IT202100003194A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METALLIC PRODUCTS FROM FERROUS MATERIAL, USING AN ELECTRIC ARC FURNACE - Google Patents

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METALLIC PRODUCTS FROM FERROUS MATERIAL, USING AN ELECTRIC ARC FURNACE Download PDF

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IT202100003194A1
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IT
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electric arc
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arc furnace
carbon sources
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Paolo Gosparini
Mirko Bottolo
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I Blu S R L
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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Description

Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention entitled:

"PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI PRODOTTI METALLICI A PARTIRE DA MATERIALE FERROSO, MEDIANTE FORNO AD ARCO ELETTRICO" "PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METALLIC PRODUCTS FROM FERROUS MATERIAL, USING AN ELECTRIC ARC FURNACE"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico, ed all?utilizzo di un materiale polimerico in detto procedimento. Embodiments described here refer to a process for the production of metal products starting from ferrous material, by means of an electric arc furnace, and to the use of a polymeric material in said process.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE ART

Sono noti procedimenti siderurgici per la produzione di prodotti metallici attraverso la fusione di materiale ferroso post-consumo. Iron and steel processes are known for the production of metal products through the smelting of post-consumer ferrous material.

Tali procedimenti tipicamente prevedono un ciclo termico che si compone di tre macro fasi: These processes typically envisage a thermal cycle which consists of three macro-phases:

- preriscaldo del materiale ferroso; - preheating of the ferrous material;

- fusione del materiale ferroso, in cui viene ottenuto un bagno fuso di materiale metallico fuso; - smelting of the ferrous material, in which a molten bath of molten metallic material is obtained;

- affinamento di detto materiale metallico fuso, in cui viene ottenuto il prodotto metallico finale fuso. - refinement of said molten metallic material, in which the final molten metallic product is obtained.

A monte ed a valle di tali fasi sono tipicamente previste rispettivamente la fornitura del materiale ferroso e la colata del prodotto metallico fuso. ? noto che la transizione del materiale ferroso dallo stato solido allo stato liquido avviene ad elevate temperature, variabili a seconda del tipo di materiale ferroso utilizzato, e tipicamente dell?ordine di diverse centinaia, fino a migliaia, di gradi centigradi. Upstream and downstream of these phases, the supply of the ferrous material and the casting of the molten metal product are typically provided, respectively. ? It is known that the transition of the ferrous material from the solid state to the liquid state takes place at high temperatures, which vary according to the type of ferrous material used, and typically of the order of several hundreds, up to thousands, of degrees centigrade.

? noto l?uso di forni ad arco elettrico in tali procedimenti per fornire il calore e quindi l?energia termica necessaria per far avvenire tale ? the use of electric arc furnaces is known in such processes to supply the heat and therefore the thermal energy necessary to make this happen

Tali forni ad arco elettrico esemplificativamente comprendono un crogiolo, in cui viene caricato il materiale ferroso da fondere, ed elettrodi, che possono essere di tipologia variabile, ad esempio di grafite, e possono essere disposti in maniera variabile in base alle diverse configurazioni del forno. By way of example, such electric arc furnaces comprise a crucible, into which the ferrous material to be melted is loaded, and electrodes, which can be of a variable type, for example of graphite, and can be arranged in a variable manner according to the different configurations of the furnace.

Esemplificativamente, il funzionamento dei forni ad arco elettrico si basa sull?innesco di un arco elettrico fra gli elettrodi all? interno del crogiolo, che interagisce con il materiale ferroso mediante diversi meccanismi. By way of example, the operation of electric arc furnaces is based on the striking of an electric arc between the electrodes at the interior of the crucible, which interacts with the ferrous material through various mechanisms.

Tale arco elettrico pu? raggiungere delle temperature molto elevate, dell?ordine di migliaia di gradi, ad esempio potendo raggiungere anche 11.000?C, per fornire al materiale ferroso l?energia termica necessaria per portarlo allo stato liquido e ridefinime le caratteristiche chimicofisiche. This electric arc can reach very high temperatures, in the order of thousands of degrees, for example being able to reach even 11,000?C, to provide the ferrous material with the thermal energy necessary to bring it to a liquid state and redefine its chemical-physical characteristics.

Sulla base della disposizione e del meccanismo di funzionamento, sono note diverse tipologie di forni ad arco elettrico, che ad esempio comprendono forni monofase, forni trifase, forni ad arco diretto, forni ad arco indiretto, forni ad arco resistenza. On the basis of the arrangement and the operating mechanism, different types of electric arc furnaces are known, which for example include single-phase furnaces, three-phase furnaces, direct arc furnaces, indirect arc furnaces, resistance arc furnaces.

? inoltre noto l?uso di bruciatori all? interno del crogiolo del forno ad arco elettrico, per innescare processi di combustione che forniscono ulteriore energia e calore al materiale ferroso, favorendo la transizione di fase allo stato liquido. ? also known l?use of burners all? inside the crucible of the electric arc furnace, to trigger combustion processes that provide additional energy and heat to the ferrous material, favoring the phase transition to the liquid state.

In questi casi, nelle fasi di preriscaldo e di fusione del materiale ferroso il calore viene generato dall?azione combinata dell?arco elettrico e dei bruciatori. In these cases, in the preheating and melting phases of the ferrous material, the heat is generated by the combined action of the electric arc and the burners.

Tipicamente, tali bruciatori possono essere configurati come lance che immettono direttamente nel crogiolo delle portate combinate di ossigeno e combustibili, come ad esempio derivati del petrolio, derivati del carbone, polverino di carbone, idrogeno, gas naturale, syngas. Typically, these burners can be configured as lances which directly introduce combined flows of oxygen and fuels into the crucible, such as for example petroleum derivatives, coal derivatives, coal dust, hydrogen, natural gas, syngas.

? inoltre noto che un parametro chiave in tali processi siderurgici ? il grado dell?acciaio (steel grade), del prodotto metallico finale. ? I also note that a key parameter in these steelmaking processes ? the grade of steel (steel grade), of the final metal product.

In particolare, ? noto che nell?affinamento del materiale metallico fuso ? previsto l?uso di fonti di carbonio idonee per la generazione di un agente riducente in grado di ridurre gli ossidi di ferro presenti nel bagno fuso di materiale metallico fuso. In particular, ? known that in the refinement of the molten metal material ? the use of carbon sources suitable for the generation of a reducing agent capable of reducing the iron oxides present in the molten bath of molten metal material is envisaged.

Tipicamente, tali fonti di carbonio possono comprendere fonti fossili tradizionali, antracite, MET-coke, PCI (Pulverized Coal Injected), GPC (Green Petroleum Coke). Typically, these carbon sources can include traditional fossil sources, anthracite, MET-coke, PCI (Pulverized Coal Injected), GPC (Green Petroleum Coke).

Esemplificativamente, tali fonti di carbonio possono reagire con l?ossigeno generando ossidi di carbonio, fra cui monossido di carbonio. Il monossido di carbonio pu? quindi reagire con gli ossidi di ferro riducendoli, e ottenendo cos? ferro metallico. By way of example, these carbon sources can react with oxygen generating carbon oxides, including carbon monoxide. Can carbon monoxide then react with the iron oxides reducing them, and thus obtaining? metallic iron.

Tali reazioni possono avvenire in diverse modalit? e coinvolgendo diverse specie chimiche in base alle condizioni in cui avvengono. Can these reactions take place in different ways? and involving different chemical species based on the conditions in which they occur.

