potencial redox del lecho o bien de la columna se podía regular en este dispositivo conocido por soplado de gases, en donde el dispositivo conocido presentaba secciones consecutivas axiales que estaban equipadas de medidores de temperatura y/o medidores de la energía eléctrica para garantizar, de esta forma, una correspondiente regulación de la temperatura en las distintas secciones. Era esencial para el dispositivo conocido que la energía eléctrica se pudiera incorporar directamente en el lecho de coque, en donde las paredes o bien la carcasa en sí estaban construidas de material refractario que no se calentó al usar energía eléctrica y, así, se conformó de forma aislante en aquel rango de temperaturas que era de esperar en el área de las paredes de la carcasa. La carcasa en sí se formó en frío así como los cuerpos de inducción o las bobinas de inducción, ya que el calor de inducción se aseguró por medio de las partículas de coque conductivas correspondientes. De la anterior solicitud austríaca GM 35/2007, se ha de extraer un procedimiento o un dispositivo del tipo descrito en el que se podía trabajar de manera sencilla cualquier material de uso como chatarra galvanizada, cascarillas de laminación cargadas con compuestos orgánicos, polvos con contenido de zinc, cenizas de combinación de lodos de clarificación que podían contener P2O5, Fe2O3, CaO, Al2O3, ZnO, etc., y chatarra eléctrica y se pueden extraer sustancias nocivas sin formar circuitos internos casi de forma cuantitativa. Además, el procedimiento se debería realizar de modo que tal se pueda prescindir de la conformación cerrada de un horno de cúpula y se pueda usar una cuba simple con extremo de carga fría abierto, sin que en este lugar deba temerse por una salida de sustancias nocivas. Mediante el uso conocido de materiales aislantes para el revestimiento refractario o la camisa de una cuba, se deberá asegurar, a su vez, que la energía eléctrica actúe únicamente en el área del lecho de coque. En este sentido, se propuso a partir del procedimiento mencionado al comienzo que los gases de reacción se aspiren en un área axial del lecho de coque por debajo de un cuerpo de inducción superior, que es apropiado para llevar al lecho de coque a la temperatura de ignición del carbono, y se cuele la serie reglada de metal, así como la masa fundida de escoria en la parte inferior del lecho de coque. Al aspirar el gas de reacción en un área axial del lecho de coque entre los dos cuerpos de inducción y colar la serie reglada de metal y la masa fundida de escoria en la parte inferior del lecho de coque, se logró en el interior de la columna de coque una conducción de gas en la que, a partir del extremo de carga frío, se aspiran gases de reacción en la abertura de aspiración y, así, se transportan en un primer sector parcial axial en corriente continua con la carga; por el contrario, otra cantidad parcial de los gases de reacción se aspiran desde el extremo de colada caliente también hacia la abertura de aspiración, de modo que, en este segundo sector parcial axial del lecho de coque o de la columna de coque, se transportan los gases en contracorriente a la masa fundida. Una conducción de gas de este tipo tiene la ventaja de poder reducir la proporción de gases calientes altamente viscosos de forma esencial y los gases aún formados en el área del extremo de la colada pueden degradar su calor perceptible en contracorriente a la masa fundida descendente o bien la columna de coque. El área por debajo del cuerpo de inducción mencionado se caracteriza así por una temperatura que es inferior a la temperatura del lecho de coque en el extremo de colada, pero, por otro lado, es considerablemente superior a la temperatura del gas en el extremo de carga frío, de modo que por medio de una selección apropiada de la selección de la posición de la abertura de aspiración se puede asegurar efectivamente en cada punto que se pueden aspirar confiadamente gases cargados con sustancias nocivas, y se puede evitar una condensación de los compuestos de conforman el circuito en el lecho de coque. Por otra parte se propuso realizar el procedimiento de forma tal que la temperatura a la que se extrae el gas de reacción usando presión negativa esté por encima del punto de condensación de sustancias nocivas por separar y en especial por encima de 910° C. Una temperatura p or encima de 910° C se eligió en este caso respecto de los vapores de zinc, cuyo punto de condensación a 907° C está bajo presión atmosférica. Si únicamente hay vapor de fósforo como sustancia nociva, la temperatura de absorción puede ser correspondientemente menor y superior a 290 °C. La abertura de aspiración se colocó en este caso bajo ligera subpresión, en donde además de vapor de zinc también se pudo aspirar vapor de fósforo. Por regulación correspondiente de la temperatura, a la que se realiza la aspiración, se pudo aspirar selectivamente una serie de sustancias nocivas, con lo cual se elevó considerablemente la cantidad de posibles cargas, ya que ahora se hizo posible tratar correspondientemente también sustancia 2   problemáticas que contenían zinc, carbono, hidrocarburos, sustancias alcalinas, halógeno, plomo, cadmio, mercurio, fósforo o productos orgánicos de pirólisis. En especial las sustancias residuales sólidas presentan en un pretratamiento térmico al menos un alto porcentaje de sustancias volátiles, en donde además de los vapores metálicos mencionados, también se han de clasificar como problemáticas por sobre todo la condensación de zinc y de cadmio, halógenos alcalinos así como condensación de alquitrán en hornos de cuba y llevan a circuitos no deseados. Mediante la aspiración descrita, fue posible sin problemas una refinación pirometalúrgica en un horno de cuba, en donde la extracción de los gases debería estar en principio en el área por encima