Sección V orientación/directrices por categorías de fuentes: Categorías de fuentes de la Parte II del Anexo c categoría de fuentes (d) de la Parte II: Procesos térmicos en la industria metalúrgica



Descargar 302.98 Kb.
Página1/6
Fecha de conversión26.04.2017
Tamaño302.98 Kb.
  1   2   3   4   5   6



Sección V

Orientación/directrices por categorías de fuentes:


Categorías de fuentes de la Parte II del Anexo C


Categoría de fuentes (d) de la Parte II:
Procesos térmicos en la industria metalúrgica

Índice

Lista de tablas ii

Lista de ilustraciones iv

V.D Procesos térmicos en la industria metalúrgica 1

(i) Producción secundaria de cobre 1

1. Descripción del proceso 1

2. Fuentes de las sustancias que figuran en el Anexo C del Convenio de Estocolmo 3

2.1 Información general sobre las emisiones de la fundición de cobre secundario 3

2.2 Emisiones atmosféricas de PCDD/PCDF 3

2.3 Liberaciones a otros medios 4

3. Procesos recomendados 4

4. Medidas primarias y secundarias 4

4.1 Medidas primarias 4

4.2 Medidas secundarias 5

5. Nuevas investigaciones 6

6. Resumen de medidas 7

7. Niveles de desempeño asociados a mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales 9

Referencias 10

Otras fuentes 10

(ii) Plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero 11

1. Descripción del proceso 11

2. Fuentes de las sustancias que figuran en el Anexo C del Convenio de Estocolmo 12

2.1 Liberaciones atmosféricas 13

2.2 Liberaciones a otros medios 14

3. Alternativas 14

3.1 Reducción directa 14

3.2 Fundición directa 15

4. Medidas primarias y secundarias 15

4.1 Medidas primarias 15

4.2 Medidas secundarias 17

5. Nuevas investigaciones 20

6. Resumen de medidas 20

7. Niveles de desempeño asociados a mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales 24

Referencias 25

(iii) Producción secundaria de aluminio 27

1. Descripción del proceso 27

2. Fuentes de las sustancias que figuran en el Anexo C del Convenio de Estocolmo 30

2.1 Información general sobre emisiones de fundidoras secundarias de aluminio 30

2.2 Emisiones atmosféricas de PCDD/PCDF 31

2.3 Liberaciones a otros medios 32

3. Procesos recomendados 32

4. Medidas primarias y secundarias 33

4.1 Medidas primarias 33

4.2 Medidas secundarias 34

4.3 Mejores prácticas ambientales 35

5. Nuevas investigaciones 36

6. Resumen de medidas 37

7. Niveles de desempeño asociados a mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales 39

Referencias 40

Otras fuentes 40

(iv) Producción secundaria de zinc 41

1. Descripción del proceso 41

2. Fuentes de las sustancias que figuran en el Anexo C del Convenio de Estocolmo 43

2.1 Información general sobre emisiones de fundiciones de zinc secundario 43

2.2 Emisiones atmosféricas de PCDD/PCDF 43

2.3 Liberaciones a otros medios 44

3. Procesos recomendados 44

4. Medidas primarias y secundarias 44

4.1 Medidas primarias 44

4.2 Medidas secundarias 45

5. Nuevas investigaciones 46

6. Resumen de medidas 46

7. Niveles de desempeño asociados a mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales 49

Referencias 50

Otras fuentes 50



Lista de tablas



Sección V.D (i)

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevas fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 1. Alternativas y requisitos para nuevas plantas de sinterización de hierro 20

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de hierro 21

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de aluminio 37

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de aluminio 37

Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de zinc 46

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para los fundidoras secundarias de zinc 47




Sección V.D (ii)

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevas fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 1. Alternativas y requisitos para nuevas plantas de sinterización de hierro 20

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de hierro 21

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de aluminio 37

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de aluminio 37

Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de zinc 46

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para los fundidoras secundarias de zinc 47




Sección V.D (iii)

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevas fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 1. Alternativas y requisitos para nuevas plantas de sinterización de hierro 20

