Manejo de Residuos Sólidos en una Planta de Acero

Gestión de Residuos Sólidos en una Planta de Acero

La industria siderúrgica en general, produce grandes cantidades de desechos sólidos al procesar materiales a través de sus diversos procesos. Estos desechos sólidos tienen muchos productos valiosos, que pueden reutilizarse si se recuperan económicamente. La industria siderúrgica de todo el mundo ya ha adoptado una serie de medidas innovadoras y sigue avanzando para aprovechar al 100 % estos residuos con el objetivo final de mejorar la eficiencia operativa y la economía de la industria siderúrgica. Estas medidas no solo reducen el costo de la eliminación de desechos y la contaminación ambiental, sino que también brindan una cantidad sustancial de mineral de hierro y materiales fundentes, así como beneficios en la tasa de combustible para el proceso existente, conservando así cantidades equivalentes de materias primas.

La industria del acero es intensiva tanto en capital como en energía y sus volúmenes de producción son muy altos. Las cadenas de procesos dentro de la industria son largas. Se aplican muchas tecnologías diferentes y la industria tiene un impacto significativo en el medio ambiente. Una de las principales preocupaciones de la industria siderúrgica mundial es la eliminación de los desechos generados en las distintas etapas del procesamiento. Debido al impulso natural de ser rentable, existe una tendencia creciente a adoptar tales tecnologías de recuperación de residuos que convierten los residuos en riqueza y, por lo tanto, los tratan como subproductos. Esto ha llevado a apuntar al desarrollo de tecnologías de cero residuos. Las tecnologías desarrolladas para convertir económicamente los desechos de las plantas siderúrgicas en riqueza también brindan nuevas oportunidades comerciales para los posibles empresarios.

Según la Asociación Mundial del Acero (WSA), la industria siderúrgica mundial aplica los principios de reducción, reutilización y reciclaje (3 erres) de muchas maneras para mejorar la sostenibilidad de la industria. Debido a esto, la industria ha reducido drásticamente la necesidad de materias primas. En las décadas de 1970 y 1980, las plantas siderúrgicas modernas necesitaban un promedio de 1,44 toneladas de materias primas para producir 1 tonelada de acero. Con inversiones en investigación, mejoras tecnológicas y una buena planificación, la industria siderúrgica hoy utiliza solo 1,15 toneladas de insumos para fabricar 1 tonelada de acero, lo que significa una reducción del 21 %.

En estos días existe mucha superposición en las interpretaciones de las palabras "desechos sólidos" y "subproductos". De hecho, algunos residuos sólidos en la industria siderúrgica son productos esenciales generados durante varios procesamientos de los materiales en los procesos involucrados en la producción de hierro y acero. Por ejemplo, hasta la década pasada, las escorias, polvos y lodos generados por la industria siderúrgica se denominaban desechos sólidos, pero ahora este término ha sido reemplazado por subproducto para estos materiales de desecho. Debido a la reutilización intensiva de los desechos, algunos de los desechos sólidos ahora se denominan cada vez más "subproductos".

  Según WSA, los coproductos recuperados (un término que se usa indistintamente con subproductos) pueden reciclarse durante el proceso de fabricación de acero o venderse para que los usen otras industrias. El uso de coproductos apoya la sostenibilidad de la industria del acero. Previene los residuos de los vertederos, reduce las emisiones de CO2 y ayuda a preservar los recursos naturales. La venta de coproductos también es económicamente sostenible. Genera ingresos para los productores de acero y forma la base de una lucrativa industria mundial. Algunos productores de acero informan de una tasa de utilización y reciclado de coproductos de hasta el 99 %. Los principales coproductos de la producción de hierro y acero bruto son escorias, polvos, chatarra y lodos.

La disposición de los residuos sólidos generados por los procesos de la industria siderúrgica es la principal preocupación. Por lo tanto, la industria del acero debe adoptar la filosofía de Reducir, Reutilizar y Reciclar (3 R) y la gestión eficiente de los residuos.

Los siguientes son los principales residuos sólidos/coproductos/subproductos en varios procesos de producción de la industria siderúrgica.

  Fabricación de coca

Los principales residuos sólidos generados en la producción de coque metalúrgico son polvo de carbón, polvo de coque, lodos de alquitrán y lodos ácidos. El polvo de carbón se recicla a través de la mezcla de carbón. El polvo de carbón también se puede reciclar junto con el polvo de coque añadiéndolos a la mezcla de carga de sinterización. Se agrega lodo de alquitrán a la mezcla de carbón para mejorar su densidad. Los lodos ácidos deben neutralizarse antes de su eliminación.

