PROCESO Y APARATO PARA PRODUCIR FIBRAS MINERALES.

Esta invención se refiere a la producción de fibras minerales quemando material combustible en presencia de un material particulado inorgánico y formar de ese modo un material fundido, y a continuación este material fundido se fibriza para formar las fibras. Cuando las fibras son fibras de vidrio, el material fundido se forma normalmente añadiendo material particulado inorgánico a un charco de fusión preformado en un horno eléctrico u otro con depósito. Esto es apropiado con respecto a la química, propiedades físicas y aspecto económico de la fabricación de fibras de vidrio, que tienen normalmente un análisis químico, con un porcentaje en peso de óxidos, superior a 10% de Na2O + K2O, inferior a 3% de hierro como FeO, inferior a 20% de CaO + MgO, superior a 50% de SiO2 e inferior a 5% de Al2O3, y con frecuencia también algo de boro. Sin embargo, este sistema no es práctico ni económico, en lo que respecta a la temperatura de fusión, otras propiedades físicas y aspectos económicos, para la fabricación de fibras de roca, piedra o escoria, que tienen normalmente un análisis con un porcentaje en peso de óxidos, inferior a 10% de Na2O + K2O, superior a 20% de CaO + MgO, superior a 3% de hierro como FeO, e inferior a 50% de SiO2 y con frecuencia superior a 10% de Al2O3, y usualmente boro en, como máximo, cantidades trivialmente pequeñas. La manera normal de producir el material fundido para formar fibras a partir de escoria, piedra o roca es por medio de un horno de tipo cubilote, en el que se coloca una carga auto-sostenida de material particulado inorgánico que se calienta por combustión del material combustible en el horno. La carga se funde gradualmente reponiéndose desde la parte superior y el material fundido se va escurriendo desde la carga y sale desde el fondo del horno. El horno normal para este propósito es un horno de cúpula. Es necesario que la carga se auto-sostenga y que sea permeable a los gases de combustión, que se generan generalmente por combustión de materiales carbonáceos en la carga. Es por tanto necesario, que todo en la carga sea relativamente grueso (con el fin de que la carga sea permeable) y que tenga alta resistencia física y no colapse hasta que la combustión o fundición esté bien avanzada. En la práctica, esto significa que el material carbonáceo es coque y el material particulado es roca, piedra o escoria trituradas gruesamente o que está en forma de briquetas formadas a partir de material finamente particulado. En consecuencia, si el material que está disponible está sólo disponible en forma finamente dividida, es necesario incurrir en el gasto e inconveniencia que supone transformarlo en briquetas. El briqueteado utiliza usualmente materiales que contienen azufre como aglutinante, tal como cemento Pórtland con yeso, y esto significa que el efluente es probable que tenga un alto contenido de azufre, que tiene que ser tratado. El gas contiene normalmente H2S y CO, si no se somete a combustión posterior. Por esta, y otras razones, es generalmente necesario someter los gases efluentes del horno de cúpula a una etapa posterior de combustión, con el fin de que los gases que se emiten a la atmósfera sean medioambientalmente satisfactorios, y sería deseable ser capaces de evitar la necesidad de usar un sistema de combustión posterior. El sistema de horno de cúpula u otro sistema de horno de cubilete, tienen también la desventaja de que las condiciones en el horno siempre tienden a ser suficientemente reductoras que algo de hierro es reducido a hierro metálico. Este sistema necesita separar el hierro metálico del material fundido, reduce la producción de lana mineral, conlleva la previsión de residuos de hierro, y también tiende a incurrir en el riesgo de corrosión en la zona que contiene hierro y escoria. Otra desventaja es que el procedimiento no tiene alta eficiencia térmica. Pese a estas desventajas, el procedimiento que usa un sistema de horno de cúpula u otro sistema de horno de cubilete se ha utilizado ampliamente en todo el mundo para la fabricación de fibras de roca, piedra o escoria, p. ej., con el análisis proporcionado antes. No obstante, sería claramente deseable, y ha sido deseable durante largo tiempo, idear un sistema que evite algunas o todas estas desventajas. Por tanto, el objeto de la invención es proporcionar un sistema que tenga alta eficiencia térmica y que proporcione un efluente satisfactorio medioambientalmente, preferiblemente sin el uso de ningún sistema de combustión posterior u otro tratamiento especial de efluente