Opciones de reducción en la fuente para los residuos
de polvo de la cámara de bolsas y el lavador de gas
Opciones de reciclaje para el polvo de la cámara de
bolsas y de los residuos del lavador de gas
Opciones de reducción en la fuente para la escoria de
desulfuración peligrosa
Opciones de reciclaje para la escoria peligrosa de la
desulfuración
Opciones de reducción en la fuente para la arena de
fundución usada
Opciones de reciclaje para la arena de fundición usada
Las opciones de reducción de residuos presentadas a continuación para la industria de fundición de metales incluyen la reducción en la fuente y el reciclaje.
Alterar las materias primas
Instalar hornos de inducción
Alterar las materias primas
La fuente predominante de plomo, zinc y cadmio en el polvo de la cámara de bolsas
o en el lodo del lavador de gas es la chatarra galvanizada usada como material de
carga. Para reducir el nivel de estos contaminantes, debe identificarse su fuente
y adquirir material de carga que contenga concentraciones menores de dichos
contaminantes. Un programa de modificación de la carga en una fundición
grande puede reducir exitosamente los niveles de plomo y cadmio en los residuos
de los colectores de polvo por debajo de los valores de toxicidad EP (Stephens
1988). Las fundiciones deben trabajar estrechamente con los abastecedores de
chatarra de acero para desarrollar fuentes confiables de chatarra de alta calidad.
Instalar hornos de inducción
Los hornos de inducción ofrecen ventajas sobre los hornos de arco o de manga
en algunas aplicaciones. Un horno de inducción emite aproximadamente 75% menos
polvo y humo debido a la ausencia de gases de combustión o de temperaturas
excesivas en el metal. Cuando se utiliza chatarra relativamente limpia, puede
minimizarse la necesidad del equipo de control de las emisiones. Por supuesto,
deben considerarse cuidadosamente las operaciones de producción y la economía
de procesos al planear la adquisición o modificación
del equipo de fundición. Para mayor información sobre los hornos de
inducción, consúltese USEPA 1985 y Danielson 1973.
El polvo de los hornos de arco eléctrico normalmente se acumula en la cámara de
bolsas. Este polvo puede contener metales pesados, como plomo, cadmio y zinc,
que pueden convertirlo en un residuo peligroso. Las siguientes opciones se
centran en el reciclaje de los metales pesados provenientes del polvo de hornos
eléctricos de fundiciones siderúrgicas.
Reciclar al proceso original
Los Hornos de Arco Eléctrico (HAE) convierten 1 a 2% de su carga en polvo o
humo (Chaubal 1982). Si los niveles de
zinc y plomo contenidos en el polvo de metal son relativamente bajos, con
frecuencia es factible regresar el polvo al horno para la recuperación de
los metales base (hierro, cromo o níquel). Este método puede emplearse con
polvos generados en la producción de aceros inoxidables o con aleaciones.
Sin embargo, con frecuencia este método no es práctico para manejar polvo
asociado con la producción de acero al carbono porque se usa chatarra de
metal galvanizado. En la producción de aceros al carbono usando
chatarra galvanizada, el polvo recuperado tiende a mostrar un alto contenido
de zinc.
Se han propuesto muchos método para un reciclaje del polvo del tragante,
incluida la recuperación directa del zinc (Morris 1985). La mayoría de las
opciones de recuperación requieren que el contenido de zinc del polvo sea por
lo menos 15%, de preferencia 20%, para que la operación resulte económica. El
contenido de zinc se puede incrementar regresando el polvo al horno donde se
generó. Si se inyecta el polvo en el horno después de que la carga de chatarra
se ha fundido, las temperaturas serán lo suficientemente
altas para que la mayoría de los metales pesados pasen a los humos.
Esto tiene como resultado un incremento en la concentración de zinc en el polvo
recolectado por los lavadores de gas, sistemas de precipitación electrostática o
cámaras de bolsas.