  Fabricación de sinterización

Los residuos sólidos generados en la elaboración del sinterizado son polvos y lodos. Los polvos se generan en los pisos de construcción de máquinas de sinterización, ciclones y ESP (precipitador electrostático). Los lodos se generan en el decantador de la planta de tratamiento de agua. Estos polvos y lodos son ricos en hierro (Fe) y contienen buena cantidad de cal (CaO), magnesia (MgO) y carbono (C). Estos materiales son muy buenos materiales para reciclar en la fabricación de sinterización. Estos materiales se mezclan con finos de mineral de hierro o se fabrican en briquetas para su reciclaje.

  Planta de pellets

Los principales residuos sólidos generados en la planta de pellets son polvos y pellets verdes de tamaño insuficiente. Ambos se reciclan de nuevo en el material de alimentación de gránulos.

  Fabricación de hierro en altos hornos

Los desechos sólidos generados durante el proceso de fabricación de hierro en alto horno (BF, por sus siglas en inglés) son polvos, cribas de carga en el almacén, mermelada en la colada de la fundición, lodo de la fundición, escoria de alto horno, polvo de combustión, polvo o lodo de GCP, desechos refractarios y metal caliente. (HM) cráneo de cucharón.

El polvo y los tamices de carga se reciclan en la fabricación de sinterización. Los atascos de colada de fundición se venden como chatarra de hierro para volver a fundir o se reciclan en el taller de fundición de acero. El estiércol de la fundición se tira como material de relleno.

La mayor parte de la escoria líquida BF se granula y se vende a los fabricantes de cemento para la fabricación de cemento de escoria BF. Una pequeña cantidad de escoria BF se enfría con aire. La escoria BF enfriada por aire se vierte en vertederos o se utiliza en reparaciones de caminos dentro de la planta siderúrgica. En cualquier caso, la contaminación de hierro de la escoria se separa y se vende para volver a fundirla.

El polvo de combustión y el polvo seco GCP (en caso de limpieza de gas seco) se reciclan en la fabricación de sinterización. El lodo húmedo de GCP (en el caso de la limpieza de gas húmedo) del clarificador se seca y se mezcla con los finos de mineral de hierro en el patio de materia prima o se convierte en briquetas y se recicla en la fabricación de sinterización.

Los residuos de refractarios del taller de reparación de cucharas son vendidos y los mismos son utilizados por el fabricante de refractarios en la fabricación de morteros. El cráneo del cucharón de HM se rompe al dejar caer el peso o al lancearlo y el cráneo roto se vende como chatarra de hierro o se usa en un taller de fundición de acero.

  Fabricación de hierro por reducción directa

Durante el proceso de fabricación de hierro por reducción directa, los principales residuos sólidos son carbonilla (en el caso de plantas que utilizan tecnología a base de carbón), polvos (tanto de carbón como de hierro), DRI subdimensionado (hierro de reducción directa) y rechazos de DRI. Char se utiliza en la planta de energía cautiva como combustible para la caldera. Los polvos de carbón y hierro se utilizan en las plantas de sinterización. El polvo de carbón también se puede utilizar en la caldera. El polvo de hierro también se puede vender a los fabricantes de cemento. El DRI de tamaño inferior se forma en briquetas y se usa junto con el DRI en el taller de fundición de acero. Los rechazos de DRI se reciclan nuevamente en el proceso.

Lanzamiento de cerdos

Durante la fundición de metal caliente, se generan materiales de desecho como mermelada de placa, mermelada de canal y lodo de cal. La mermelada de placa y la mermelada de canal se venden como chatarra de hierro después del procesamiento. El lodo de cal se utiliza con fines neutralizantes.

  Fabricación básica de acero al oxígeno

  Los principales materiales de desecho en la fabricación de acero BOF son la escoria del convertidor, la chatarra, los refractarios de desecho, el lodo del convertidor y el lodo de la planta de limpieza de gas (GCP). Excepto los lodos de GCP, todos los demás materiales de desecho se generan generalmente en condiciones mixtas, lo que significa que durante la generación, un material de desecho se contamina con otro material de desecho. Por lo tanto, la clasificación es un paso muy importante para el reciclaje de los materiales de desecho en la fabricación de acero.

El lodo húmedo de GCP del clarificador se seca y se mezcla con los finos de mineral de hierro en el patio de materias primas o se forma en briquetas y se recicla en la fabricación de sinterización.

La escoria del convertidor después de eliminar la chatarra se recicla en la mezcla de sinterización como reemplazo de la piedra caliza. La escoria de conversión también se utiliza en la reparación de carreteras, para balasto de vías férreas y como acondicionador de suelos.

La chatarra eliminada de la escoria del convertidor, así como del lodo, se recicla nuevamente en el convertidor para fines de enfriamiento. La chatarra de acero también se genera cuando hay una cuchara o un convertidor, aunque este fenómeno es muy raro.

