Método para la espumación de escorias.

Un método de espumación de la escoria formada en un horno de arco eléctrico durante la producción de unaferroaleción,

comprendiendo el método la etapa de cargar el horno inyectando un polímero con contenido encarbono, no aglomerado, en la escoria de la ferroaleación situada en una zona caliente del horno, de modo que elpolímero funciona como un precursor de la espumación de la escoria generando gas CO a través de la reducción deóxido de hierro en la escoria mediante carbono y la oxidación de carbono a partir del polímero con contenido encarbono.

Método para la espumación de escorias Campo técnico La presente invención se refiere a un método para la espumación de escorias formadas en un horno de arco eléctrico durante la producción de una ferroaleación, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Técnica de antecedentes En los últimos cincuenta años la industria de los plásticos ha experimentado un enorme crecimiento, de modo que los materiales y productos plásticos son ahora esenciales para la sociedad. La producción de plástico en países tales como Japón ha alcanzado alrededor de 15 millones de toneladas al año y esto resulta en aproximadamente 9

millones de toneladas al año de residuos relacionados, el 50% de los cuales está asociado con residuos sólidos municipales.

Existen problemas crecientes con la eliminación de los plásticos, e internacionalmente el reciclaje de los plásticos supone una pequeña proporción de la recuperación de material, siendo el resto desechado a través de vertederos o quemados en incineradores. Los materiales plásticos no se degradan fácilmente y pueden desprender elementos tóxicos al vertedero, mientras que la combustión convencional genera a menudo emisiones peligrosas tales como dioxinas. El documento WO97/18336 describe un procedimiento para la destrucción de materiales basados en caucho y plásticos en un reactor de fundición de hierro que produce un gas limpio.

El documento JP 59 133 309 A describe un procedimiento para cargar géneros de caucho residuales en escoria de acero, para inhibir con seguridad la espumación. El documento EP 0 657 549 A1 describe el suministro de agentes reductores con contenido en carbono de grano fino en la escoria ya espumada.

En todo el mundo, la industria del acero se está enfrentando a una presión para minimizar su impacto sobre el medio ambiente, mejorando la eficacia de la utilización de energía y de recursos. Por ejemplo, se han realizado esfuerzos particulares para reducir la intensidad del carbono de un alto horno. Una estrategia de gestionar la energía de un alto horno implica la reducción del consumo de combustible o coque. Como combustible sustituto se ha propuesto la inyección de plástico en las torretas de un alto horno para reducir las emisiones de CO2, ya que los plásticos tienen una energía de combustión que es al menos tan elevada como la del carbón pulverizado que normalmente se inyecta, y tienen una relación de hidrógeno a carbono elevada, dando como resultado menos CO2 producido como un producto de la combustión.

Se conoce la adición de plásticos a otros tipos de hornos para la formación de acero, incluidos hornos de arco eléctrico (EAF – siglas en inglés) . Por ejemplo, el documento US 5.554.207 describe un procedimiento en el que polvo de residuos del EAF se combina con plástico residual para formar un sólido, el cual se añade luego al EAF. De manera similar, el documento JP 2004-052002 describe un procedimiento en el que plásticos residuales son amasados conjuntamente con polvo de acero para formar un sólido blando que se añade al EAF. Ningún documento se preocupa de la agregación de un aditivo para fomentar la espumación de la escoria.

Sumario En un primer aspecto, se proporciona un método para la espumación de escoria formada en un horno de arco eléctrico durante la producción de una ferroaleación, que comprende las características de la reivindicación 1.

La terminología “polímero con contenido en carbono no aglomerado” cubre tanto polímeros granulados como en partículas, finos y toscos, y pretende excluir polímeros como los formados conjuntamente con el polvo residual del EAF o polvo de acero. Sólidos aglomerados de este tipo no funcionarían como un agente de espumación de la escoria.

No se ha contemplado previamente, en un horno de arco eléctrico, que un polímero con contenido en carbono, no aglomerado, podría utilizarse para provocar la espumación de la escoria. En un horno de arco eléctrico, la espumación incrementada de la escoria cubre mejor al metal fundido y retiene mejor el calor (es decir, aísla) y esto conduce a un consumo considerablemente reducido de electricidad en el EAF.

El polímero con contenido en carbono, no aglomerado, actúa adicionalmente como un agente reductor, como un combustible durante el tratamiento del metal; y/o actúa como una fuente de combustibles; y/o actúa como un recarburante para aumentar la cantidad de carbono presente con el hierro en la ferroaleación final producida. Por ejemplo, en hornos de arco eléctrico, la fuente primaria de combustible ha sido la electricidad.

El plástico residual puede, así, potenciar la eficacia de la energía (es decir, mediante el uso de menos electricidad) y

puede reducir el consumo (y, por lo tanto, el coste) de fuentes de carbono tradicionales tales como coque y carbón. El plástico residual también puede reemplazar o reducir el uso de re-carburantes costosos tales como carbón antracita y grafito.

Cuando en esta memoria se utiliza el término “ferroaleación”, éste pretende incluir una amplia gama de aleaciones de hierro-carbono (incluidos aceros) y otras aleaciones de hierro-carbono y/o basadas en hierro, incluido ferrocromo, ferrocromo silicio, ferromanganeso, ferrosilicomanganeso, ferrosilicio, magnesio ferrosilicio, ferromolibdeno, ferroníquel, ferrotitanio, ferrofósforo, ferrowolframio, ferrovanadio, ferrozirconio, etc.