de la temperatura de condensación de las sustancias nocivas volátiles relevantes en cada caso. El precalentamiento de coque y de gas hasta la temperatura meta se realizó en este caso en el área de corriente continua, es decir, en aquel sector en el que la carga y los gases se conducen en el mismo sentido a través del lecho de coque. Recién la posterior reducción de la masa fundida se realiza a continuación en el área de contracorriente, en donde esta extracción de gases común a ambas áreas evita la formación de un circuito interno. El gas de reacción extraído se podía llevar preferentemente a un reformador de gas, en el cual, por ejemplo, se convierte el vapor de zinc caliente con el agua inyectada en reacción endotérmica en óxido de zinc y H2, con lo cual se podía formar un gas enfriado correspondientemente purificado con alto valor calorífico. Las diferentes áreas parciales axiales del lecho de coque o bien de la columna de coque se pudieron operar preferentemente de modo tal que el cuerpo de inducción superior se operaba con una frecuencia de 20 120 kHz y estaba previsto un cuerpo de inducción adyacente al extremo de colada que se operaba con una frecuencia de 1 10 kHz. De esta manera, se refleja el hecho de que en el área de la corriente continua, en la que resulta una reducción no en gran escala, el acoplamiento a componentes oxídicos requieren mayores frecuencias que el acoplamiento en el área de reducción, en la que hay ya grandes cantidades de masas fundidas metálicas y coque de mayor temperatura, que se acoplan con menores frecuencias. Con esta medida, se puede... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de polvos o escorias con contenido de óxidos metálicos con un lecho de coque en forma de columna calentado inductivamente, del que en dirección axial se extraen gases de reacción después del extremo de carga superior y se cuela la masa fundida en la parte inferior, caracterizado porque el lecho de coque en forma de columna se dispone en un primer sector parcial de su largo axial como anillo de coque alrededor de una abertura de carga central, porque el anillo de coque se calienta, porque la carga de los polvos sólidos o de la carga presente eventualmente también como masa fundida líquida se realiza por debajo del nivel de carga para coque en el anillo de coque en el lecho de coque caliente y porque el anillo de coque que rodea la abertura de carga es calentado por gases de escape de combustión calientes, viento caliente y/u oxígeno, así como en caso de ser necesario, combustible adicional quemado en el anillo de coque. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque con una carga por tratar y/o en el anillo de coque se cargan aditivos ácidos. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la carga se introduce a través de la abertura de carga central en el rango de una temperatura de coque de más de 500 °C, en es pecial, de más de 1000 °C. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque se sopla viento caliente u oxígeno en por lo menos un nivel en el lecho de coque, que corresponde al canto inferior del anillo de coque o que está por debajo de este canto inferior. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el potencial de reducción de la columna de coque se regula por soplado de gases calientes. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo en cascada en varias etapas de procedimiento sucesivas en lechos de coque en forma de columna separados entre sí con un potencial de reducción creciente en cada caso para la obtención fraccionada de masas fundidas metálicas. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el polvo (por ejemplo, polvo de educto) o bien el lote se calcina antes de la carga en el horno de coque de cuba anular con aditivos ácidos en condiciones de oxidación, en especial, a temperaturas de entre 1100 °C y 1300 °C. 8. Dispositivo para realizar el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 con un reactor con una columna de coque calentable por inducción, un extremo de carga superior para la carga y un extremo de carga superior para coque, así como por lo menos una abertura de colada cerrable para masa fundida de metal y/o de escoria, caracterizado porque en el extremo superior está conformado un espacio de carga central (4) para la carga, que está rodeado por un espacio anular (5) para el alojamiento de coque, porque en el espacio anular de coque (5) están conectadas toberas (9) para viento caliente, oxígeno y/o gases de escape de combustión calientes, así como eventualmente combustibles y porque el espacio anular de coque (5) presenta en su extremo frío superior una esclusa a prueba de presión (3) y porque al reactor están conectadas tuberías de aspiración (13) para gases de reacción al o por debajo del borde inferior del espacio anular de coque (5). 9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque al reactor (1) están conectados en dirección vertical consecutiva un gran número de tuberías de alimentación de gas (8, 15) y tuberías de aspiración de gas (13, 14). 10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque las tuberías de aspiración de gas (13, 14) están conectadas a espacios anulares que están conformados por aumento gradual del diámetro interior del reactor (1). 11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, 9 ó 10, caracterizado porque la esclusa a prueba de presión (3) está conformada como cierre de campana doble. 12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque un gran número de reactores (1a, 1b, 1c) está dispuesto en cascada uno tras otro. 13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque están conectadas tuberías de aspiración (13, 14) en áreas del reactor (1) bajo una subpresión que da como resultado una corriente gaseosa desde arriba y desde abajo en la tubería de aspiración (13, 14). 7   8   9