Esemplificativamente, in intervalli di temperatura compresi fra 900-1100?C pu? avvenire la riduzione di FeO a Fe metallico, mentre a temperature pi? basse possono avvenire reazioni di riduzione degli: ossidi del ferro ad alto numero di ossidazione (ad esempio Fe3O4 ed Fe2O3) producendo ossidi di ferro a numero di ossidazione pi? basso (ad esempio FeO). By way of example, in temperature ranges between 900-1100?C pu? take place the reduction of FeO to metallic Fe, while at temperatures pi? low reduction reactions can take place: iron oxides with a high oxidation number (for example Fe3O4 and Fe2O3) producing iron oxides with an oxidation number pi? low (e.g. FeO).

E noto che in alcuni casi e in base all? occorrenza, tali fonti di carbonio possono anche essere usate come combustibile nelle fasi di preriscaldo e di fusione. It is known that in some cases and on the basis of the where necessary, these carbon sources can also be used as fuel in the preheating and smelting phases.

Un primo inconveniente di tali procedimenti ? quindi che la generazione dell?agente riducente, cos? come la combustione nelle fasi di preriscaldo e di fusione, richiede l?uso di derivati di combustibili fossili, con gli inconvenienti che ne derivano. A first drawback of these procedures? therefore that the generation of the reducing agent, cos? such as combustion in the preheating and fusion phases, requires the use of derivatives of fossil fuels, with the resulting drawbacks.

Ad esempio, il coke pur essendo un buon combustibile, con un potere calorifico intorno ai 26 MJ/Kg, presenta degli inconvenienti legati ai costi ed all?impatto ambientale dei processi estrattivi e degli impianti di lavorazione, come ad esempio delle cokerie. For example, although coke is a good fuel, with a calorific value of around 26 MJ/Kg, it has drawbacks related to costs and the environmental impact of extraction processes and processing plants, such as coking plants, for example.

E inoltre noto che spesso tali combustibili fossili possono contenere composti dello Zolfo o dell?Azoto che a seguito della combustione rilasciano nell?atmosfera sostanze inquinanti. It is also known that these fossil fuels can often contain sulfur or nitrogen compounds which, following combustion, release polluting substances into the atmosphere.

Sono inoltre presenti inconvenienti nel caso in cui venga utilizzato gas naturale e/o metano come combustibile e/o come fonte di carbonio. There are also drawbacks if natural gas and/or methane is used as fuel and/or as a carbon source.

Il gas naturale infatti, pur essendo caratteri da un ottimo potere calorifico, superiore ai 30 MJ/m3, e da una ridotta presenza di sostanze inquinanti a base di Zolfo, presenta significativi costi di estrazione ed inconvenienti legati al trasporto. In fact, natural gas, despite being characterized by an excellent calorific value, higher than 30 MJ/m3, and by a reduced presence of sulfur-based pollutants, has significant extraction costs and drawbacks related to transport.

Tali inconvenienti possono essere legati ad esempio alla disponibilit? di gasdotti e/o alla necessit? di liquefare il gas per trasportarlo in metaniere e successivamente rigassificarlo. These drawbacks can be linked, for example, to the availability? of gas pipelines and/or the need? to liquefy the gas to transport it in LNG tankers and subsequently regasify it.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare i processi siderurgici che impiegano forni ad arco elettrico e mettere quindi a disposizione un procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico, che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica. Is there therefore a need? to improve the iron and steel processes which use electric arc furnaces and therefore make available a process for the production of metal products starting from ferrous material, by means of an electric arc furnace, which can overcome at least one of the drawbacks of the technique.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quindi quello di fornire un procedimento che elimini, o almeno riduca, la necessit? di fornire materiali provenienti da fonti fossili nei processi siderurgici che impiegano forni ad arco elettrico. In particular, an object of the present invention ? therefore to provide a procedure that eliminates, or at least reduces, the need? to supply materials from fossil sources in steelmaking processes that use electric arc furnaces.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? inoltre fornire un procedimento che riduca i costi energetici associati alla produzione, lavorazione e combustione di fonti fossili. Another object of the present invention ? also provide a process that reduces the energy costs associated with the production, processing and combustion of fossil fuels.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di ridurre i costi legati alla fornitura di combustibili e/o di fonti di carbonio nei processi siderurgici che impiegano forni ad arco elettrico. Another object of the present invention ? that of reducing the costs related to the supply of fuels and/or carbon sources in steelmaking processes that use electric arc furnaces.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di ridurre l' impatto ambientale dei processi siderurgici che impiegano forni ad arco elettrico. Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di aumentare la disponibilit? di combustibili e/o di fonti di carbonio idonei ad essere impiegati in processi siderurgici che impiegano forni ad arco elettrico. Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire combustibili e/o fonti di carbonio che presentino una composizione chimica controllata, con una bassa frazione di sostanze inquinanti, ad esempio a base di Zolfo. Another object of the present invention ? to reduce the environmental impact of iron and steel processes that use electric arc furnaces. Another object of the present invention ? to increase the availability? of fuels and/or carbon sources suitable for use in iron and steel processes that use electric arc furnaces. Another object of the present invention ? that of supplying fuels and/or carbon sources which have a controlled chemical composition, with a low fraction of polluting substances, for example sulphur-based.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un combustibile e/o una fonte di carbonio che abbia caratteristiche rii densit? e morfologia idonee per essere immessa nel forno ad arco elettrico mediante bruciatori e/o lance d?immissione. Another object of the present invention ? to provide a fuel and/or a carbon source that has characteristics rii density? and morphology suitable for being introduced into the electric arc furnace by means of burners and/or introduction lances.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. To obviate the drawbacks of the prior art and to obtain these and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO DISCOVERY DISPLAY

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale. The present found ? expressed and characterized in the independent claims. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention or variants of the idea of the main solution.

In accordo con i suddetti scopi forme di realizzazione del presente trovato si riferiscono ad un procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico, comprendente: In accordance with the aforementioned objects, embodiments of the present invention refer to a process for the production of metal products starting from ferrous material, by means of an electric arc furnace, comprising:

- preriscaldo e fusione del materiale ferroso mediante azione combinata dell?arco elettrico del forno ad arco elettrico e della combustione di un combustibile, in cui il materiale ferroso viene trasformato in materiale metallico fuso; - preheating and melting of the ferrous material by the combined action of the electric arc of the electric arc furnace and the combustion of a fuel, in which the ferrous material is transformed into molten metallic material;

- affinamento del materiale metallico fuso, che viene trasformato in prodotto metallico fuso mediante l?azione di un agente riducente generato da fonti di carbonio; - refining of the molten metal material, which is transformed into a molten metal product by the action of a reducing agent generated from carbon sources;

in cui un materiale polimerico, viene utilizzato in almeno parziale sostituzione del combustibile per il preriscaldo e la fusione e/o delle fonti di carbonio per l'affinamento. wherein a polymeric material is used in at least partial replacement of fuel for preheating and smelting and/or carbon sources for refinement.