Reciclar fuera del proceso original
Los residuos se pueden reutilizar fuera del proceso original recuperando el zinc,
plomo y cadmio recolectados por el equipo de control de emisiones. La factibilidad
de dicha recuperación depende del costo del tratamiento y disposición del polvo,
la concentración de metales dentro de los residuos, el costo de recuperar los
metales y el precio de
mercado de los metales. Si bien este enfoque es útil en la industria de fundiciones
no ferrosas (p.e. fundiciones de bronce), su aplicación en fundiciones grises es
extremadamente limitada. Algunas fundiciones comercializan el polvo de hornos como
insumo para la fabricación de ladrillos y otras aplicaciones de productos de consumo,
pero esta opción se ve limitada por la responsabilidad sobre los productos. A
continuación se describen los métodos de recuperación pirometalúrgicos, de horno
giratorio, de
cuba electrotérmica y de enriquecimiento con óxido de zinc. Morris 1985 examina
procesos de recuperación prometedores.
Métodos pirometalúrgicos. Los métodos pirometalúrgicos para la recuperación
de metales se basan en la reducción y volatilización del zinc, plomo, cadmio y otros
componentes del polvo de los hornos de arco eléctrico. La química de estos procesos
se describe en Kellogg 1966. Un ambiente reductor favorece la vaporización y
eliminación del óxido de zinc y cadmio, mientras que un ambiente oxidante favorece
la remoción de plomo mediante la vaporización del óxido. Por lo tanto, el plomo se
elimina preferentemente
a través de un calcinado al aire, mientras que los otros metales se eliminan
mediante un calcinado en condiciones reductoras (Dressel 1974).
Tecnología de horno giratorio. El horno giratorio (o Waelz) puede manejar
una variedad de polvos, así como otros materiales con contenido de zinc (Morris
1985). Este proceso puede reducir simultáneamente el óxido de hierro a hierro
sólido y el óxido de plomo y zinc a sus formas metálicas, usando una atmósfera
reductora como monóxido de carbono e hidrógeno (Krishman 1983). Los hornos
giratorios se han usado a nivel mundial en muchos tipos de materiales con
contenido de zinc y por lo
tanto sus condiciones de operación y costos están bien documentados (Krishnan
1982). La mayor desventaja del horno giratorio es que debe ser bastante grande
para ser eficiente a nivel económico y térmico. De igual manera, debe retirarse
el cloro presente en el polvo del horno de arco eléctrico mediante lavado o
calcinación antes de poder producir zinc metálico.
Horno de cuba electrotérmica. El horno de cuba electrotérmica puede
extraer zinc de una carga con un contenido de por lo menos 40% del metal.
Generalmente, se mezcla el polvo aglomerado del horno de arco eléctrico con
otras cargas para obtener dicho porcentaje (Bounds 1983 y Miyashita 1976).
El zinc se recupera en su forma metálica, de la cual se puede obtener un
producto de calidad Primer Western muy comercializable.
Enriquecimiento del óxido de zinc. Para reciclar el polvo mediante la
reducción directa de óxidos, se reduce el óxido de hierro a hierro y agua
usando hidrógeno puro en un rango de 1000 a 1100oC (AFS 1989). La reducción
del óxido de zinc haciéndolo reaccionar con hidrógeno requiere el reciclaje
del hidrógeno al horno en una segunda pasada.
La reducción del óxido de zinc produce vapores de zinc y vapor a 100 a 110 oC,
los cuales son retirados del horno y expuestos a una etapa de oxidación.
El zinc reacciona con el agua para producir óxido de zinc, mientras que el
hidrógeno es recuperado y reciclado. El óxido de zinc producido es separado
en una cámara de bolsas. El hidrógeno del vapor es tratado mediante la
condensación del vapor con lo que el hidrógeno está listo para ser reciclado
al horno.
En experimentos a nivel de laboratorio usando polvo con un contenido de 35 a 40%
de hierro, el hierro esponjoso contenía 58% de hierro y el ZnO
separado contenía 56% de zinc. El cadmio y el plomo estaban por debajo de los
criterios de toxicidad. El ZnO producido puede ser usado como un óxido de zinc
bruto para su posterior mejora. Como este método de reciclaje del polvo de
hornos de arco eléctrico demostró ser técnicamente factible, se desarrolló
un diseño preliminar para un sistema prototipo con una capacidad de 2.5
toneladas de polvo cargados en el horno en un solo lote. El costo de
recuperación del ZnO se estimó en $159 por tonelada de polvo.
