Procedimiento de aglomeración de materiales industriales en polvo, en particular por técnica de formación de briquetas.

Procedimiento de aglomeración de materiales industriales en polvo que comprende:

- amasar en una cuba los materiales en polvo a aglomerar en presencia de un primer ligante que comprende unpolímero de peso molecular superior a 500.000 g/mol que se presenta en forma de una emulsión inversa,

-a continuación añadir separadamente en la cuba, mientras se amasa, un segundo agente ligante que comprende unsilicato de un metal alcalino,

- finalmente compactar por presión los aglomerantes obtenidos.

Procedimiento de aglomeración de materiales industriales en polvo, en particular por técnica de formación de briquetas La presente invención tiene por objeto un procedimiento de aglomeración de materiales en polvo industriales, en particular por la técnica de formación de briquetas.

En la presente invención se comprende por materiales industriales en polvo: los materiales en polvo y/o finos de fundiciones, de acererías y de altos hornos ricos en óxidos metálicos o procedentes especialmente de los sistemas de eliminación de polvo, igual que los materiales en polvo o finos de residuos de oxicorte y otros trabajos de corte y de los lodos procedentes del propio proceso y/o de la depuración en estanques.

Al no poder ser manipulados en su estado, puesto que son demasiado volátiles, los materiales industriales en polvo 15 requieren ser aglomerados, para permitir su transporte y puesta en valor.

La aglomeración es un procedimiento que se basa en la adherencia de las partículas entre sí para la obtención de aglomerados de dimensiones superiores.

Existen procedimientos de aglomeración sin presión del tipo de peletización y procedimientos por presión, tal como la formación de briquetas. La invención se refiere a la segunda de estas dos tecnologías.

El documento US 4 802 914 A describe, no obstante, un procedimiento de aglomeración por peletización (aglomeración por vía húmeda) que consiste en aglomerar los materiales en polvo en el interior de un tambor

rotativo aportando de forma continua, en presencia de agua, una mezcla de material en polvo y un ligante. Los ligantes son polímeros de alto peso molecular que se añaden antes, durante o después de la utilización de sales inorgánicas alcalinas de tipo fosfato, cloruro o carbonato. Igualmente se hace referencia a la utilización de bentonita, utilizada como agente ligante, la cual es un filosilicato de aluminio, mezcla compleja de arcilla, montmorillonita, etc., que no entra en la categoría de los silicatos dimetales alcalinos.

Entre los procedimientos de aglomeración por presión utilizados a escala industrial, el más desarrollado es la técnica de “formación de briquetas”. Esta técnica de compactación tiene como principales ventajas su importante capacidad (en términos de los volúmenes tratados) y su flexibilidad de utilización (aglomerados de múltiples dimensiones y formas) .

La formación de briquetas se efectúa en prensas con ruedas tangentes que presentan cavidades que imprimen la forma deseada para los aglomerados, llamados también briquetas. Se puede efectuar en caliente o en frío, a presiones muy variables con o sin ayuda de ligante.

Un ligante es un material de gran viscosidad o material hidráulico (por ejemplo, cemento) aplicado de manera que impregne los materiales en polvo con la finalidad de asegurar la cohesión de estos en forma de briquetas y conferir al grano una resistencia mecánica suficiente para resistir las vibraciones y los movimientos a los que está sometido en el curso de sus diversas manipulaciones.

Entre los ligantes orgánicos actualmente utilizados se citarán el almidón, celulosa, melaza, etc. No obstante, la utilización de estos ligantes puede presentar problemas por la presencia de impurezas perjudiciales para el proceso industrial (por ejemplo, azufre para siderurgia) y/o puede conducir a aglomerados que presentan propiedades mecánicas no satisfactorias.

Resulta, por lo tanto, que la utilización y la valorización de los óxidos metálicos contenidos en los aglomerados obtenidos según las técnicas anteriores no es óptima.