Típicamente, el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se carga en el horno de modo que se queme al

menos parcialmente y produzca un residuo carbonáceo a medida que se quema. El polímero actúa como un combustible. El residuo carbonáceo puede luego oxidarse para provocar la espumación de la escoria. El residuo puede actuar adicionalmente como un agente reductor o re-carburante. Así, típicamente, el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, cargado en el horno, funciona como un precursor de la espumación de la escoria. También puede actuar como un precursor de re-carburante o precursor de agente reductor.

Mientras que el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, puede comprender el único aditivo cargado en el horno, en una realización típica, el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se carga en el horno con otra fuente de carbono. Esta otra fuente de carbono puede quemarse para actuar como un combustible. También puede contribuir a la espumación de la escoria, y puede funcionar como un agente reductor o re-carburante. La otra fuente de carbono puede ser carbón, coque, carbón de leña, carbón vegetal o grafito.

Como un ejemplo, el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, y otra fuente de carbono se puede cargar en el horno aproximadamente en una relación ponderal de 1:1, a pesar de que esta relación puede variar de un horno a otro.

En una adaptación típica del método, el polímero con contenido en carbono es un plástico residual. La carga de un plástico residual en el horno proporciona medios eficaces de eliminación del plástico residual que, de otro modo, plantea retos medioambientales.

Típicamente, el polímero con contenido en carbono comprende los átomos C, H y, opcionalmente, O solo. Mientras que en el polímero pueden estar presentes otros elementos (p. ej. N, S, P, Si, halógenos, etc.) , estos otros elementos pueden interferir en la producción de la ferroaleación y/o pueden producir contaminantes, impurezas, gases nocivos, etc. Así, seleccionando juiciosamente el polímero con contenido en carbono, se puede evitar la formación de gases nocivos y otros productos perjudiciales o dañinos. Un plástico adecuado es polietileno, pero también se pueden emplear otros plásticos tales como polipropileno, poliestireno, polibutadieno-estireno, ABS, etc., e incluso plásticos difíciles de volver a procesar tales como baquelita.

Típicamente, el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se carga en el horno en forma de partículas de polímero, típicamente de un tamaño de partícula de 100 um o menor.

Pese a que una ferroaleación típica producida es el acero, la producción de otras ferroaleaciones, (tal como se describen arriba) puede emplear la carga de un polímero con contenido en carbono, no aglomerado,

En un segundo aspecto, se proporciona el uso de un polímero con contenido en carbono, no aglomerado, en calidad 50 de un agente de espumación de la escoria en la producción de una ferroaleación en un horno de arco eléctrico.

Típicamente, el uso del polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se encuentra en la producción de una ferroaleación conseguida por el método del primer aspecto.

En un tercer aspecto se proporciona... [Seguir leyendo]

1. Un método de espumación de la escoria formada en un horno de arco eléctrico durante la producción de una ferroaleción, comprendiendo el método la etapa de cargar el horno inyectando un polímero con contenido en carbono, no aglomerado, en la escoria de la ferroaleación situada en una zona caliente del horno, de modo que el polímero funciona como un precursor de la espumación de la escoria generando gas CO a través de la reducción de óxido de hierro en la escoria mediante carbono y la oxidación de carbono a partir del polímero con contenido en carbono.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se carga en el horno de modo que se quema al menos parcialmente y produce un residuo de la combustión carbonáceo, oxidándose el residuo luego para provocar la formación de espuma de la escoria.

3. Un método según la reivindicación 2, en el que el residuo también actúa como un agente reductor o funciona 15 como un re-carburante.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que, además del polímero con contenido en carbono, no aglomerado, en el horno se carga otra fuente de carbono.

5. Un método según la reivindicación 4, en el que la otra fuente de carbono es carbono, coque, carbón de leña, carbón vegetal y/o grafito cargado en el horno con el polímero con contenido en carbono.

6. Un método según la reivindicación 4 ó 5, en el que el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, y otra fuente de carbono se cargan en el horno en una relación ponderal de 1:1.

2.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, es un plástico residual.

8. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el polímero con contenido en 30 carbono comprende sólo los átomos C, H, y, opcionalmente, O.

9. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se carga en el horno en forma de partículas de polímero.

10. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la ferroaleación producida es acero.

11. Uso de un polímero con contenido en carbono, no aglomerado, como un agente de la espumación de la escoria en la producción de una ferroaleación en un horno de arco eléctrico.

4.

12. Uso según la reivindicación 11, en donde la producción de la ferroaleación se consigue por el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

13. Un método según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que antes de cargar el horno con el polímero con 45 contenido en carbono, no aglomerado, el método comprende las etapas de:

- cargar el horno con material de alimentación para la ferroaleación; y

- calentar el material de alimentación en el horno a un estado fundido y para formar una escoria sobre una superficie fundida de la aleación/material de alimentación.

5.

14. Un método según la reivindicación 13, en el que el polímero con contenido en carbono, no aglomerado, se carga con el fin de que se queme en el horno y libere energía calorífica a la aleación/material de alimentación fundido, y para generar un agente que espume la escoria.

15. Un método según la reivindicación 14, en el que, además de la espumación de la escoria, el polímero con contenido en carbono, no aglomerado:

-provoca una reducción química de cada uno de los óxidos de metal en la escoria para producir la

ferroaleación; y/.

60. re-carbura una aleación resultante de hierro y carbono.