Il presente trovato si riferisce inoltre all?uso di un materiale polimerico in un procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico, comprendente: The present invention also refers to the use of a polymeric material in a process for the production of metal products starting from ferrous material, by means of an electric arc furnace, comprising:

- preriscaldo e fusione del materiale ferroso mediante azione combinata dell?arco elettrico del forno ad arco elettrico e della combustione di un combustibile, in cui il materiale ferroso viene trasformato in materiale metallico fuso; - preheating and melting of the ferrous material by the combined action of the electric arc of the electric arc furnace and the combustion of a fuel, in which the ferrous material is transformed into molten metallic material;

- affinamento del materiale metallico fuso, che viene trasformato in prodotto metallico fuso mediante l?azione di un agente riducente generato da fonti di carbonio; - refining of the molten metal material, which is transformed into a molten metal product by the action of a reducing agent generated from carbon sources;

in cui un materiale polimerico viene utilizzato in almeno parziale sostituzione del combustibile per il preriscaldo e la fusione e/o delle fonti di carbonio per l?affinamento. wherein a polymeric material is used in at least partial replacement of the fuel for preheating and smelting and/or of the carbon sources for refining.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF THE DESIGNS

Queste ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other aspects, characteristics and advantages of the present invention will become clear from the following description of embodiments, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- fig. 1 illustra il risultato di analisi di potere ca rifico di campioni di materiale polimerico in accordo con forme di realizzazione del presente trovato; - fig. 1 illustrates the result of analysis of the charging power of samples of polymeric material in accordance with embodiments of the present invention;

- fig. 2 illustra il risultato di analisi di contenuto di Cloro in campioni di materiale polimerico in accordo con forme di realizzazione del presente trovato; - fig. 2 shows the result of analysis of Chlorine content in samples of polymeric material in accordance with embodiments of the present invention;

- fig. 3 illustra il risultato di analisi di contenuto di Zolfo in campioni di materiale polimerico in accordo con forme di realizzazione del presente trovato; - fig. 3 illustrates the result of analysis of the sulfur content in samples of polymeric material in accordance with embodiments of the present invention;

- fig. 4 illustra mediante diagramma a blocchi forme di realizzazione esemplificative del procedimento del presente trovato. - fig. 4 illustrates exemplary embodiments of the method of the present invention by means of a block diagram.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni. For ease of understanding, identical reference numerals have been used wherever possible to identify identical commonalities in the figures. It should be understood that elements and features of one embodiment can be conveniently incorporated into other embodiments without further clarification.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio ? fornito a titolo di illustrazione del trovato e non ? inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un?ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sar? comprensivo di tali modifiche e varianti. Will it be done? now reference in detail to the various embodiments of the invention, of which one or more examples are illustrated in the accompanying figures. Each example ? provided by way of illustration of the invention and not ? understood as a limitation of the same. For example, features illustrated or described as being part of one embodiment may be adopted upon, or in association with, other embodiments to produce a further embodiment. It is understood that the present invention will be inclusive of such modifications and variations.

Prima di descrivere le forme di realizzazione, si chiarisce, inoltre, che la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini descrittivi e non deve essere considerata come limitante, Before describing the embodiments, it is also clarified that the phraseology and terminology used here? for descriptive purposes and should not be taken as limiting,

La Richiedente ha sviluppato un materiale polimerico da utilizzarsi in procedimenti siderurgici che impiegano un forno ad arco elettrico per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso. The Applicant has developed a polymeric material to be used in iron and steel processes which use an electric arc furnace for the production of metal products starting from ferrous material.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico sviluppato dalla Richiedente comprende una miscela di materie plastiche eterogenee. In embodiments, the polymeric material developed by the Applicant comprises a mixture of heterogeneous plastic materials.

In forme di realizzazione, tali materie plastiche eterogenee possono derivare da materiale di scarto, da rifiuti o da riciclo, oppure derivare da materiale vergine, cio? non da riciclo, scarto o rifiuto. In embodiments, such heterogeneous plastics may derive from waste, waste or recycled material, or derive from virgin material, i.e. not from recycling, waste or waste.

Ad esempio, le materie plastiche eterogenee utilizzabili possono comprendere materie plastiche di scarto o riciclo, ad esempio da rifiuti domestici, urbani e/o industriali, di tipologia eterogenea ed eventualmente ad alto contenuto plastico. For example, the heterogeneous plastic materials that can be used can include waste or recycled plastic materials, for example from domestic, urban and/or industrial waste, of a heterogeneous type and possibly with a high plastic content.

Tali materie plastiche di scarto possono ad esempio comprendere scarti o riciclo di materiale di uso domestico, scarti industriali, imballaggi, oggetti plastici monouso, rifiuti plastici in generale. Such waste plastic materials can, for example, include waste or recycling of household materials, industrial waste, packaging, single-use plastic objects, plastic waste in general.

In forme di realizzazione, tali materie plastiche eterogenee possono inoltre derivare da metodi di riciclaggio di tali materie plastiche di scarto. In particolare, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, le materie plastiche di scarto, possono essere raccolte in appositi impianti di smaltimento, ed eventualmente inviate in appositi impianti di riciclaggio, attrezzati per la separazione delle varie componenti della plastica. In embodiments, such heterogeneous plastics may also result from recycling methods of such waste plastics. In particular, by way of example but not limited to, waste plastic materials can be collected in special disposal plants, and possibly sent to special recycling plants, equipped for the separation of the various plastic components.

Esemplificativamente, una tipica separazione che avviene in tali impianti separa materie plastiche di scarto che possono essere riutilizzate, ad esempio perch? si prestano ad essere nuovamente fuse e lavorate per formare nuovi prodotti, e materie plastiche di scarto non riutilizzabili, ad esempio perch? se sottoposte a nuovi trattamenti termici o chimici possono degradarsi ed eventualmente carbonizzarsi. By way of example, a typical separation that takes place in such plants separates waste plastic materials that can be reused, for example why? lend themselves to being melted down and processed again to form new products, and non-reusable waste plastics, for example why? if subjected to new thermal or chemical treatments they can degrade and eventually carbonise.

Materie plastiche provenienti da riciclaggio e predisposte per un nuovo utilizzo, sono tipicamente indicate come materie plastiche primesecondarie. Plastic materials coming from recycling and prepared for a new use, are typically indicated as secondary raw plastic materials.

Materie plastiche, rifiuti e/o materie prime-secondarie, tipicamente comprendono una grande variet? di polimeri eterogenei e con strutture chimiche variabili. Plastics, waste and/or raw-secondary materials typically include a large variety of materials. of heterogeneous polymers and with variable chemical structures.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico sviluppato dalla Richiedente comprende quindi plastiche e polimeri in tutte le loro forme, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, sotto forma di materia prima, materia prima secondaria, sottoprodotto, rifiuto, o loro combinazioni. In embodiments, the polymeric material developed by the Applicant thus comprises plastics and polymers in all their forms, including, by way of example but not limited to, in the form of raw material, secondary raw material, by-product, waste, or combinations thereof.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? comprendere almeno un polimero termoplastico, ad esempio una poliolefina termoplastica, o una miscela di polimeri termoplastici, ad esempio di poliolefine termoplastiche. In embodiments, the polymeric material may comprising at least one thermoplastic polymer, for example a thermoplastic polyolefin, or a blend of thermoplastic polymers, for example thermoplastic polyolefins.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? comprendere una miscela di materie plastiche riciclate a base di polimeri. In embodiments, the polymeric material may include a blend of polymer-based recycled plastics.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? comprendere qualsiasi polimero plastico, ad esempio Polietilene (PE), Polipropilene (PP), Polietilentereftalato (PET), Polietilene ad alta densit? (HDPE), Polietilene a bassa densit? (LDPE), o loro combinazioni. In embodiments, the polymeric material may include any plastic polymer, such as Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyethylene Terephthalate (PET), High Density Polyethylene? (HDPE), low density polyethylene (LDPE), or combinations thereof.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico comprende una miscela binaria di Polietilene (PE) e Polipropilene (PP). In embodiments, the polymeric material comprises a binary blend of Polyethylene (PE) and Polypropylene (PP).