Reciclar a las fábricas de cemento
El polvo de sílice de la cámara de bolsas de los sistemas de arena y hornos de
manga puede utilizarse como materia prima en las fábricas de cemento (Kelly 1989,
AFS 1989). El polvo se envía a una trituradora primaria y se le premezcla con
otros componentes para luego transferirlo al horno. Se estima que los polvos
de cámaras de bolsas pueden constituir el 5 a 10% de la materia prima que
usarán las fábricas de cemento en el futuro cercano. El uso de mayores
niveles puede verse limitado por los efectos
negativos del polvo de la cámara de bolsas en el fraguado del cemento.
En la producción de hierro dúctil, con frecuencia es necesario añadir un agente
desulfurante en la fusión para producir la microestructura deseada en la pieza
fundida. Un agente de desulfurización comúnmente usado es el carburo de calcio
sólido (CaC2). Se piensa que el carburo de calcio descompone el calcio y el
grafito. La escoria de la desulfurización del carburo de calcio generalmente
se retira del hierro fundido en la cuchara y se la coloca en una tolva. Para
una remoción adecuada del azufre
se debe añadir carburo de calcio con un ligero exceso. Por lo tanto, la escoria
contiene tanto CaS como CaC2. Dado que se emplea un exceso de CaC2 para asegurar
la remoción del azufre, la escoria resultante debe ser tratada como un residuo
reactivo. La escoria también puede ser peligrosa debido a las altas
concentraciones de metales pesados.
El tratamiento de este material normalmente consiste en convertir el carburo en
acetileno e hidróxido de calcio haciéndolo reaccionar con agua (Stolzenburg 1985).
Los problemas con este método incluyen la manipulación de un residuo potencialmente
explosivo, la generación de residuos que contienen sulfuros (debido al sulfuro de
calcio en la escoria) y muchos otros compuestos tóxicos, así como debido a la
liberación de arseniuros y fosfuros, así como otros materiales tóxicos en los
gases de escape.
Alterar la alimentación
Una manera de reducir la necesidad de carburo de calcio es reducir la cantidad de
chatarra con alto contenido de azufre en la alimentación del horno. Si bien este
método es eficaz, la capacidad de obtener un abastecimiento constante de chatarra
de alta calidad varía considerablemente y los aspectos económicos generalmente
favorecen una solución diferente (Stephens 1988).
Alterar el agente desulfurizante
Para eliminar el uso de carburo de calcio, varias fundiciones importantes han
investigado el uso de agentes desulfurizantes alternativos (Stephens 1988). Un
proceso patentado emplea óxido de calcio, fluoruro de calcio y otros dos
materiales. No sólo resulta satisfactoria la calidad del hierro, sino que el
proceso global es mejor a nivel económico que la desulfurización con carburo.
Alterar los requerimientos del producto
Con frecuencia, las especificaciones de un producto no se basan en los requerimientos
de dicho producto sino en lo que es obtenible en la práctica. Cuando se requiere
una remoción total del azufre, no es raro que se emplee un 20 a 30% de exceso
de carburo. El exceso de carburo termina como escoria y crea un problema de
disposición. Si el hierro se desulfurizara sólo en la medida realmente
necesaria, se podría reducir gran parte de este residuo o eliminarlo
(Stephens 1988).
Mejorar el control de procesos
En un intento por reducir el uso de carburo de calcio, y por lo tanto la
producción de residuos, se están desarrollando mejores controles de procesos
que usan diferentes maneras de introducir el material en el metal fundido
(Stephens 1988). Se han investigado métodos como gránulos muy finos, gránulos
revestidos y varillas sólidas de carburo de calcio para controlar la reacción
con mayor precisión.
Reciclarla al proceso
Debido a que la escoria de carburo de calcio con frecuencia se retira del metal
mediante despumamiento, no es raro encontrar grandes cantidades de hierro
mezclado con la escoria. Dependiendo de los medios de remoción, este metal
estará en la forma de grandes bloques o pequeños gránulos. Para reducir las
pérdidas de metal, algunas fundiciones trituran la escoria y retiran los pedazos
de metal manualmente o con un imán para volverlos a fundir.