De la chatarra de conversión y los desechos refractarios se eliminan y el resto se usa para vertedero.

Los desechos refractarios suelen ser de dos tipos. El primer tipo es el que sale del revestimiento del convertidor usado y consiste principalmente en refractarios de magnesio y carbono. La mayoría de estos refractarios que no están contaminados se utilizan en el convertidor para el parcheo del fondo. El segundo tipo son los desechos refractarios de cuchara. Si estos desechos son básicos, entonces se tratan de manera similar a los desechos refractarios del convertidor. En caso de que sean de alúmina entonces los residuos refractarios se utilizan para la fabricación de morteros.

  Fabricación de acero eléctrico

El principal material de desecho en la fabricación de acero eléctrico es EAF (horno de arco eléctrico) GCP polvo, escoria, chatarra y refractarios de desecho. Los refractarios de residuos de carbono de magnesia se utilizan como acondicionador de escoria en el horno eléctrico de arco.

La escoria de horno de arco eléctrico (EAF) debido a su alta cristalinidad y alto contenido de hierro no tiene actualmente ningún método bien establecido para el reciclaje potencial. El índice de basicidad (BI) de la escoria es generalmente entre 1,2 y 1,8, que pertenece al grupo de Merwinita hidráulica baja. Además, el índice de molienda, que es una medida de la energía requerida para moler un material en particular a un tamaño dado, es alto debido al alto contenido de óxido de hierro. Esto hace que la molienda y el procesamiento posteriores de la escoria EAF requieran mucha energía. La escoria se ha utilizado como un agregado eficaz para la construcción de carreteras. También se han desarrollado baldosas cerámicas vitrificadas a partir de la escoria del horno de arco eléctrico.

Transmisión continua

Los principales materiales de desecho generados en el proceso de colada continua son escamas de colada continua, desechos refractarios, chatarra, escoria y lodo. Aquí también se generan materiales de desecho en condiciones mixtas y es necesaria la clasificación como primer paso para separar los diferentes tipos de desechos.

La cascarilla de colada continua se recicla en la planta de sinterización. La chatarra se recicla en la fabricación de acero. Otros materiales de desecho se utilizan como vertederos.

  Laminadores

Los principales materiales de desecho sólidos generados en los trenes de laminación son cascarilla de laminación, desechos refractarios del horno de recalentamiento y chatarra.

La cascarilla de laminación se recicla en la planta de sinterización. La chatarra se recicla en el taller de fundición de acero. Los desechos refractarios, dependiendo de la condición, se destinan a la fabricación de mortero o se desechan.

  Calcinación con cal

Los residuos sólidos que se generan en la planta de calcinación son tamizados de caliza y dolomita, polvo de cal y finos de cal. El polvo de cal y los finos de cal se fabrican en briquetas y se reciclan en una planta de sinterización o en un taller de fundición de acero. Los residuos de caliza y dolomita se reciclan en la planta de sinterización.

  Central térmica

Los principales residuos sólidos generados en la central son las cenizas volantes y las cenizas de fondo. Las cenizas volantes se utilizan en la producción de cemento. En algunas de las plantas, las cenizas se envían al estanque de cenizas. La ceniza recuperada del estanque de cenizas se utiliza para elevar la altura del dique del estanque de cenizas.

  Gestión de residuos sólidos

La gestión de residuos sólidos consiste en la generación, prevención, caracterización, seguimiento, tratamiento, manejo, reutilización y disposición residual. Requiere una nueva actitud de los empleados y de la dirección. El pensamiento tradicional coloca toda la responsabilidad en unos pocos expertos que están a cargo de ello. El nuevo enfoque es hacer que la gestión de residuos sea responsabilidad de cada empleado. La importancia de la gestión de residuos sólidos es lo que deben aprender los gerentes y trabajadores orientados a la producción. Para una gestión eficaz de los residuos sólidos, su participación y cooperación es crucial.

También el compromiso de la dirección es necesario y vital para un programa de gestión de residuos exitoso. La dirección puede demostrar su compromiso formando a los empleados en técnicas de gestión de residuos, alentando las sugerencias de los empleados, proporcionando recursos para las actividades de las 3 R y midiendo y supervisando la generación y el reciclaje de residuos.

El objetivo final de la gestión debe ser el cero residuos sólidos de la planta. Para ello el seguimiento y la mejora continua son cruciales. La medición y el informe de la reducción de desperdicios y el logro de los objetivos de ahorro de costos también son útiles para mejorar los resultados de trabajo y el desarrollo sostenido de la planta de acero.

3 'R's de la gestión de residuos sólidos se muestran en la Fig. 1

Fig 1 3 'R's de la gestión de residuos sólidos