El documento WO96/39290 describe un procedimiento de aglomeración por formación de briquetas, en varias etapas, que consisten en mezclar los materiales en polvo con una fuente de carbono (coke) cuyo papel es el de 55 portador de calor en el momento de la fusión, asimismo con una mezcla de polímero y de sales inorgánicas (carbonato cálcico y silicato de aluminio) y después añadir al producto obtenido una emulsión de un polímero polivinílico que tiene una etapa final de compresión.

La presente invención tiene por objetivo solucionar estos inconvenientes.

Tiene por objeto un procedimiento de aglomeración de materiales industriales en polvo que consiste en:

- amasar en una cuba los materiales en polvo a aglomerar en presencia de un primer ligante que comprende un polímero de peso molecular superior a 500.000 g/mol que se presenta en forma de una emulsión inversa,

-a continuación, añadir separadamente en la cuba, mientras se amasa, un segundo agente ligante que comprende un silicato de un metal alcalino,

- finalmente compactar por presión los aglomerantes obtenidos.

El procedimiento de la invención es efectuado en ausencia de aportación de agua exógena, es decir, en ausencia de aportación de otra agua que la misma aportada por las materias activas. Por ejemplo, este es el caso de los silicatos 5 que son formulados en forma acuosa.

Según el procedimiento, los materiales en polvo pueden ser encalados o no.

En la práctica, el tiempo de mezcla de los materiales en polvo con el primer ligante está comprendido entre 30 segundos y 5 minutos.

Igualmente, el tiempo de amasado de la mezcla obtenida en la primera etapa con el segundo ligante está comprendido entre 1 minuto y 10 minutos.

La invención se comprenderá mejor por la lectura de la descripción siguiente.

El objetivo principal de la invención es el de facilitar briquetas que tienen propiedades notablemente mejoradas con respecto a los materiales compactados de la técnica anterior.

El procedimiento de formación de briquetas según la invención se basa en la aglomeración de materiales industriales en polvo en presencia de una combinación de dos ligantes específicos.

Se ha descubierto de manera inesperada que esta asociación de ligantes ofrece características de cohesión y adherencia muy elevadas en su paso por el compactador. La utilización de estos ligantes permite, entre otros efectos, una solidificación rápida, en pocos minutos, obtención de briquetas o bolas con una buena resistencia a la abrasión y una coherencia que permite su manipulación y transporte.

Además, la invención permite, durante reciclado de estos materiales compactados, que ninguna sustancia perjudicial al procedimiento industrial, tal como azufre, sea aportada por las briquetas obtenidas de este modo.

Según la invención, es esencial que el polímero sea añadido antes del silicato.

La mezcla es realizada en un aparato amasador o mezclador de sólidos apropiado, para el que el técnico en la materia podrá determinar las características necesarias, dado sus propios conocimientos, para que la mezcla sea lo más homogénea posible.

La mezcla realizada de este modo es enviada a continuación a una prensa para conferirle una forma definida. Las briquetas (llamadas también “bolas”) son realizadas por moldeo por compresión. Pueden tener diferentes dimensiones. Una vez obtenidas, son transferidas inmediatamente a una zona de almacenamiento.

Otro objetivo de la invención consiste en la utilización de los materiales compactados definidos anteriormente para reciclar los materiales en polvo y/o materiales finos de fundiciones, de fábricas de aceros y de altos hornos, que son ricos en óxidos metálicos, como carga complementaria en aparatos de fusión. Esto tiene como consecuencia el enriquecimiento del baño de fusión que es proporcional a la cantidad de briquetas que se añaden al mismo 45 complementando la carga y permite la valorización de estas. Para proceder de este modo, según una variante de la invención, las briquetas pueden contener una proporción de agente reductor con la finalidad de permitir la conversión de los óxidos metálicos en metal, con la finalidad de que no sea necesario efectuar la adición en el baño de fusión.