Otras fundiciones han investigado la opción de recargar toda la masa al horno
de refusión (Stephens 1988). Dentro del horno, se forma hidróxido de calcio
en la escoria a medida que el carburo de calcio reciclado elimina el azufre
adicional o se oxida directamente. Si bien este método ha sido exitoso, todavía
queda mucho por hacer. Por ejemplo, no se sabe en qué medida el sulfuro de
calcio permanece en la escoria o cuánto azufre se va en los gases de escape
hacia el sistema de lavado. Las pruebas iniciales indican que el azufre no
se concentra en el metal, por lo que la calidad del producto no se ve afectada.
Reciclarla a otras líneas de proceso
La escoria de las operaciones de fusión de acero inoxidable (donde se usa Ni, Mo
y Cr metálico como adiciones de aleación) es peligrosa como resultado de las
altas concentraciones de níquel y cromo. Dicha escoria puede ser reciclada
como alimentación para los hornos de manga (línea de producción de hierro gris).
La escoria del horno de manga barre las trazas de metales de la escoria de los
hornos de inducción. La escoria resultante del horno de manga puede ser manipulada
como residuo no peligroso.
En la mayoría de fundiciones, la arena se recicla internamente hasta que ya no
pueda ser usada. En ese momento, muchas de las arenas, como las de fundiciones
de hierro son dispuestas en rellenos sanitarios como residuos no peligrosos.
Las arenas de fundición usadas en la producción de piezas fundidas de bronce
pueden estar contaminadas con condensados de plomo, zinc y cobre, por lo que
deben ser dispuestas como residuo peligroso.
Segregación de residuos
Un estudio del DHS de California (DHS 1989) concluyó que una cantidad considerable
de la contaminación con arena proviene de la mezcla de polvo del granallado
con residuos de arena en las fundiciones de bronce. En las fundiciones no
ferrosas, el polvo del granallado (un residuo peligroso) debe mantenerse separado
de los residuos no peligrosos de arena.
El monto global de arena desechada puede reducirse significativamente si se
implementando los siguientes pasos de segregación de residuos:
Clasificar y separar metal de arena
La mayoría de fundiciones tamizan la arena usada antes de reutilizarla. Algunas
emplean diferentes tipos de tamices y mecanismos vibradores para deshacer las
grandes masas de arena mezclada con astillas de metal. Se utilizan cribas para
retirar los trozos grandes de metal y los residuos de machos. Las piezas de
metal grandes recolectadas en la criba generalmente son vueltas a fundir en el
horno o son vendidas a fundiciones secundarias. Los tamices cada vez más finos
remueven las partículas metálicas
adionales y ayudan a clasificar la arena antes de que ésta sea moldeada. Algunas
fundiciones vuelven a fundir estas partículas pequeñas, otras venden esta porción
a compañías de recuperación de metales. El metal recuperado durante el proceso
de tamizado frecuentemente está mezclado con componentes de arena gruesa o tiene
arena adherida. Por lo tanto, el reciclaje de estas piezas en el horno genera
grandes cantidades de escoria, especialmente cuando se vuelven a fundir las
partículas más pequeñas.
La Chicago Faucet Co., una fundición de bronce rojo, informa (AFS 1989) que el
material generado en el sistema de tamizado de arena es reciclado en un molino
de bolas. Toda la espuma del horno, al igual que los derrames en el piso, la
escoria, los residuos de machos y el metal de las trampas es pasado a un
vibrador. El vibrador alimenta a un molino de bolas que pulveriza todo el
material convirtiéndolo en partículas muy pequeñas que son descargadas a una
marmita. Esta marmita alimenta a un elevador que
se descarga en una tolva receptora. La arena pulverizada y la escoria pasan
a través de un criba vibradora y salen por el fondo a una
tolva. El material que va a ser reciclado pasa por un impactor y regresa a
través de la criba vibradora. Más del 95% de los residuos metálicos limpios
restantes pueden regresar al horno. La cámara de bolsas del molino de bolas
contiene aproximadamente 14% de metal de cobre en la forma de residuos.
Recuperar el metal y la arena
En la Figura 4 (AFS 1989) se muestra un proceso para recuperar metal y arena en
fundiciones de bronce. Primero se procesa la arena para eliminar físicamente
todo el metal de bronce que sea posible. Este material tiene un valor
relativamente alto y constituye la mitad o dos tercios del metal pesado presente
en la arena. Los procesos de separación física incluyen gravedad, tamaño y
separación magnética (para cualquier contaminante en base a hierro). La
segunda etapa del proceso elimina los metales pesados
encontrados en los finos y los revestimientos encontrados en la arena. El
procesos químico consiste de lixiviación ácida seguida por la recuperación de
metales.
