ES2203588T3 - Procedimiento para el tratamiento de escorias o mezclas de escorias sobre un baño de hierro. - Google Patents
Procedimiento para el tratamiento de escorias o mezclas de escorias sobre un baño de hierro.Info
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de escorias o mezclas de escorias con un contenido en óxido de hierro > 5 % en peso, en especial escorias siderúrgicas, en el cual las escorias de acero, mezcladas dado el caso con otras escorias, se echan sobre un baño de metal, caracterizado porque como baño de metal se utiliza un baño de acero con un contenido en C < 1, 5 % en peso, preferentemente < 0, 5 % en peso, y porque el baño de acero, tras echar las escorias de acero, es carburado a más del 2, 0 % en peso, preferentemente > 2, 5 % en peso de C, mediante la introducción de carbono o portadores de carbono.
Description
Procedimiento para el tratamiento de escorias o
mezclas de escorias sobre un baño de hierro.
La invención se refiere a un procedimiento para
el tratamiento de escorias o mezclas de escorias con un contenido
en óxido de hierro > 5% en peso, en especial escorias
siderúrgicas, en el cual las escorias de acero, mezcladas dado el
caso con otras escorias, se echan sobre un baño de metal.
Por el documento EP 666 930 B1 se ha dado a
conocer ya un procedimiento para fabricar acero y plastificadores
hidráulicamente activos en el cual se reducían las escorias de
acero, con la utilización de arrabio y en especial del contenido de
carbono existente en el arrabio, con lo cual, por un lado, se da
lugar un afino del baño de arrabio y es reducido el contenido en
carbono del baño, por ejemplo hasta por debajo de la mitad del
contenido en carbono existente en el arrabio, donde simultáneamente
es reducido óxido de hierro de la escoria de acero a hierro y llega
al baño de metal. El procedimiento conocido se ha optimizado
esencialmente para que con cantidades reducidas de arrabio líquido
se pudiesen reducir grandes cantidades de escorias de acero, al
menos parcialmente. Un acortamiento esencial del procedimiento
mediante la utilización de cantidades mayores de arrabio líquido no
es factible en este procedimiento conocido donde, por un lado,
existe arrabio líquido usualmente con temperaturas comparativamente
bajas, por lo cual las propiedades reológicas de las escorias
pueden volverse problemáticas y, por el otro, al echar escorias de
acero líquidas sobre grandes cantidades de arrabio líquido se
observa una reacción extraordinariamente violenta la cual, en caso
de propiedades reológicas desfavorables de las escorias, puede
conducir a la formación de escorias espumosas indeseadas o a la
expulsión de la escoria. La formación de este tipo de escorias
espumosas conduce, como consecuencia, de nuevo a un enlentecimiento
de la reacción, de tal manera que son necesarios tiempos de
tratamiento relativamente largos.
La invención se plantea por lo tanto el problema
de perfeccionar un procedimiento del tipo mencionado al principio
de manera que para un tiempo de conversión relativamente corto, el
calor del proceso que se genera en el transcurso del procedimiento,
se pueda aprovechar de manera óptima y se pueda mantener una
escoria de acero muy fluida durante la reducción, la cual impide la
formación de escorias espumosas de manera persistente y
simultáneamente impide reacciones desmesuradas locales con expulsión
indeseada de escoria líquida.
Para resolver este problema el procedimiento
según la invención consiste en que como baño de metal se utiliza un
baño de acero con un contenido en C < 1,5% en peso,
preferentemente < 0,5% en peso, y en que el baño de acero, tras
echar las escorias de acero, es carburado a más del 2,0% en peso,
preferentemente > 2,5% en peso de C, mediante la introducción de
carbono o portadores de carbono. Gracias a que al inicio de la
reducción de escorias se presenta un baño de metal con un contenido
en carbono comparativamente pequeño, es decir un baño de acero, se
impiden reacciones desmesuradas locales y conversiones violentas en
las cual se forman grande cantidades de gas, de tal manera que ya
no se puede observar la formación de escorias espumosas. Para
llevar ahora a cabo un procedimiento de este tipo de manera rentable
y ampliamente autotérmica es especialmente ventajoso aprovechar
directamente el calor del proceso que se genera en el
procedimiento. El procedimiento según la invención se lleva a cabo
por ello con ventaja de manera que se presenta un baño de arrabio y
se afina con oxígeno hasta un contenido en C < 0,5% en peso,
donde se ajusta una temperatura del baño superior a 1570ºC, en
especial aproximadamente 1620ºC, que sobre el baño de acero afinado
se aplica escoria de acero líquida y, tras una compensación de la
temperatura, se introduce carbono en el baño, donde se añaden
sustancias de corrección que contienen SiO_{2}, como p. ej.