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de hierro 21

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de aluminio 37

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de aluminio 37

Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de zinc 46

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para los fundidoras secundarias de zinc 47




Sección V.D (iv)

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevas fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 1. Alternativas y requisitos para nuevas plantas de sinterización de hierro 20

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de hierro 21

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de aluminio 37

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de aluminio 37

Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de zinc 46

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para los fundidoras secundarias de zinc 47



Lista de ilustraciones



Sección V.D (i)

Figura 1. Fundición secundaria de cobre 2

Figura 1. Diagrama del proceso de una planta de sinterización 12

Figura 2. Diagrama del proceso de una planta de sinterización que utiliza un sistema de depuración húmedo 19

Figura 1. Fundición secundaria de aluminio 29

Figura 2. Materiales entrantes y salientes en la producción secundaria de aluminio 31

Figura 1. Fundición secundaria de zinc 42




Sección V.D (ii)

Figura 1. Fundición secundaria de cobre 2

Figura 1. Diagrama del proceso de una planta de sinterización 12

Figura 2. Diagrama del proceso de una planta de sinterización que utiliza un sistema de depuración húmedo 19

Figura 1. Fundición secundaria de aluminio 29

Figura 2. Materiales entrantes y salientes en la producción secundaria de aluminio 31

Figura 1. Fundición secundaria de zinc 42




Sección V.D (iii)

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevas fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 1. Alternativas y requisitos para nuevas plantas de sinterización de hierro 20

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de hierro 21

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de aluminio 37

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de aluminio 37

Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de zinc 46

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para los fundidoras secundarias de zinc 47




Sección V.D (iv)

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevas fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de cobre 7

Tabla 1. Alternativas y requisitos para nuevas plantas de sinterización de hierro 20

Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de hierro 21

Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de aluminio 37

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para fundidoras secundarias de aluminio 37

Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para nuevos fundidores secundarios de zinc 46

Tabla 2. Resumen de las medidas primarias y secundarias para los fundidoras secundarias de zinc 47




V.D Procesos térmicos en la industria metalúrgica

(i) Producción secundaria de cobre



Resumen

La fundición secundaria de cobre consiste en la producción de cobre a partir de fuentes como chatarra de cobre, sedimentos, chatarra de computadores y aparatos electrónicos, y escorias de refinerías. Los procesos que implica la producción de cobre son el pretratamiento del material, fundición, aleación y vaciado. La presencia de metales catalizadores (y el cobre es uno de los más efectivos), los materiales orgánicos que pueden encontrarse en los aceites, plásticos y revestimientos alimentados, la combustión incompleta del combustible y las temperaturas entre 250 °C y 500 °C son factores que pueden generar las sustancias que figuran en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.

Son mejores técnicas disponibles la clasificación previa, limpieza de los materiales de alimentación, mantener las temperaturas por encima de 850 °C, utilización de cámaras de postcombustión con enfriamiento brusco, adsorción por carbón activado y desempolvamiento mediante filtros de tela.

Los niveles de desempeño que se asocian a mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales en materia de emisiones atmosféricas de PCDD/PCDF para plantas de fundición secundaria de cobre son < 0.5 ng EQT-I/Nm3 (con concentraciones operacionales de oxígeno).

1. Descripción del proceso

La fundición secundaria de cobre implica procesos pirometalúrgicos que dependen del contenido de cobre en el material de alimentación, la distribución por tamaños y otros componentes. Las fuentes de alimentación son la chatarra de cobre, lodos, chatarra de computadores y aparatos electrónicos, escorias de refinerías y productos semiacabados. Estos flujos pueden contener materiales orgánicos como revestimientos o aceites. Las plantas pueden responder a esta eventualidad con métodos para desaceitar y eliminar revestimientos, y diseños apropiados de hornos y sistemas de reducción de emisiones (European Commission 2001, p. 201­-202). El cobre puede reciclarse infinitamente sin que pierda sus propiedades intrínsecas.

El material citado a continuación proviene del Secondary Copper Smelting, Refining and Alloying, un informe del Organismo de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica (EPA 1995).