para el control de la contaminación. Es también deseable, que el sistema no dé como resultado una reducción de hierro y que no necesite briqueteado. Hace casi veinte años que en la patente de EE.UU. 4.365.984 se propuso la fabricación de fibras de roca, piedra o escoria mediante un procedimiento totalmente diferente. Éste implica suspender polvo de carbón en aire de combustión precalentado, y quemar el carbón suspendido en presencia de un material mineral particulado suspendido en una cámara de combustión circulante, es decir, una cámara de combustión en la que los materiales particulados suspendidos y aire circulan en un sistema que es, o se aproxima a, un sistema de circulación ciclónica. Este procedimiento da como resultado, la formación de un material fundido mineral y gases de combustión calientes. Se recoge el material fundido en un depósito y a continuación, se fibriza una corriente del material fundido mediante 2   una máquina centrífuga de fibrización. Los gases de combustión calientes se utilizan para precalentar el aire de combustión antes de mezclarlos con el carbón, mediante intercambio de calor entre aire y los gases de combustión. En este procedimiento, el aire de combustión que se mezcla con el carbón y el material particulado se caracteriza por tener una temperatura entre 430 y 650ºC, y la temperatura de la llama en el horno, se caracteriza por ser de entre 1.500 y 1.900ºC. Preferiblemente, se proporciona una parte o todo el material particulado inorgánico como parte del carbón suspendido, como resultado de usar estériles de carbón residuales de un circuito de lavado de carbón fino. Aunque, el procedimiento en teoría sería operable y evitaría la necesidad de briqueteado y eliminaría probablemente el riesgo de reducción del hierro, el procedimiento tal como se describe está sujeto claramente a importantes problemas de efluente medioambientales y es de baja eficiencia. Por consiguiente, en la práctica los procedimientos convencionales en horno de cubilete no son competitivos ni económica ni medioambientalmente y tampoco se ha desarrollado la tecnología de cámara de combustión circulante para la fabricación de fibras de roca, piedra o escoria, esto es pese al hecho de que ha habido numerosos trabajos publicados acerca de la tecnología de cámara de combustión circulante, para diversos productos minerales en los últimos veinte años. Un particular problema medioambiental de efluente que probablemente puede surgir es la presencia de NOx (óxidos de nitrógeno) en los gases de combustión. Las condiciones reductoras en un horno de cúpula tienden a minimizar este problema, pero las condiciones menos reductoras, y en particular las condiciones de oxidación descritas, que prevalecerán en la cámara de combustión circulante son responsables, a elevadas temperaturas del procedimiento, de que se produzcan gases efluentes que contienen una cantidad significativa de NOx, y esto podría crear un importante problema medioambiental. Sería deseable ser capaces de evitar éste y otros problemas medioambientales de procedimientos que usan condiciones no reductoras en la cámara de combustión, y evitar los diversos problemas técnicos, económicos y medioambientales asociados con los hornos de cúpula y otros de cubilete. Según la invención, proporcionamos un método para fabricar fibras minerales que comprende (I) fabricar un material mineral fundido mediante un procedimiento que comprende proporcionar un combustible carbonáceo y un material mineral particulado, y quemar el combustible, formando por lo tanto un material fundido y gases de combustión calientes, separar los gases de combustión calientes del material fundido y recoger el material fundido, y (II) hacer fluir una corriente con el material fundido recogido hasta una máquina centrífuga de fibrización y formar fibras minerales mediante fibrización por centrifugación de la corriente del material fundido, caracterizado porque el combustible carbonáceo se pulveriza y el procedimiento incluye las etapas de suspender el combustible carbonáceo pulverizado en aire de combustión precalentado, y quemar el combustible carbonáceo suspendido para formar una llama, suspender el material mineral particulado que ha sido precalentado hasta al menos 700ºC en la llama y fundir el material... 