Il materiale polimerico pu? inoltre comprendere, in aggiunta ad almeno, uno di tali polimeri plastici, anche uno o pi? elastomeri, ad esempio gomma stirene butadiene (styrene butadiene rubber, SBR) e/o gomma naturale (natural rubber, NR). The polymeric material can furthermore comprise, in addition to at least one of these plastic polymers, also one or more? elastomers, for example styrene butadiene rubber (SBR) and/or natural rubber (NR).

Il materiale polimerico del presente trovato pu? includere quindi una frazione polimerica, che in forme di realizzazione pu? essere presente in percentuale superiore al 50%, preferibilmente superiore al 65%, ancor pi? preferibilmente superiore all? 80% in peso sul campione secco, ed una frazione non polimerica, in percentuale sostanzialmente complementare alla frazione polimerica. The polymeric material of the present invention can therefore include a polymer fraction, which in embodiments can? be present in a percentage greater than 50%, preferably greater than 65%, even more? preferably higher than 80% by weight of the dry sample, and a non-polymeric fraction, as a percentage substantially complementary to the polymeric fraction.

Vantaggiosamente, la frazione non polimerica del materiale polimerico, pu? includere materiali eterogenei, ad esempio materiali inerti, o anche materiali idonei a fornire caratteristiche aggiuntive al materiale polimerico, in maniera tale da garantirne un?ampia versatilit? d?uso. Advantageously, the non-polymeric fraction of the polymeric material can include heterogeneous materials, for example inert materials, or even materials suitable for providing additional characteristics to the polymeric material, in such a way as to guarantee its broad versatility? of use.

In particolare, pu? essere vantaggioso impiegare il materiale polimerico con bassa percentuale di frazione polimerica in operazioni siderurgiche che richiedono particolari caratteristiche o funzionalit?, che possono essere fomite mediante i materiali inclusi nella frazione non polimerica. In particular, can It may be advantageous to use the polymeric material with a low percentage of the polymeric fraction in iron and steel operations which require particular characteristics or functionalities, which can be provided by the materials included in the non-polymeric fraction.

Per contro, pu? essere vantaggioso impiegare il materiale polimerico con alta percentuale di frazione polimerica in operazioni siderurgiche che richiedono alti contenuti di carbonio e/o alto potere calorifico. On the other hand, can It may be advantageous to employ the polymer material with a high percentage of polymer fraction in steel operations requiring high carbon contents and/or high calorific value.

Infatti, in questi casi, un alto contenuto di polimeri eterogenei assicura un?elevata frazione di carbonio ed idrogeno nel materiale polimerico. Grazie a tale elevata frazione di carbonio ed idrogeno, il materiale polimerico ? predisposto per essere utilizzato come combustibile in reazioni di combustione, in cui il carbonio contenuto nei polimeri viene convertito in, ad esempio, monossido e/o biossido di carbonio. Indeed, in these cases, a high content of heterogeneous polymers ensures a high fraction of carbon and hydrogen in the polymeric material. Thanks to this high fraction of carbon and hydrogen, the polymeric material? designed to be used as a fuel in combustion reactions, in which the carbon contained in the polymers is converted into, for example, carbon monoxide and/or dioxide.

In forme di realizzazione, elevate frazioni polimeriche, contenenti carbonio ed idrogeno, possono essere associate ad un elevato potere calorifico. In embodiments, high polymer fractions, containing carbon and hydrogen, may be associated with a high calorific value.

Vantaggiosamente, variando le percentuali di frazione polimerica e non polimerica ? possibile modulare il contenuto di carbonio e il potere calorifico del materiale polimerico. Advantageously, by varying the percentages of polymeric and non-polymeric fraction ? possible to modulate the carbon content and calorific value of the polymeric material.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? presentare un potere calorifico non inferiore a 30 MJ/Kg, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C, in accordo con la norma UNI EN 15400. In embodiments, the polymeric material may have a calorific value of not less than 30 MJ/Kg, referred to the dry sample after 4 hours of drying at 105°C, in accordance with the UNI EN 15400 standard.

Ad esempio, in fig. 1 sono illustrati i risultati di cinque analisi di potere calorifico eseguite su cinque campioni diversi di materiale polimerico, in cui ? possibile osservare che il potere calorifico ? sempre superiore ai 30 MJ/Kg. For example, in fig. 1 shows the results of five calorific value analyzes carried out on five different samples of polymeric material, in which ? possible to observe that the calorific value ? always higher than 30 MJ/Kg.

In forme di realizzazione, nella frazione non polimerica del materiale polimerico possono inoltre essere presenti delle sostanze, potenzialmente indesiderate, provenienti dalle materie plastiche di scarto e/o dai rifiuti. La Richiedente ha tuttavia rilevato che tali sostanze, anche quando presenti, costituiscono una frazione minima e trascurabile del materiale polimerico, e non eccedono le norme tecniche e la legislazione vigenti e applicabili per prodotti di uso in ambito siderurgico. In embodiments, the non-polymeric fraction of the polymeric material may also contain potentially undesired substances originating from waste plastic materials and/or waste. However, the Applicant has noted that these substances, even when present, constitute a minimal and negligible fraction of the polymeric material, and do not exceed the technical standards and legislation in force and applicable for products used in the iron and steel field.

Ad esempio, in forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? comprendere un contenuto di Cloro non superiore al 2%, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C, in accordo con la norma UNI EN 15408. For example, in embodiments, the polymer material may include a Chlorine content not exceeding 2%, referred to the dry sample after 4 hours of drying at 105°C, in accordance with the UNI EN 15408 standard.

In fig. 2 sono illustrati i risultati di diverse procedure di analisi rivolte alla quantificazione della frazione di Cloro contenuta in cinque campioni di materiale polimerico. In fig. 2 shows the results of various analysis procedures aimed at quantifying the fraction of Chlorine contained in five samples of polymeric material.

E possibile osservare che i massimi valori di frazione di Cloro registrati si aggirano intorno ai 13000 mg/Kg, che corrispondono all? 1,3% in peso. Tale valore ? inferiore alla soglia limite del 2% prevista della normativa per l?uso di materiali in processi siderurgici. It is possible to observe that the maximum Chlorine fraction values recorded are around 13,000 mg/Kg, which correspond to the 1.3% by weight. This value? lower than the limit threshold of 2% envisaged by the legislation for the use of materials in iron and steel processes.

Inoltre, in fig. 3 sono illustrati i risultati di analisi condotte su cinque campioni di materiale polimerico per la quantificazione del contenuto di Zolfo. Furthermore, in fig. 3 shows the results of analyzes carried out on five samples of polymeric material for the quantification of the sulfur content.

E possibile osservare come il materiale polimerico pu? comprendere frazioni di Zolfo molto ridotte, al limite nulle. It is possible to observe how the polymeric material can? include very small fractions of sulfur, in the limit zero.

Ad esempio, nella barra 4 di fig. 4 sono riportati valori di Zolfo appena superiori ai 1000 mg/Kg, che corrisponde a circa un quinto del valore limite per il contenuto di Zolfo per uso siderurgico. For example, in bar 4 of fig. 4 shows sulfur values just above 1000 mg/kg, which corresponds to about one fifth of the limit value for the sulfur content for iron and steel use.

In generale, in tutti i casi sono state registrate frazioni di Zolfo inferiori ai 5000 mg/Kg, che corrisponde al valore limite per il contenuto di Zolfo in materiali per uso siderurgico. In general, in all cases sulfur fractions lower than 5000 mg/kg were recorded, which corresponds to the limit value for the sulfur content in materials for iron and steel use.

Inoltre, la percentuale di umidit? residua presente nel materiale polimerico del presente trovato pu? essere controllata e regolata all? occorrenza. Furthermore, the percentage of humidity? residual present in the polymeric material of the present invention can? be checked and adjusted occurrence.