“La recuperación secundaria de cobre se divide en cuatro operaciones: pretratamiento de la chatarra, fundición, aleación y moldeado. El pretratamiento consiste en la depuración y consolidación de la chatarra como preparación para su fundición. La fundición consiste en calentar y tratar la chatarra para separar y purificar metales específicos. La aleación implica la adición de uno o más metales al cobre para obtener cualidades deseadas, características de la combinación de metales.

El pretratamiento de la chatarra puede efectuarse por métodos manuales, mecánicos, pirometalúrgicos o hidrometalúrgicos. Los métodos manuales y mecánicos son la clasificación, separación, fragmentación, y separación magnética. El pretratamiento pirometalúrgico puede ser por exudación (escalonar lentamente la temperatura del aire del horno a fin de licuar cada metal en forma separada y así separarlos unos de otros), quemar el aislamiento de los cables de cobre, y secarlo en hornos rotatorios para volatilizar el aceite y otros compuestos orgánicos. Los métodos de pretratamiento hidrometalúrgicos consisten en flotación y lixiviación para recuperar el cobre de la escoria. Se aplica la lixiviación con ácido sulfúrico para recuperar el cobre del lodo, un subproducto de la refinación electrolítica.

La fundición de chatarra de cobre de baja ley empieza con su fusión en un alto horno o en un horno rotatorio, de lo que se generan escorias y cobre impuro. Si se usa un horno alto, este cobre se introduce en un convertidor, donde se aumenta su pureza de 80 a 90 por ciento aproximadamente, y luego a un horno de reverbero, donde se obtiene un cobre con una pureza de 99 por ciento aproximadamente. En estos hornos refinadores por fuego, se agrega fundente al cobre y se insufla aire hacia arriba a través de la mezcla para oxidar las impurezas.

Después, estas impurezas se eliminan como escoria. Así, pues, mediante la reducción de la atmósfera del horno, el óxido de cobre (CuO) se convierte en cobre. El cobre refinado por fuego se vacía en ánodos, que se usan en la electrólisis. Los ánodos se sumergen en una solución de ácido sulfúrico que contiene sulfato de cobre. A medida que el cobre se disuelve en los ánodos, se deposita en el cátodo. Entonces el cobre de cátodo, que tiene hasta un 99.99% de pureza, se extrae y vuelve a vaciar. En este proceso puede omitirse el alto horno y el convertidor si el contenido promedio de cobre en la chatarra que se use es de más de 90%.

En el proceso de aleación, la chatarra de cobre se introduce en un horno de fundición junto con uno o más metales como estaño, zinc, plata, plomo, aluminio, o níquel. Se agregan los fundentes para eliminar impurezas y evitar la oxidación del fundido con el aire. Puede soplarse aire u oxígeno puro a través del fundido para ajustar la composición oxidando el zinc excedente. Los procesos de fundición y refinación descritos anteriormente, que generan un cobre relativamente puro, y el proceso de aleación son, hasta cierto punto, mutuamente excluyentes.

La fase de recuperación final es el vaciado de los productos metálicos aleados o refinados. El metal fundido se vacía en moldes mediante cucharas o pequeños calderos que funcionan como tolva alimentadora por impulsos o reguladores de flujo. Los productos fabricados son perdigones, barras de alambre, ánodos, cátodos, lingotes y otras piezas moldeadas”.

La Figura 1 presenta el proceso en forma de diagrama.

Figura 1. Fundición secundaria de cobre

Fuente: European Commission 2001, p. 217.
Las actividades de recuperación del metal en instalaciones pequeñas o artesanales pueden ser significativas, en particular en países en desarrollo y países con economías en transición. Estas actividades pueden contribuir considerablemente a la contaminación y pueden tener efectos negativos en la salud. Por ejemplo, la fundición artesanal de zinc es una importante fuente de emisiones atmosféricas de mercurio. La técnica empleada para fundir zinc y mercurio es simple: se calientan los minerales en un horno durante unas pocas horas, y se produce metal de zinc y mercurio líquido. En muchos casos, no se utiliza ningún dispositivo para controlar la contaminación durante el proceso de fundición. Otros metales que se sabe se producen en actividades de recuperación de metales en instalaciones pequeñas y artesanales son el antimonio, hierro, plomo, manganeso, estaño, tungsteno, oro, plata, cobre y aluminio.