escoria de alto horno, arena de cuarzo, y/o sustancias de corrección
que contienen Al_{2}O_{3}, como p. ej. bauxita, para reducir la
basicidad hasta < 1,5 o para el ajuste de un contenido en
Al_{2}O_{3} > 10 % en peso. Gracias a que la formación del
baño de acero, sobre el cual se echan a continuación las escorias
de acero, se consigue directamente como etapa previa en el mismo
procedimiento mediante un proceso de afino, el calor del proceso,
generado durante el afino, en el cual el baño de arrabio original
es calentado mucho, puede aprovecharse directamente para una
compensación de la temperatura con la escoria de acero que se
aplica, donde, debido a la alta temperatura, son recargadas por
fusión directamente e introducidas en la escoria sustancias de
corrección y, en especial, sustancias de corrección que contienen
SiO_{2}, como las que son necesarias para el ajuste de la
basicidad deseada. De este modo se aplica sobre el baño de acero
calentado mediante el proceso de afino hasta temperaturas
superiores a 1570ºC o bien directamente al menos una parte de las
sustancias de corrección que contienen SiO_{2} necesarias para el
ajuste de la basicidad, de modo que estas sustancias de corrección
sean calentadas y fundidas al menos en parte, o se aplica
indirectamente la escoria de acero, donde junto con la escoria de
acero se añaden las sustancias de corrección que contienen
SiO_{2}. Mediante la adición de este tipo de sustancias de
corrección que contienen SiO_{2} y, en especial, gracias a la
posibilidad de aplicar aquí simultáneamente aditivos, como por
ejemplo chatarra de enfriamiento o mineral menudo, se aprovecha el
gran calor latente del baño de acero afinado directamente en el
proceso y, mediante la adición de portadores de óxido de hierro, se
puede llevar a cabo un control eficiente de la temperatura, durante
el cual se reducen simultáneamente en gran medida óxidos de hierro y
por consiguiente a partir de este tipo de óxidos de hierro, los
cuales usualmente sólo se pueden procesar con dificultad, como
minerales menudos, se forma una gran cantidad de hierro
líquido.
A continuación de la aplicación de las escorias
de acero tiene lugar ahora el aumento del contenido en carbono del
baño de acero y el trabajo de reducción deseado, donde se insuflan
portadores de carbono en el baño de acero. El monóxido de carbono
formado se puede quemar a continuación, de tal manera que el proceso
se puede llevar a cabo en gran medida de forma autotérmica y se
puede prescindir de la introducción adicional de energía. Para ello
se lleva a cabo de manera ventajosa el proceso de tal manera que la
basicidad se ajusta entre 1,1 y 1,4 y el contenido en C del baño a
> 2,5% en peso.
El procedimiento según la invención se lleva a
cabo ventajosamente de tal manera que la escoria de acero se añade
al baño de acero en una relación de cantidades de peso de 1:3 a
1:6, preferentemente aproximadamente 1:4, donde con la cantidad
relativamente alta de baño de metal presentada, la cual tras el
proceso de afino se encuentra en un nivel de temperatura alto, se
puede preparar directamente el calor de fusión necesario para
sustancias adicionales. En especial se puede aquí añadir, de forma
ventajosa, arena de cuarzo en cantidades de 150 a 250 kg/t de
escoria de acero y bauxita en cantidades de 200 a 300 kg/t de
escoria de acero, donde en el tipo de adición elegido se logra una
homogeneización suficiente y con ello una fusión completa y
conversión de las adiciones en la escoria, de tal manera que se
puede obtener directamente un producto utilizable en la tecnología
del cemento.
De forma especialmente ventajosa se añaden a las
mezclas de escorias líquidas minerales menudos o portadores de
óxido de hierro para el ajuste de un contenido en óxido de hierro
superior al 8% en peso, con lo cual se consigue, simultáneamente a
la reducción deseada de la escoria de acero, reducir también
minerales difíciles de procesar en el mismo procedimiento y
utilizar esta adición para la regulación de la temperatura de
conversión deseada. Con el mismo objetivo se pueden fundir con
ventaja en el baño de metal, durante o a continuación del afino,
aditivos como p. ej. chatarra de enfriamiento o minerales
menudos.