Vantaggiosamente, ? possibile variare a seconda delle esigenze la percentuale di umidit? residua, conferendo versatilit? d?impiego al materiale polimerico del presente trovato. Advantageously, ? Is it possible to vary the percentage of humidity according to needs? residual, giving versatility? of use to the polymeric material of the present invention.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? presentare un?umidit? residua non superiore al 10% in peso, preferibilmente non superiore al 2% in peso. In embodiments, the polymeric material may present a? humidity? residual not higher than 10% by weight, preferably not higher than 2% by weight.

Il materiale polimerico pu? inoltre essere conformato in forme e dimensioni variabili in base alle esigenze. The polymeric material can moreover, it can be shaped into variable shapes and sizes according to requirements.

Ad esempio, in forme di realizzazione esso pu? essere formato come sfere, pellet o granuli di diametro variabile, o anche in forme cilindriche, discoidali o allungate. For example, in embodiments it may be formed as spheres, pellets or granules of varying diameter, or also in cylindrical, disc-shaped or elongated shapes.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? anche essere sminuzzato o polverizzato finemente, per essere prelevato e movimentato ad esempio da flussi d?aria e/o gas ad alta pressione o alta velocit?. In embodiments, the polymeric material may It can also be finely chopped or pulverized, to be taken and moved for example by high pressure or high speed air and/or gas flows.

Ad esempio, in forme di realizzazione il materiale polimerico pu? essere realizzato come granuli di diametro variabile tra 0,1mm e 10mm. Sulla base di tali caratteristiche, la Richiedente ha impiegato il materiale polimerico del presente trovato in un procedimento per la trasformazione di materiale ferroso in prodotto metallico mediante forno ad arco elettrico. For example, in embodiments the polymeric material may be made as granules of variable diameter between 0.1mm and 10mm. On the basis of these characteristics, the Applicant has used the polymeric material of the present invention in a process for transforming ferrous material into a metal product by means of an electric arc furnace.

Forme di realizzazione del procedimento del presente trovato sono descritte mediante il diagramma a blocchi illustrato in 4. Embodiments of the method of the present invention are described by means of the block diagram illustrated in 4.

Tale procedimento prevede inizialmente la fornitura di materiale ferroso A. This procedure initially provides for the supply of ferrous material A.

Il materiale ferroso pu? comprendere qualsiasi materiale contenente un opportuno quantitativo di metallo, idoneo ad essere fuso in un forno ad arco elettrico, come ad esempio materiali o prodotti metallici di scarto, materiali a matrice ferrosa, rottame, in particolare rottame ferroso. Il materiale ferroso pu? essere esemplificativamente stoccato in un deposito o parco rottami, o in un magazzino di stoccaggio. The ferrous material can include any material containing a suitable amount of metal, suitable for being melted in an electric arc furnace, such as for example waste metal materials or products, ferrous matrix materials, scrap, in particular ferrous scrap. The ferrous material can by way of example, be stored in a scrap yard or yard, or in a storage warehouse.

Tale materiale ferroso viene caricato, con modalit? note, in un forno ad arco elettrico di un impianto siderurgico, anch?esso di per s? noto, per la produzione di prodotto metallico a partire da materiale ferroso mediante forno ad arco elettrico. This ferrous material is loaded, with mode? notes, in an electric arc furnace of a steel plant, also? known, for the production of metal product starting from ferrous material by means of an electric arc furnace.

Tale materiale ferroso pu? ad esempio essere caricato da un apparato di carica, mediante una o pi? ceste di carica e/o mediante una linea importatrice, ad esempio provvista di un nastro trasportatore. This ferrous material can for example be charged by a charging apparatus, by one or more? loading baskets and/or through an importing line, for example equipped with a conveyor belt.

Il procedimento pu? prevedere inoltre la fornitura di combustibile B e/o di materiale polimerico. The procedure can also provide for the supply of fuel B and/or polymeric material.

Il combustibile, di per s? noto, pu? comprendere gas naturale, metano e/o altri idrocarburi, derivati del petrolio, derivati del carbone, polverino di carbone, idrogeno, metano e/o syngas. The fuel, by itself? known, can? include natural gas, methane and/or other hydrocarbons, petroleum derivatives, coal derivatives, pulverized coal, hydrogen, methane and/or syngas.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? essere utilizzato in almeno parziale sostituzione del combustibile. In embodiments, the polymeric material may be used in at least partial replacement of the fuel.

Vantaggiosamente, le caratteristiche di elevato potere calorifico e bassa frazione di ceneri del materiale polimerico ne consentono un impiego vantaggioso in aggiunta, o almeno in parziale sostituzione, del combustibile. Advantageously, the characteristics of high calorific value and low ash fraction of the polymeric material allow it to be used advantageously in addition to, or at least in partial replacement of, the fuel.

Tipicamente viene iniettato tra il 0,2% e l'1,5% di combustibile per tonnellata di prodotto metallico finale, preferibilmente tra il 0,4 e l' 1,3%. In forme di realizzazione, il rapporto di sostituzione fra combustibile e materiale polimerico pu? essere variabile, in base alla percentuale di frazione polimerica presente nel materiale polimerico ed alla tipologia di combustibile utilizzato, alla sua forma fisica, alla cinetica, di utilizzo e alla reattivit? nel sistema termodinamico in cui ? impiegato. Typically between 0.2% and 1.5% of fuel per ton of final metal product is injected, preferably between 0.4 and 1.3%. In embodiments, the substitution ratio of fuel to polymer material can be be variable, based on the percentage of polymeric fraction present in the polymeric material and the type of fuel used, its physical form, kinetics, use and reactivity? in the thermodynamic system in which ? employee.

In forme di realizzazione il rapporto di sostituzione di massa fra combustibile e materiale polimerico pu? essere compreso tra 0,2 e 1, preferibilmente tra 0,5 e 0,99. In embodiments, the mass substitution ratio of fuel to polymer material can be be between 0.2 and 1, preferably between 0.5 and 0.99.

Le modalit? di immissione del materiale polimerico nel forno ad arco elettrico possono variare, ad esempio in base alla tipologia di forno ad arco elettrico impiegato e alla pezzatura del materiale polimerico. The modalities? input of the polymeric material into the electric arc furnace can vary, for example on the basis of the type of electric arc furnace used and the size of the polymeric material.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? essere immesso direttamente nel forno ad arco elettrico insieme al materiale ferroso. In embodiments, the polymeric material may be fed directly into the electric arc furnace together with the ferrous material.

In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? essere caricato direttamente nel forno ad arco elettrico mediante mezzi di trasporto meccanico. In embodiments, the polymeric material may be charged directly into the electric arc furnace by means of mechanical transport.

Tali mezzi di trasporto meccanico possono ad esempio comprendere nastri trasportatori, eventualmente integrati in tecnologie di alimentazione in continuo, che immettono il materiale polimerico direttamente nel forno ad arco mediante un?apertura ricavata nel crogiolo. Such mechanical transport means can for example comprise conveyor belts, possibly integrated in continuous feed technologies, which introduce the polymeric material directly into the arc furnace through an opening formed in the crucible.

Altre forme di realizzazione possono prevedere che il materiale polimerico venga caricato in cesta insieme al materiale metallico. Other embodiments can provide that the polymeric material is loaded into the basket together with the metallic material.

In tali forme di realizzazione, la pezzatura del materiale polimerico pu? essere variabile, preferibilmente ridotta per favorire il miscelamento. In forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? essere immesso nel forno ad arco elettrico mediante lance d?immissione, situate, ad esempio, alla base del crogiolo. In such embodiments, the size of the polymeric material can be variable, preferably reduced to facilitate mixing. In embodiments, the polymeric material may be introduced into the electric arc furnace by means of introduction lances, located, for example, at the base of the crucible.