Estas técnicas no se consideran mejores técnicas disponibles ni mejores prácticas ambientales. No obstante, como mínimo se deberían reunir condiciones adecuadas de ventilación y manipulación de materiales.

2. Fuentes de las sustancias que figuran en el Anexo C del Convenio de Estocolmo

La formación de dibenzoparadioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF) se debe probablemente a la presencia de carbono, oxígeno, precursores clorados (de materiales de alimentación y combustibles) y a los muy potentes catalizadores de cobre provenientes de plásticos y residuos de aceite en el material de alimentación, en un sistema que puede proporcionar las condiciones ideales para la formación con temperaturas entre 200 °C y 450 °C, altos niveles de partículas y largos tiempos de residencia. Como el cobre es el metal más eficiente para catalizar la formación de PCDD/PCDF, la fundición de cobre resulta especialmente preocupante.

2.1 Información general sobre las emisiones de la fundición de cobre secundario

Las emisiones contaminantes transportadas por aire contienen óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), polvo y compuestos metálicos, compuestos de carbono orgánico y contaminantes orgánicos persistentes. Si los gases residuales contienen dióxido de azufre (SO2), suele ser poco, siempre que se evite el material sulfúrico. El tratamiento y la fundición de la chatarra son el principal generador de emisiones atmosféricas. El polvo y los compuestos metálicos se emiten en la mayoría de las etapas del proceso y son más propensos a emisiones fugitivas durante los ciclos de carga y colada. El material particulado puede eliminarse de los gases de combustión recolectados y enfriados mediante precipitadores electrostáticos o filtros de tela. En el proceso por lotes, que impide trabajar en ambiente hermético, se usan campanas para recolección de vapores durante las etapas de conversión y refinación. El NOx es muy reducido en quemadores con baja emisión de NOx, mientras que el CO es quemado en aparatos de postcombustión de hidrocarburos. Se vigilan los sistemas de control de combustión para disminuir la generación de CO durante la fundición (European Commission 2001, p. 218–229).

2.2 Emisiones atmosféricas de PCDD/PCDF

Los PCDD/PCDF se forman durante la fundición de metal base por combustión incompleta o por síntesis de novo cuando se presentan compuestos orgánicos, como aceites y plásticos, y una fuente de átomos de cloro en el material de alimentación. La alimentación secundaria suele componerse de chatarra contaminada.

El proceso se describe en European Commission 2001, p. 133:

“Los PCDD/PCDF o sus precursores pueden encontrarse en algunas materias primas y existe la posibilidad de síntesis de novo en hornos y en sistemas de reducción. Los PCDD/PCDF se adsorben fácilmente en la materia sólida y pueden ser recogidos por todos los medios ambientales como polvo, sólidos de depuración y filtros de polvo.

La presencia de aceites y otros materiales orgánicos en la chatarra u otras fuentes de carbono (combustibles parcialmente quemados y reductores, como el coque), puede producir partículas finas de carbono que reaccionan con cloruros inorgánicos o cloro orgánicamente ligado en el rango de temperatura de 250 a 500 °C para producir PCDD/PCDF. Este proceso se conoce como síntesis de novo y se cataliza por la presencia de metales como cobre o hierro.

Los PCDD/PCDF se destruyen a altas temperaturas (por encima de 850 °C) en presencia de oxígeno, aun así puede haber síntesis de novo al enfriarse los gases en la ‘ventana de reformación’, posibilidad que puede darse en los sistemas de reducción y en partes más frías del horno, ej., el área de alimentación. Un cuidadoso diseño de los sistemas de enfriamiento para disminuir el tiempo de residencia en la ventana permite prevenir la síntesis de novo”.