Según PMET (Pittsburgh Mineral Environmental Technology), el tratamiento químico
reduce los valores EP o TCLP del plomo en 50 a 500 veces por debajo de los límites
reglamentarios actuales. Una purga en el proceso químico genera ácido usado
que debe ser eliminado. Sin embargo, se informa que el residuo final no es
peligroso y puede tener valor comercial.
Recuperar arena mediante depuración en seco/frotamiento
Este método es muy usado y existe una gran variedad de equipos con capacidades
adaptables a la mayoría de sistemas de aglomeramiento y operaciones de las
fundiciones. La depuración en seco puede ser dividida en sistemas
neumáticos, mecánicos y una combinación de depuración por calcinación térmica
y depuración térmica en seco.
En la depuración neumática, se agitan granos de arena en corrientes de aire
normalmente confinadas dentro de tubos de acero verticales denominados celdas.
Los granos de arena son impulsados ascendentemente e impactan entre sí, removiendo
parte del aglomerante. En algunos sistemas, se hace que los granos impacten
contra un blanco de acero. Pueden usarse grupos de tubos dependiendo de la
capacidad y el grado de limpieza deseado. El tiempo de retención puede ser
regulados y los finos son removidos através
de los colectores de polvo. En la depuración mecánica, el equipo disponible
ofrece a las fundiciones una serie de opciones. Puede usarse un impulsor para
acelerar los granos de arena a una velocidad controlada en un plano horizontal
o vertical contra una placa metálica. Los granos de arena impactan entre sí y
contra los objetivos metálicos, removiendo de esa manera parte del aglomerante.
La velocidad de rotación tiene cierto control sobre la energía del impacto.
El aglomerante y los finos se retiran
mediante sistemas de escape y el análisis granulométrico es controlado mediante
puertas neumáticas o purificadores de aire. Las opciones de equipo adicional
incluyen:
Recuperar arena con sistemas térmicos
La mayoría de fundiciones reciclan la arena de los machos y moldes; sin embargo,
estos materiales finalmente pierden sus características básicas y las partes que
ya no son adecuadas para su uso son dispuestas en un relleno sanitario. En la
recuperación de arenas aglomeradas químicamente o con resina, el sistema empleado
debe ser capaz de quebrar la unión entre la resina y la arena y eliminar los
finos que se generan. Los sistemas más empleados son el lavado y la depuración
en el caso de arenas aglomeradas
con silicato, así como sistemas de depuración en seco/frotamiento y sistemas
térmicos (giratorios) en el caso de arenas aglomeradas con resina.
La recuperación de arena de moldes aglomerada con arcilla (arena verde) se ha
practicado de manera limitada en Japón durante los últimos 20 años y actualmente
está siendo reevaluada en los Estados Unidos (ASM 1988). Los sistemas de
recuperación húmeda empleados en la década de los 50 para arenas con arcilla
como aglomerante ya no se usan. En AFS 1989 se resumen casos de estudio
específicos sobre recuperación térmica. Un sistema típico para recuperar
arena con aglomeramiento químico para su reuso en operaciones
en machos y moldes consiste en un sistema
de reducción de masas y de remoción de metales, un clasificador de partículas,
un refrigerante de arena, un sistema de recolección de polvo y un lavador de
gas térmico (reactor de dos lechos).
Calcinamiento térmico/depuración en seco. Estos sistemas son útiles para
la recuperación de sistemas con aglomerantes orgánicos o en base a arcilla. Las
superficies de los granos de arena no son lisos: tienen numerosas grietas e
indentaciones. La aplicación de calor con suficiente oxígeno calcina a los
aglomerantes o quema los aglomerantes orgánicos. Es posible que se necesite
unidades de frotamiento mecánico aparte para remover los aglomerantes orgánicos
calcinados. El calor ofrece un método simple de
reducir los granos incrustados a granos puros. Se cuenta con hornos giratorios
horizontales y verticales así como sistemas de lecho fluidizado.