De forma especialmente ventajosa se pueden añadir
portadores de óxido de hierro con ganga ácida, con lo cual se
consigue, simultáneamente a la reducción del hierro metálico por
parte de este tipo de portadores de óxido de hierro, una reducción
correspondiente de la basicidad a basicidades objetivo deseables
para la tecnología del cemento. De forma ventajosa se procede aquí
de tal manera que la adición de portadores de óxido de hierro, como
p. ej. minerales débiles o minerales menudos con ganga ácida, tras
echar las escorias líquidas o mezclas de escorias sobre el baño de
acero, se lleva a cabo, al menos parcialmente, simultáneamente con
la carburación del baño de acero, donde generalmente se añade con
ventaja a las escorias líquidas o mezclas de escorias sustancias de
corrección que contienen CaO, Al_{2}O_{3} y/o SiO_{2}.
En total resulta, por el afino llevado a cabo en
la primera etapa, un balance energético especialmente favorable,
donde las grandes cantidades de energía liberadas durante el afino
del baño de arrabio pueden ser aprovechadas directamente dentro del
proceso.
Para el ajuste de la basicidad objetivo deseada
son adecuadas, en principio, escorias que contengan SiO_{2}
cualesquiera y se pueden utilizar en su caso sustancias de
corrección que contengan SiO_{2}.
La invención se explica a continuación con mayor
detalle sobre la base de un ejemplo de realización.
En un convertidor se convirtieron 8 t de
arrabio líquido, mediante introducción de 280 Nm^{3} de oxígeno a
través de toberas del fondo, en un baño de acero. El arrabio
líquido presentó, al mismo tiempo, un contenido en carbono de 3,9%
en peso, un contenido en silicio de aproximadamente 0,3% en peso y
hierro residual como análisis de orientación. Tras el afino, en el
cual mediante la reacción exotérmica se alcanzó, partiendo de una
temperatura del baño de 1470ºC, una temperatura final de 1620ºC, el
baño de acero líquido presentó un contenido en carbono de 0,3% en
peso, un contenido en silicio de 0,003% en peso y hierro residual.
Sobre este baño de acero líquido se cargaron, a continuación, 2 t
de escoria de acero líquida. La escoria de acero se caracterizó por
el siguiente análisis:
Escoria de acero | |
% en peso | |
CaO | 48,6 |
SiO_{2} | 19,1 |
Al_{2}O_{3} | 2,2 |
MgO | 3,2 |
TiO_{2} | 1,5 |
FeO | 22,7 |
MnO | 2,7 |
CaO/Si_{2} | 2,5 |
\newpage
Debido al relativamente bajo contenido en carbono
de baño en el baño de acero existente tienen lugar, inmediatamente
a continuación de echar la escoria de acero líquida, esencialmente,
reacciones de la masa más pequeñas durante la reacción de reducción
de los óxidos de metal contenidos en la escoria de acero. Si se
presentase inmediatamente arrabio en las relaciones de cantidad
correspondientes se produciría una rápida liberación de grandes
cantidades de CO, lo que podría conducir a un intenso espumado de
escoria o a la expulsión de escoria.
Tras echar la escoria de acero sobre el baño de
acero tiene lugar una compensación de la temperatura entre la
escoria y el baño de metal, de tal manera que posiblemente son
transferidas partes de escoria sólidas de nuevo completamente al
estado líquido. La compensación de temperatura conduce a
temperaturas de alrededor de 1500ºC.
A continuación de la compensación de
temperatura que tuvo lugar se insuflaron 580 kg de carbón con una
tasa de insuflación de 25 kg/min. en el baño de acero, además se
introdujeron 370 kg de arena de cuarzo con una tasa de 24 kg/min. y
535 kg de bauxita con una tasa de 28 kg/min.
Al final de la reacción de reducción deseada
quedó un baño de metal con un 4,5% en peso de carbono disuelto a
una temperatura de aproximadamente 1490ºC. El arrabio así
regenerado puede contener, naturalmente, dependiendo de la elección
de las sustancias de corrección o de la composición de la escoria
de acero, también correspondientemente otros metales distintos del
hierro.