In tali forme di realizzazione, il materiale polimerico pu? essere portato a pezzatura idonea in modo tale da essere pneumaticamente trasportabile ed iniettabile, ad esempio idoneo per essere movimentato da flussi d?aria o di gas ad alta pressione e velocit?. In such embodiments, the polymeric material can be brought to a suitable size in such a way as to be pneumatically transportable and injectable, for example suitable to be moved by flows of air or gas at high pressure and speed.

Eventualmente il materiale polimerico pu? essere immesso mediante lance che permettono di avere portate combinate di ossigeno, materiale polimerico e/o combustibile, ad esempio gas naturale e/o altre tipologie di combustibili fossili. Possibly the polymeric material pu? be introduced using lances that allow for combined flows of oxygen, polymeric material and/or fuel, for example natural gas and/or other types of fossil fuels.

Il procedimento del presente trovato prevede quindi il preriscaldo C del materiale ferroso, finalizzato all?aumento della temperatura del materiale ferroso, mediante combustione del combustibile e/o del materiale polimerico. The method of the present invention therefore provides for the preheating C of the ferrous material, aimed at increasing the temperature of the ferrous material, by combustion of the fuel and/or of the polymeric material.

Durante il preriscaldo C, il calore viene conferito dall?arco elettrico, ad esempio toccando anche punte di 11000?C, e da appositi bruciatori che bruciano una portata combinata di ossigeno, combustibile e/o di materiale polimerico. During the preheating C, the heat is given by the electric arc, for example reaching peaks of 11000?C, and by special burners which burn a combined flow rate of oxygen, fuel and/or polymeric material.

Tale apporto di calore rimuove l?umidit? e i componenti volatili dal materiale ferroso. This heat input removes the? Humidity? and volatile components from the ferrous material.

Vantaggiosamente, l?uso di materiale polimerico in processi di combustione consente di ottenere quantitativi di calore paragonabili a quelli ottenibili ad esempio dalla combustione di gas naturale, ma con costi di produzione, trasporto e con una disponibilit? di prodotto utilizzabile significativamente pi? vantaggiosi e prestazioni energetiche ottimizzate. Advantageously, the use of polymeric material in combustion processes makes it possible to obtain quantities of heat comparable to those obtainable, for example, from the combustion of natural gas, but with production and transport costs and with an availability? of usable product significantly more? cost-effective and optimized energy performance.

Vantaggiosamente, la bassa frazione di umidit? residua contenuta nel materiale polimerico favorisce nel processo di preriscaldo del materiale ferroso la rimozione dell? umidit? e dei componenti volatili. Advantageously, the low fraction of humidity? residue contained in the polymeric material helps in the preheating process of the ferrous material the removal of? humidity and volatile components.

Vantaggiosamente, le basse frazioni di Zolfo e Cloro contenute nel materiale polimerico mantengono a livelli bassi remissione di sostanze inquinanti post-combustione nell?atmosfera, come ad esempio anidride solforosa e/o diossine. Advantageously, the low fractions of Sulfur and Chlorine contained in the polymeric material maintain at low levels the remission of post-combustion polluting substances into the atmosphere, such as for example sulfur dioxide and/or dioxins.

Vantaggiosamente, le emissioni di sostanze inquinanti a base di Zolfo nell?atmosfera relative alla combustione del materiale polimerico sono inferiori rispetto alle emissioni relative a combustibili fossili, in particolare a coke. Advantageously, the emissions of sulfur-based polluting substances into the atmosphere relating to the combustion of the polymeric material are lower than the emissions relating to fossil fuels, in particular coke.

Successivamente al preriscaldo C del materiale ferroso, ? prevista la fusione D del materiale ferroso, in cui si forma un bagno fuso di materiale metallico fuso nel crogiolo del forno elettrico. After the preheating C of the ferrous material, ? melting D of the ferrous material is envisaged, in which a molten bath of molten metal material is formed in the crucible of the electric furnace.

Nella fusione D, il materiale ferroso passa quindi dallo stato solido allo stato liquido. In casting D, the ferrous material then passes from the solid state to the liquid state.

Anche nella fusione D, cos? come per il preriscaldo C, il calore pu? essere generato dall?arco elettrico del forno ad arco elettrico e da appositi bruciatori, che bruciano portate combinate di ossigeno, combustibile e/o materiale polimerico. Also in the D fusion, cos? as for the preheating C, the heat can? be generated by the electric arc of the electric arc furnace and by suitable burners, which burn combined flows of oxygen, fuel and/or polymeric material.

Dettagli operativi legati alla fusione D e relativi all?uso, alle caratteristiche ed alle modalit? d?uso del materiale polimerico in questa fase possono quindi essere analoghi a quanto su descritto riguardo al preriscaldo C. Operational details related to merger D and related to the use, characteristics and methods? of use of the polymeric material in this phase can therefore be analogous to what was described above with regard to preheating C.

In forme di realizzazione, la fornitura di materiale ferroso A, la fornitura di combustibile B, il preriscaldo C e la fusione D possono essere realizzate ciclicamente. In embodiments, the supply of ferrous material A, the supply of fuel B, the preheating C and the melting D can be performed cyclically.

Ad esempio, nel caso in cui il materiale ferroso presenti un notevole ingombro e riempia completamente il crogiolo del forno ad arco elettrico, ? possibile fonderlo parzialmente per ridurne l?ingombro, e successivamente procedere con una nuova immissione di materiale ferroso, direttamente nel bagno fuso. For example, if the ferrous material has a large bulk and completely fills the crucible of the electric arc furnace, It is possible to partially melt it to reduce its bulk, and then proceed with a new introduction of ferrous material, directly into the molten bath.

Secondo il presente trovato ? anche previsto un affinamento E, in cui il materiale metallico fuso del bagno fuso viene trasformato nel prodotto metallico. According to the present invention ? also provided is a refinement E, in which the molten metal material of the molten pool is transformed into the metal product.

L?affinamento E prevede di conferire all?acciaio lo ?steel grade? desiderato, mediante l?azione di un opportuno agente riducente, che pu? essere generato da una o pi? opportune fonti di carbonio. Refinement E plans to give the steel the ?steel grade? desired, through the action of an appropriate reducing agent, which can? be generated by one or more? suitable sources of carbon.

In forme di realizzazione il materiale polimerico pu? essere usato in sostituzione almeno parziale delle fonti di carbonio, grazie al suo elevato contenuto di carbonio fisso ed idrogeno. In embodiments, the polymeric material may be used as an at least partial replacement of carbon sources, thanks to its high content of fixed carbon and hydrogen.

In forme realizzative descritte mediante f?g. 4, parallelamente all? affinamento E, ? quindi anche prevista la fornitura di fonti di carbonio F e/o del materiale polimerico del presente trovato. In embodiments described by FIG. 4, parallel to the refinement E, ? therefore also foreseen is the supply of sources of carbon F and/or of the polymeric material of the present invention.

Tipiche fonti di carbonio tradizionali possono comprendere ad esempio antracite, MET-coke, Pulverized Coal Injected (PCI), GPC (Green Petroleum Coke) o altre tipologie di fonti di carbonio fossili. Typical traditional carbon sources may include for example anthracite, MET-coke, Pulverized Coal Injected (PCI), GPC (Green Petroleum Coke) or other types of fossil carbon sources.