DEFINICIÓN Y DOSIS DE LOS AGENTES LIGANTES

a/ El polímero de alto peso molecular:

Se trata de un polímero orgánico hidrosoluble que presenta una ionicidad comprendida entre 10 y 90% molar y 55 constituido por:

- como mínimo, un monómero iónico, catiónico, zwiteriónico y/o preferentemente aniónico,

- como mínimo, un monómero no iónico,

-y eventualmente de 0, 02 a 2 moles % de monómero o monómeros hidrófogos.

De manera conocida, este polímero puede ser igualmente ramificado. Como es sabido, un polímero ramificado es un polímero que presenta en la cadena principal ramas de agrupaciones o ramificaciones, dispuestas globalmente en un plano. Se podrá efectuar la ramificación preferentemente durante (o eventualmente después)... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de aglomeración de materiales industriales en polvo que comprende:

- amasar en una cuba los materiales en polvo a aglomerar en presencia de un primer ligante que comprende un polímero de peso molecular superior a 500.000 g/mol que se presenta en forma de una emulsión inversa, -a continuación añadir separadamente en la cuba, mientras se amasa, un segundo agente ligante que comprende un silicato de un metal alcalino,

- finalmente compactar por presión los aglomerantes obtenidos. 10

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero orgánico es hidrosoluble y presenta una ionicidad comprendida entre 10 y 90% molar y está constituido por:

- como mínimo, un monómero iónico, catiónico, zwiteriónico y/o preferentemente aniónico.

15. como mínimo, un monómero no iónico,

-y eventualmente de 0, 02 a 2 moles % de monómero o monómeros hidrófogos.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero está constituido:

a) como mínimo, por un monómero iónico escogido entre:

- los monómeros aniónicos que poseen una función carboxílica (por ejemplo: ácido acrílico, ácido metacrílico y sus sales…) o que poseen una función de ácido sulfónico (por ejemplo: ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (ATBS) y sus sales…) ,

- y/o eventualmente uno o varios monómeros catiónicos: se citarán en particular, y de manera no limitativa, el acrilato de dimetilaminoetilo (ADAME) y/o el metacrilato de dimetilaminoetilo (MADAME) quaternizados o en forma de sales, el cloruro de dimetildiallilamonio (DADMAC) , el cloruro de acrilamido propiltrimetil amonio (APTAC) y/o el cloruro de metacrilamido propiltrimetil amonio (MAPTAC) , b) y, como mínimo, por un monómero no iónico escogido entre: acrilamida, metacrilamida, N-vinil pirrolidona, acetato de vinilo, alcohol vinílico, ésteres de acrilatos, alcohol allílico, N-vinil acetamida y/o N-vinilformamida, y eventualmente en asociación con un monómero hidrófobo escogido preferentemente en el grupo que comprende los ésteres de ácido (met) acrílico con cadena de alquilo, arilalquilo y/o etoxilados, los derivados de (met) acrilamida con cadena de alquilo, arilalquilo o dialquilo, los derivados allílicos catiónicos, los derivados de (met) acriloilo hidrófobos aniónicos o catiónicos, o los monómeros aniónicos y/o catiónicos derivados de (met) acrilamida que comportan una cadena hidrófoba.

4. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación ponderal (polímero seco/aceite) de la emulsión está comprendido entre 0, 15 y 1, preferentemente entre 0, 3 y 0, 8, ventajosamente del orden de 0, 5.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración del polímero a la que es inyectado en el amasador está comprendida entre 5 y 20% en peso.

6. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación polímero en emulsión inversa/materiales en polvo puede oscilar especialmente de 0, 2% a 1% en peso y preferentemente entre 0, 2 y 0, 5% 45 en peso.

7. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el silicato representa entre 2 y 5% en peso de los aglomerados formados y el polímero de alto peso molecular representa de 5 a 40% en peso del silicato.

8. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el silicato de metal alcalino es escogido en el grupo que comprende silicato amónico, sódico, potásico y de litio.

9. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el silicato utilizado es disilicato sódico que presenta una relación molar SiO2/Na2O comprendida entre 1, 6 y 3, 2.