Cilindro giratorio. Se viene usando este sistema desde la década de 1950
para recuperar arenas de cáscaras con aglomeramiento químico. El cilindro
giratorio con combustión directa es un cilindro de acero con revestimiento
refractario montado sobre rodillos. El extremo de alimentación está elevado
para permitir que la arena fluya libremente a través de la unidad. Los quemadores
pueden estar en cualquier extremo de la unidad con llama directa sobre la arena
que cae; el flujo puede seguir el mismo sentido
del flujo de sólidos o el sentido contrario.
En el caso de unidades con combustión indirecta, el cilindro está montados sobre
rodillos en posición horizontal y está rodeado por aislamiento refractario. Los
quemadores se alinean al lado del cilindro con las llamas en contacto directo con
el cilindro de metal. El extremo de alimentación está elevado para permitir que
la arena fluya libremente a través de
la unidad y en algunos casos se sueldan transportadores de paletas conectadas por
cadenas en el interior para apoyar el flujo del material.
Horno de cuba vertical con crisoles múltiples. Este horno consiste de
crisoles refractarios circulares colocados uno encima del otro y encerrados en
una carcasa de acero con revestimiento refractario. Una cuba rotatoria vertical
en el centro del horno está equipada con brazos de aleación refrigerados con
aire que tienen cuchillas agitadoras con las cuales agitan la arena y la mueven
en un espiral a través de cada crisol.
La arena es movida repetidamente hacia afuera desde el centro de un crisol específico
hacia la periferia, donde cae, a través de agujeros, al siguiente crisol. Esta
acción brinda un excelente contacto entre los granos de arena y los gases
calentados. La alimentación de material se realiza por la parte superior del
horno. Este material llega al fondo en zigzag, mientras los gases calientes se
elevan a contracorriente, quemando el material orgánico y calcinando la arcilla,
si uno o ambos están presentes.
La descarga de la arena recuperada puede hacerse directamente desde el crisol
inferior hacia un tubo de enfriamiento u otro dispositivo de enfriamiento que se
use. Las unidades son más adecuadas con grandes tonelajes (cinco toneladas o más).
Continúan evolucionando nuevas técnicas y nuevos equipos diseñados para las
unidades de recuperación, por lo que las fundiciones deben evaluar cuidadosamente
cada sistema para ver su adecuación a la operación de esa fundición específica.
Usar la arena como material de construcción
Los residuos de fundición no peligrosos se han usado en rellenos municipales
como complemento de la cubierta de tierra diaria (Smith 1982). Esta práctica
se ha investigado recientemente debido a la preocupación de que la mezcla de
residuos industriales y municipales generre problemas de contaminación. Una
alternativa es usar residuos de fundición seleccionados para la cubierta final
y como sustituto de la cubierta de tierra superior en el caso de rellenos de
fundiciones. Otra opción es usar la arena de fundición y otros residuos para
los rellenos de materiales de construcción (Smith 1982).
El que estas opciones sean adecuadas o no dependerá de la naturaleza física y
química de los residuos, su uso previsto, la cantidad de residuos que se va a
manipular, las condiciones del mercado local para residuos y las regulaciones
federales, estatales y locales respecto a su manipulación, almacenamiento y
disposición. Además, algunas fundiciones han investigado el uso de arena de
fundición para bases de pistas o para la fabricación de asfalto y cemento,
asegurándose de que estas opciones no sean consideradas
un "uso de una manera que constituye una disposición".
La Universidad de Wisconsin-Madison ha realizado importantes investigaciones
sobre la conveniencia de usar arena de fundición gastada como una materia prima
sustituta para la cubierta y rellenado (Engroff y otros 1989, Costello y otros
1983, Stephen y otros 1986, Traeger 1987 y Wellander 1988). Se examinó el
potencial de lixiviación TCLP y AFS para productos orgánicos y productos
inorgánicos no volátiles, así como las propiedades físicas generales de las
muestras para su uso como relleno de construcción
Los residuos elegidos provenían de tres fundiciones e incluían arena del
sistema y residuos de machos. Los sistemas de aglomeración usados en estas
fundiciones incluían arcilla/agua,
uretano fenólico, silicato de sodio, aceite, fenol-formaldehido y úrea-formaldehido.
Esta investigación demostró que:
A la luz de éstos y otros descubrimientos similares, una serie de estados están
reexaminando sus actuales regulaciones sobre residuos sólidos con el fin de
crear categorías especiales que permitan que materiales no peligrosos, como
la arena de fundiciones, sean reutilizados beneficiosamente en la construcción
de rellenos sanitarios, cubiertas diarias, relleno de pistas y relleno de
construcción.