2.3 Liberaciones a otros medios

Las aguas del proceso, superficiales y de enfriamiento pueden contaminarse con sólidos en suspensión, compuestos metálicos y aceites, además de las sustancias del Anexo C del Convenio de Estocolmo. Se recicla la mayor parte del agua de proceso y de enfriamiento. Los métodos de tratamiento de aguas residuales deberían emplearse antes de la descarga. Los subproductos y residuos suelen reciclarse durante el proceso ya que contienen cantidades recuperables de cobre y otros metales no ferrosos. Por lo general, el material de desecho consiste en limos ácidos, que se eliminan in situ. Se deben tomar precauciones para garantizar la eliminación adecuada de limos y residuos del control de contaminación a fin de disminuir la exposición del medio ambiente a cobre y dioxinas. Cualquier transferencia a otro proceso debería evaluarse detenidamente para determinar la necesidad de reducir y controlar las liberaciones de las sustancias del Anexo C.

3. Procesos recomendados

Las variaciones en el material de alimentación y en el control de calidad determinan el diseño y la configuración del proceso. Los procesos considerados mejores técnicas disponibles para fundición y reducción son los altos hornos, el mini horno de fundición (mini smelter totalmente cerrado), el horno rotatorio con alimentación de aire por la parte superior, el horno de arco eléctrico sumergido sellado, y la fundición ISA. El horno rotatorio con alimentación de aire por la parte superior (totalmente cerrado) y el convertidor Pierce-Smith son mejores técnicas disponibles para la conversión. El horno de arco eléctrico sumergido está sellado y es más limpio que otros modelos si el sistema de extracción de gases está correctamente diseñado y dimensionado.

El uso de altos hornos para la fundición de chatarra se está haciendo menos común por lo costoso de prevenir la contaminación, en cambio, cada vez se utilizan más los hornos de cubilote sin alimentación de carbón/coque.

La chatarra de cobre limpia, sin contaminación orgánica, puede procesarse en hornos de reverberación con solera, en hornos de cubilote con solera o proceso Contimelt. Éstas se consideran mejores técnicas disponibles en configuraciones con sistemas adecuados de recolección de gases y reducción.

No hay información sobre otros métodos alternativos para el procesamiento secundario de cobre fuera la fundición.

4. Medidas primarias y secundarias

A continuación se analizan medidas primarias y secundarias para reducir y eliminar los PCDD/PCDF.

4.1 Medidas primarias

Las medidas primarias se consideran técnicas para prevenir la contaminación con el fin de reducir o eliminar la generación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes. He aquí algunas medidas posibles:

4.1.1 Preclasificación del material de alimentación

Debería evitarse la presencia de aceites, plásticos y de compuestos cloro en el material de alimentación para reducir la generación de las sustancias del Anexo C por combustión incompleta o síntesis de novo. El material de alimentación debería clasificarse según su composición y posibles contaminantes. Las técnicas de almacenamiento, manejo y pretratamiento serán determinadas por la granulometría y la contaminación del material.

Métodos que deben considerarse (European Commission 2001, p. 232):


  • Eliminación del aceite contenido en el alimento (por ejemplo, eliminación térmica de revestimientos y lubricantes seguida de postcombustión para destruir cualquier material orgánico presente en los gases residuales).

  • Utilización de técnicas de molienda y trituración con buena extracción y reducción de polvo. Las partículas restantes pueden tratarse para recuperar metales valiosos efectuando una separación por densidad o neumática.

  • Eliminación de plásticos por desforramiento de cables (por ejemplo, posibles técnicas criogénicas para hacer friables los plásticos y fáciles de separar).

  • Mezclado suficiente del material para obtener un alimento homogéneo y para que las condiciones sean estables.

Otras técnicas para eliminar el aceite son el uso de solventes y la depuración cáustica. Para eliminar los revestimientos de cables puede usarse el desforramiento criogénico.

El lavado con una solución acuosa de detergentes es una posible técnica adicional para eliminar el aceite. De esta manera, además puede recuperarse el aceite contaminado.


  1   2   3   4   5   6


La base de datos está protegida por derechos de autor ©bazica.org 2016
enviar mensaje

    Página principal