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1. Un método para fabricar fibras minerales que comprende: (I) fabricar un material mineral fundido mediante un procedimiento que comprende proporcionar un combustible carbonáceo y un material mineral particulado, y quemar el combustible, formando de ese modo un material mineral fundido y gases de combustión calientes, separar los gases de combustión calientes del material fundido y recoger el material fundido, y (II) hacer fluir una corriente con el material fundido recogido hasta una máquina centrífuga de fibrización y formar fibras minerales mediante fibrización por centrifugación de la corriente del material fundido, caracterizado porque, se pulveriza el combustible carbonáceo y el procedimiento incluye las etapas de suspender el combustible carbonáceo pulverizado en aire de combustión precalentado, y quemar el combustible carbonáceo suspendido para formar una llama, suspender el material mineral particulado que ha sido precalentado hasta al menos 700ºC en la llama y fundir el material mineral en una cámara de combustión circulante (25, 28) poner en contacto los gases de combustión del material fundido en un precalentador ciclónico (22) en condiciones reductoras de NOx, con el material mineral particulado a fundir y reducir así los NOx en los gases de combustión y precalentar el material particulado hasta al menos 700ºC, en que el material mineral particulado comprende lana mineral aglomerada residual, y proporcionar el aire de combustión precalentado por intercambio térmico de aire con los gases de combustión del precalentador ciclónico (22). 2. Un método según la reivindicación 1, en el que la atmósfera en el precalentador ciclónico (22) contiene oxígeno. 3. Un método según la reivindicación 1 ó reivindicación 2, en el que la combustión se realiza en condiciones estoiquiométricas. 4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reducción de NOx se logra en el precalentador (22) por reacción a una temperatura de 700ºC a 1.050ºC. 5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cámara de combustión circulante es una cámara de combustión ciclónica cónica, que tiene una salida axial para gas de combustión desde su parte superior y una entrada para el combustible en polvo y el aire precalentado, y/o la llama, no radialmente en la parte superior del ciclón y una salida de material fundido desde su base. 6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material mineral particulado precalentado se alimenta directamente a la cámara de combustión y se suspende en la llama en la cámara de combustión. 7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la lana mineral aglomerada residual contiene una resina de urea como un agente aglutinante. 8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fibras minerales son fibras de piedra con un análisis ponderal de óxido inferior a 10% de Na2O + K2O, superior a 20% de CaO + MgO, superior a 3% de hierro medido como FeO, e inferior a 50% de SiO2. 9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos gases de combustión entran en el precalentador ciclónico a una temperatura que es menor que la temperatura en el momento que se separan de dicho material mineral fundido y cuya menor temperatura está en el intervalo de 1.000 a 1.500ºC. 10. Un método según la reivindicación 9, en el que la reducción de temperatura de los gases de combustión desde la primera temperatura a la menor temperatura se efectúa por dilución de dichos gases de combustión con aire y/o amoniaco líquido. 11. Aparato adecuado para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:medios (1, 2, 3, 24, 30) para suspender polvo de combustible carbonáceo en aire de combustión precalentado y quemar el combustible carbonáceo suspendido para formar una llama, medios (7, 26, 27) para suspender material mineral particulado en la llama que ha sido precalentado a al menos 700ºC, medios para incluir lana mineral aglomerada residual en el material mineral particulado, una cámara de combustión circulante (25, 28) en la que se funde el material particulado en la llama formando por lo tanto un material mineral fundido y gases de combustión calientes, medios (8, 28, 9, 10) para separar los gases de combustión calientes y el material fundido, y recoger el material fundido, medios (11, 22) para poner en contacto los gases de combustión del material fundido en un precalentador ciclónico (22) en condiciones reductoras de NOx, con el material mineral particulado a fundir y reducir así los NOx en los gases de combustión y precalentar el material particulado hasta al menos 700ºC, medios 8   (15, 16, 2) para proporcionar el aire de combustión precalentado por intercambio térmico de aire con los gases de combustión del precalentador ciclónico (22), y una máquina de fibrización por centrifugación posicionada para recibir y fibrizar el material fundido. 9     11