Risulta ovvio che dettagli operativi e modalit? di immissione descritti con riferimento alla fase di fornitura di combustibile B possono, in forme di realizzazione, essere impiegati anche con riferimento alla fase di fornitura di fonti di carbonio F, e diverse modalit? possono essere di volta in volta impiegate in base alle esigenze specifiche. It is obvious that operational details and modalities? inputs described with reference to the fuel supply phase B can, in embodiments, also be used with reference to the carbon source supply phase F, and different modalities? they can be used from time to time on the basis of specific needs.

In alcune forme di realizzazione, il materiale polimerico nella fase di fornitura di fonti di carbonio F viene preferenzialmente caricato in cesta, insieme al materiale ferroso, e/o direttamente nel forno ad arco elettrico, mediante i mezzi di trasporto meccanico. In some embodiments, the polymeric material in the step of supplying carbon sources F is preferentially loaded into the basket, together with the ferrous material, and/or directly into the electric arc furnace, by means of the mechanical transport means.

Esemplificativamente, dalla reazione delle fonti di carbonio e/o del materiale polimerico con l?ossigeno, in opportune condizioni cinetiche e termodinamiche, viene generato l?agente riducente. By way of example, the reducing agent is generated from the reaction of the carbon sources and/or of the polymeric material with oxygen, under suitable kinetic and thermodynamic conditions.

Tipicamente, l?agente riducente pu? comprendere monossido di carbonio e/o idrogeno. Typically, the? reducing agent pu? include carbon monoxide and/or hydrogen.

In forme di realizzazione, il monossido di carbonio pu? essere generato dal diossido di carbonio, o dal carbonio apportato dalla fonte di carbonio e/o dal materiale polimerico. In embodiments, carbon monoxide can be generated from carbon dioxide, or carbon contributed by the carbon source and/or polymeric material.

A titolo esemplificativo, la Richiedente ha verificato che almeno la frazione polimerica di materiale polimerico, nelle condizioni di lavoro del forno ad arco elettrico, pu? andare incontro a reazioni da cui vengono prodotti monossido di carbonio e idrogeno. By way of example, the Applicant has verified that at least the polymeric fraction of polymeric material, under the working conditions of the electric arc furnace, can undergo reactions from which carbon monoxide and hydrogen are produced.

Il monossido di carbonio e l?idrogeno cos? prodotti, prendono quindi parte ai meccanismi di reazione di riduzione, ad esempio degli ossidi di ferro, da cui viene prodotto ferro metallico. Carbon monoxide and hydrogen so? products, therefore take part in the reduction reaction mechanisms, for example of iron oxides, from which metallic iron is produced.

Tipicamente, la portate di fonti di carbonio per la produzione di acciaio a medio tenore di carbonio si attestano tra 0,2% e 1,5%, preferibilmente fra 0,5% e 1,3%. Typically, the carbon source rates for the production of medium carbon steel are between 0.2% and 1.5%, preferably between 0.5% and 1.3%.

In forme di realizzazione, il rapporto di sostituzione di massa tra fonti di carbonio ed il materiale polimerico pu? variare in un intervallo compreso fra 0,1 e 0,99, ad esempio fra 0,5 e 0,75. In embodiments, the mass substitution ratio between carbon sources and the polymeric material can be vary in a range between 0.1 and 0.99, for example between 0.5 and 0.75.

In forme di realizzazione inoltre, durante raffinamento E, le portate di gas all? interno del bagno fuso, ad esempio di monossido di carbonio, consentono di ridurre le inclusioni gassose presenti nel materiale metallico fuso. In embodiments also, during refinement E, the gas flow rates at the inside the molten bath, for example of carbon monoxide, allow to reduce the gaseous inclusions present in the molten metallic material.

Tale operazione, che favorisce lo ?stirring?, combinata ad altre operazioni, pu? portare alla formazione di una schiuma (foaming practices), necessaria per una corretta ottimizzazione del processo. This operation, which favors the ?stirring?, combined with other operations, can? lead to the formation of a foam (foaming practices), necessary for a correct optimization of the process.

Il materiale metallico fuso presente nel bagno fuso, una volta raggiunta la composizione desiderata, diventa prodotto metallico fuso. The molten metal material present in the molten bath, once it reaches the desired composition, becomes a molten metal product.

In seguito pu? avvenire lo scarico G del prodotto metallico fuso dal forno ad arco elettrico. Later can? the discharge G of the molten metal product from the electric arc furnace takes place.

Esemplificativamente, lo scarico G pu? essere realizzato inclinando il crogiolo del forno ad arco elettrico, tipicamente realizzato basculante, in modo da permettere il deflusso del prodotto metallico fuso, ad esempio in una siviera. By way of example, the drain G pu? be achieved by tilting the crucible of the electric arc furnace, typically tilting, so as to allow the outflow of the molten metal product, for example into a ladle.

In forme di realizzazione, per ottimizzare la distribuzione di potenza elettrica nel forno ad arco elettrico, T affinamento E pu? essere completamente o parzialmente eseguito dopo lo scarico G, eventualmente direttamente nella siviera. In embodiments, to optimize the electrical power distribution in the electric arc furnace, T refinement E can? be fully or partially carried out after unloading G, possibly directly into the ladle.

E chiaro che al metodo fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di fasi, senza per questo uscire dall? ambito del presente trovato. It is clear that modifications and/or additions of phases can be made to the method described up to now, without thereby abandoning the scope of the present invention.

E anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato,descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potr? senz?altro realizzare molte altre forme equivalenti di metodo, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell?ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art could without doubt realizing many other equivalent forms of method, having the characteristics set forth in the claims and therefore all falling within the scope of protection defined therein.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all?ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni. In the claims that follow, the references in brackets have the sole purpose of facilitating the reading and must not be considered as limiting factors as regards the scope of protection implied in the specific claims.

Claims (13)