Con las sustancias de corrección tuvo lugar, por
un lado, el control de la basicidad objetivo deseada, como resulta
deseable para la utilización en la tecnología del cemento de la
escoria tratada, donde simultáneamente tuvo lugar una reducción de
los óxidos de metal en el posterior análisis de orientación de la
escoria de acero tratada.
Escoria de acero tratada | |
% en peso | |
CaO | 44,7 |
SiO_{2} | 34,6 |
Al_{2}O_{3} | 14,8 |
MgO | 2,9 |
TiO_{2} | 1,8 |
FeO | 0,9 |
MnO | 0,3 |
CaO/Si_{2} | 1,3 |
La escoria de acero tratada obtenida de esta
manera se pudo granular en agua y se pudo utilizar como producto
molido en cementos compuestos.
Mediante el calor generado durante la
descarburación se logra calentar y recargar por fusión las
sustancias de corrección necesarias para el ajuste de la basicidad
objetivo deseada o el ajuste de la composición deseada para un
producto molido utilizable en la tecnología del cemento. Un nivel
de temperatura indeseadamente elevado que pueda aparecer puede ser
llevado de vuelta, mediante la adición de chatarra de enfriamiento,
mineral menudo o insumos de la reducción directa del hierro (DRI,
HBI), a la temperatura de reducción deseada, con lo cual puede
introducirse más hierro en el baño de metal.
En la medida en que esto parezca necesario, el
óxido de carbono que se forma durante la reducción puede ser
quemado posteriormente por encima del baño de escoria, con lo cual
se logra la conversión simultánea de una mayor cantidad de mineral
menudo ácido sin introducción adicional de energía.
Claims (9)
1. Procedimiento para el tratamiento de escorias
o mezclas de escorias con un contenido en óxido de hierro > 5%
en peso, en especial escorias siderúrgicas, en el cual las escorias
de acero, mezcladas dado el caso con otras escorias, se echan sobre
un baño de metal, caracterizado porque como baño de metal
se utiliza un baño de acero con un contenido en C < 1,5% en
peso, preferentemente < 0,5% en peso, y porque el baño de acero,
tras echar las escorias de acero, es carburado a más del 2,0% en
peso, preferentemente > 2,5 % en peso de C, mediante la
introducción de carbono o portadores de carbono.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se presenta un baño de arrabio y se afina
con oxígeno hasta un contenido en C < 0,5% en peso, donde se
ajusta una temperatura del baño superior a 1570ºC, en especial
aproximadamente 1620ºC, y porque sobre el baño de acero afinado se
aplica escoria de acero líquida y, tras una compensación de la
temperatura, se introduce carbono en el baño, donde se añaden
sustancias de corrección que contienen SiO_{2}, como p. ej.
escoria de alto horno, arena de cuarzo, y/o sustancias de
corrección que contienen Al_{2}O_{3}, como p. ej. bauxita, para
reducir la basicidad hasta < 1,5 o para el ajuste de un contenido
en Al_{2}O_{3} > 10% en peso.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la basicidad se ajusta entre 1,1 y 1,4
y el contenido en C del baño a > 2,5% en peso.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó
3, caracterizado porque la escoria de acero se añade al baño
de acero en una relación de cantidades de peso de 1:3 a 1:6,
preferentemente aproximadamente 1:4.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se añade arena
de cuarzo en cantidades de 150 a 250 kg/t de escoria de acero y
bauxita en cantidades de 200 a 300 kg/t de escoria de acero.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque a las mezclas
de escorias líquidas se les añaden minerales menudos o portadores de
óxido de hierro para el ajuste de un contenido en óxido de hierro
superior al 8% en peso.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la adición de
portadores de óxido de hierro, como p. ej. minerales débiles o
minerales menudos de ganga ácida, tras echar las escorias líquidas o
mezclas de escorias sobre el baño de acero, se lleva a cabo, al
menos parcialmente, simultáneamente a la carburación del baño de
acero.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque a las escorias
líquidas o mezclas de escorias se les añaden sustancias de
corrección que contienen CaO, Al_{2}O_{3} y/o SiO_{2}.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en el baño de
metal, durante o a continuación del afino, se funden aditivos como
p. ej. chatarra de enfriamiento, minerales menudos o esponja de
hierro.
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