El concreto bituminoso, comúnmente llamado asfalto, es otro posible mercado de
reutilización para los residuos de fundiciones. El asfalto consiste de diferentes
porcentajes de agregados gruesos y finos y betún, un agente aglomerante en
base a petróleo, similar a la brea. La investigación de AFS (1991) ha verificado
que el asfalto fabricado usando arena de fundiciones como un reemplazo parcial
del agregado cumple las especificaciones ASTM. Investigaciones realizadas en
Japón (Fuji e Inamura 1980, 1984)
han llegado a conclusiones similares. En Canadá, el Ministerio de Transporte
de la Provincia de Ontario ha estado usando arena de fundiciones en las mezclas
de asfalto durante 15 años sin ningún efecto negativo, excepto el de una apariencia
superficial ligeramente alterada.
Los cementos Portland son cementos hidráulicos que reaccionan químicamente con
el agua para formar el agente aglomerante entre las partículas de agregado en
la producción de concreto. El cemento tipo I (general) contiene aproximadamente
20% de sílice, 5% de alúmina y 60% de cal viva. Las materias primas como
piedra caliza, pizarra, arcilla o arena son chancadas, molidas y mezcladas.
Luego la mezcla es calcinada
en un horno de alta temperatura y pulverizada para obtener un polvo fino.
La mayor parte de los residuos de fundiciones podrían servir como sustitutos de
estas materias primas. Los residuos de arena podrían suministrar sílice, los
finos de arena verde podrían suministrar alúmina y sílice y la escoria podría
suministrar cal viva y sílice. Además, cualquier impureza orgánica presente
se oxidaría durante la calcinación. Los residuos de fundiciones se han usado
exitosamente como materia prima en una planta de cemento en Davenport, Iowa,
donde una fundición local envía más 100
yardas cúbicas de residuos cada día (AFS 1989).
Investigaciones de la AFS (1991) han demostrado que el uso de residuos de arena
de fundición en la fabricación de cemento suministra una mayor resistencia a la
comprensión en comparación con mezclas de control. Este efecto se incrementa
con la adición de arena de fundición. Estos descubrimientos coinciden con los
de Borvskaya (1984) y Mchdlov-Petrosyasn y otros (1983).
Investigaciones de la AFS (1991) también han descubierto que el uso de arena de
fundición como un sustituto de los agregados finos en la fabricación de concreto
da como resultado una disminución de la resistencia a la compresión cuando se
utilizan arenas verdes de moldeo. Esto probablemente es resultado de los finos
y las partículas de arcilla que inhiben la fuerza de aglomeramiento. Sin embargo,
existen muchas aplicaciones para concreto de baja resistencia, como rellenos
fluyentes, lechada y sub-bases.
Finalmente, la AFS observó que al usar en las mezclas de concreto arena de
cáscara unida químicamente se incrementaba ligeramente la resistencia a la
compresión. Es necesario investigar más para determinar cómo se
comportarán las arenas que usan otros tipos de unión química al utilizarlas como
agregados finos para el concreto.
Opciones de reciclaje para el polvo de la cámara de bolsas y los residuos del lavador de gas
Reciclar el proceso original
Reciclaje fuera del proceso original
Reciclar a las fábricas de cemento
Opciones de reducción en la fuente para la escoria de desulfurizacion peligrosa
Alterar la alimentación
Alterar el agente desulfurizante
Alterar los requerimientos del producto
Mejorar el control de los procesos
Opciones de reciclaje para la escoria peligrosa de la desulfurizacion
Opciones de reducción en la fuente para la arena de fundición usada
Segregación de residuos
Opciones de reciclaje para la arena de fundición usada
Clasificar y separar metal de arena
Recuperar el metal y la arena
Recuperar arena mediante depuración en seco/frotamiento
Recuperar arena con sistemas térmicos
Usar la arena como material de construcción
Investigaciones adicionales en una gama más amplia de los sistemas de aglomerantes
orgánicos más comúnmente usados identificados por AFS confirmaron que no se
presentaba ningún producto orgánico volátil en concentraciones por
encima de los niveles especificados en las regulaciones TCLP.
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