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico, comprendente:1. Process for the production of metal products from ferrous material, using an electric arc furnace, comprising: - preriscaldo (C) e fusione (D) di detto materiale ferroso mediante azione combinata dell?arco elettrico di detto forno ad arco elettrico e della combustione di un combustibile, in cui detto materiale ferroso viene trasformato in materiale metallico fuso;- preheating (C) and melting (D) of said ferrous material by the combined action of the electric arc of said electric arc furnace and the combustion of a fuel, in which said ferrous material is transformed into molten metallic material; - affinamento (E) di detto materiale metallico fuso, che viene trasformato in prodotto metallico fuso mediante l?azione di un agente riducente generato da fonti di carbonio;- refining (E) of said molten metal material, which is transformed into a molten metal product by the action of a reducing agent generated from carbon sources; in cui un materiale polimerico viene utilizzato in almeno parziale sostituzione di detto combustibile per detto preriscaldo (C) e detta fusione (D) e/o di dette fonti di carbonio per detto affinamento (E), in cui detto materiale polimerico comprende uno o pi? elastomeri, in particolare gomma stirene butadiene e/o gomma naturale.wherein a polymeric material is used in at least partial replacement of said fuel for said preheating (C) and said smelting (D) and/or of said carbon sources for said refining (E), wherein said polymeric material comprises one or more ? elastomers, in particular styrene butadiene rubber and/or natural rubber. 2. Procedimento come alla rivendicazione 1, in cui detto materiale polimerico deriva da o comprende materie plastiche prime-secondarie. 2. Process as claimed in claim 1, wherein said polymeric material derives from or comprises primary-secondary plastic materials. 3. Procedimento come alla rivendicazione 1 o 2, in cui detto materiale polimerico comprende almeno un polimero termoplastico, in particolare una poliolefina termoplastica, o una miscela di polimeri termoplastici, in particolare una miscela di poliolef?ne termoplastiche.3. Process as claimed in claim 1 or 2, wherein said polymeric material comprises at least one thermoplastic polymer, in particular a thermoplastic polyolefin, or a mixture of thermoplastic polymers, in particular a mixture of thermoplastic polyolefins. 4. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui sono inoltre previste una fase di fornitura di combustibile (B) ed una fase di fornitura di fonti di carbonio (F), caratterizzato dal fatto che detto materiale polimerico viene fornito in almeno parziale sostituzione di detto combustibile e/o di dette fonti di carbonio.4. Process as in any one of the preceding claims, in which a fuel supply step (B) and a carbon source supply step (F) are also provided, characterized in that said polymeric material is supplied in at least partial substitution of said fuel and/or of said carbon sources. 5. Procedimento come alla rivendicazione 4, in cui la fornitura di fonti di carbonio (F) e/o la fornitura di combustibile (B) prevedono che detto materiale polimerico venga sminuzzato o polverizzato finemente, per essere prelevato e movimentato.5. Process as claimed in claim 4, wherein the supply of carbon sources (F) and/or the supply of fuel (B) envisage that said polymeric material is finely chopped or pulverized, to be picked up and handled. 6. Procedimento come alla rivendicazione 4, in cui la fornitura di fonti di carbonio (F) prevede che detto materiale polimerico venga caricato nel forno ad arco elettrico insieme al materiale metallico mediante mezzi di trasporto meccanico.6. Process as claimed in claim 4, wherein the supply of carbon sources (F) provides for said polymeric material to be loaded into the electric arc furnace together with the metallic material by means of mechanical transport means. 7. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto di sostituzione di massa fra dette fonti di carbonio e detto materiale polimerico ? in un intervallo compreso fra 0,1 e 0,99, preferibilmente fra 0,5 e 0,75.7. Process as in any one of the preceding claims, wherein the mass substitution ratio between said carbon sources and said polymeric material is ? in a range of between 0.1 and 0.99, preferably between 0.5 and 0.75. 8. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto di sostituzione di massa fra detto combustibile e detto materiale polimerico ? tra 0,2 e 1, preferibilmente tra 0,5 e 0,99.8. Process as in any one of the preceding claims, wherein the mass substitution ratio of said fuel to said polymeric material is ? between 0.2 and 1, preferably between 0.5 and 0.99. 9. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale polimerico presenta un potere calorifico non inferiore a 30 MJ/Kg, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C.9. Process as in any one of the preceding claims, wherein said polymeric material has a calorific value of not less than 30 MJ/Kg, referred to the dry sample after 4 hours of drying at 105°C. 10. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale polimerico comprende una frazione polimerica superiore al 50% in peso sul campione secco, preferibilmente superiore al 65% in peso, ancor pi? preferibilmente superiore all? 80% in peso. 10. Process as in any one of the preceding claims, wherein said polymeric material comprises a polymeric fraction greater than 50% by weight of the dry sample, preferably greater than 65% by weight, even more? preferably higher than 80% by weight. 11 . Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale polimerico comprende un contenuto di Cloro non superiore al 2%, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C.11 . Process as in any one of the preceding claims, wherein said polymeric material comprises a chlorine content not exceeding 2%, referred to the dry sample after 4 hours of drying at 105°C. 12. Procedimento come in una o pi? qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale polimerico comprende Polietilene (PE) e/o Polipropilene (PP) e/o Polietilentereftalato (PET), Polietilene ad alta densit? (HDPE), Polietilene a bassa densit? (LDPE), o loro combinazioni.12. Procedure as in one or more? any of the preceding claims, wherein said polymeric material comprises Polyethylene (PE) and/or Polypropylene (PP) and/or Polyethylene Terephthalate (PET), High Density Polyethylene? (HDPE), low density polyethylene (LDPE), or combinations thereof. 13. Uso di un materiale polimerico in un procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico, comprendente:13. Use of a polymeric material in a process for the production of metal products from ferrous material, using an electric arc furnace, comprising: - preriscaldo (C) e fusione (D) di detto materiale ferroso mediante azione combinata dell?arco elettrico di detto forno ad arco elettrico e della combustione di un combustibile, in cui detto materiale ferroso viene trasformato in materiale metallico fuso;- preheating (C) and melting (D) of said ferrous material by the combined action of the electric arc of said electric arc furnace and the combustion of a fuel, in which said ferrous material is transformed into molten metallic material; - affinamento (E) di detto materiale metallico fuso, che viene trasformato in prodotto metallico fuso mediante l?azione di un agente riducente generato da fonti di carbonio;- refining (E) of said molten metal material, which is transformed into a molten metal product by the action of a reducing agent generated from carbon sources; in cui detto materiale polimerico viene utilizzato in almeno parziale sostituzione di detto combustibile per detto preriscaldo (C) e fusione (D) e/o di dette fonti di carbonio per detto affinamento (E),wherein said polymeric material is used in at least partial replacement of said fuel for said preheating (C) and melting (D) and/or of said carbon sources for said refining (E), in cui detto materiale polimerico comprende uno o pi? elastomeri, in particolare gomma stirene butadiene e/o gomma naturale. wherein said polymeric material comprises one or more? elastomers, in particular styrene butadiene rubber and/or natural rubber. La presente domanda divisionale viene depositata spontaneamente per tutelare in via principale quanto espresso nell'originaria rivendicazione dipendente 13 della domanda italiana n. 102019000004029.The present divisional application is filed spontaneously to mainly protect what is expressed in the original dependent claim 13 of the Italian application no. 102019000004029. In particolare, le modifiche apportate contemplano l'introduzione, nelle originarie rivendicazioni indipendenti 1 e 14, di quanto espresso nell'originaria rivendicazione dipendente 13.In particular, the modifications made contemplate the introduction, in the original independent claims 1 and 14, of what is expressed in the original dependent claim 13. Le modifiche apportate non aggiungono materia che si estende oltre il contenuto della domanda italiana primitiva depositata. The changes made do not add matter that extends beyond the content of the original Italian application filed.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322544A (en) * 1992-05-29 1994-06-21 Nucor Corporation Melting a mixture of scrap metal using scrap rubber
US20110239822A1 (en) * 2008-08-29 2011-10-06 Newsouth Innovations Pty Limited Production of ferro-alloys
CN106350635A (en) * 2016-08-30 2017-01-25 河南太行全利重工股份有限公司 Method for making foaming slag for electric arc furnace steelmaking using waste plastic and waste rubber
US20190046992A1 (en) * 2015-09-14 2019-02-14 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. Plant and method for recovering and treating residues from crushing ferrous scrap

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322544A (en) * 1992-05-29 1994-06-21 Nucor Corporation Melting a mixture of scrap metal using scrap rubber
US20110239822A1 (en) * 2008-08-29 2011-10-06 Newsouth Innovations Pty Limited Production of ferro-alloys
US20190046992A1 (en) * 2015-09-14 2019-02-14 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. Plant and method for recovering and treating residues from crushing ferrous scrap
CN106350635A (en) * 2016-08-30 2017-01-25 河南太行全利重工股份有限公司 Method for making foaming slag for electric arc furnace steelmaking using waste plastic and waste rubber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAHAJWALLA V ET AL: "Recycling Waste Plastics in EAF Steelmaking: Carbon/Slag interactions of HDPE-Coke Blends", STEEL RESEARCH INTERNATIONAL, VERLAG STAHLEISEN GMBH., DUSSELDORF, DE, vol. 80, no. 8, 1 August 2009 (2009-08-01), pages 535 - 543, XP001547869, ISSN: 1611-3683 *

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