Reemplazo parcial de carbon bituminoso por residuos no metálicos que proceden de la limpieza de la chatarra durante su Fragmentación

Abstract

Corporación Aceros Arequipa S.A.A. es una organización líder del sector siderúrgico que desde hace 20 años viene desarrollando con éxito el Programa de Grupos de Progreso y Círculos de Calidad, lo que le ha permitido alcanzar sus objetivos y consolidar su liderazgo en el mercado nacional estableciendo un crecimiento económico social y ecológico sostenible. Como parte del Sistema integrado de gestión, promueve la innovación tecnológica y la mejora continua de sus procesos, donde la participación del recurso humano asume un rol preponderante. En el proceso productivo de la Planta de Acería, la chatarra que se compra del mercado local es industrializada mediante la operación de fragmentación antes de su posterior uso en el Horno Eléctrico de Arco. De esta operación se genera un producto: La chatarra fragmentada, apta para consumo; y un residuo sólido llamado: Residuo de Fragmentación de chatarra, conocido comúnmente por sus siglas en inglés como SR (ShreddingResidue). Este residuo está compuesto por una mezcla de elementos no magnéticos que acompañan a la chatarra (material orgánico de origen natural y sintético, metales no ferrosos, piedras, escorias, vidrios, desmonte y tierra). Actualmente la tasa de generación de este residuo es de 50 t/día, cantidad que obligó a realizar su disposición externa en un relleno sanitario de la ciudad de Lima como medida de mitigación a un costo aproximado de 40 US$/t, para evitar impactos sobre: La Salud Ocupacional: la potencial inflamabilidad de este residuo debido al contenido de material orgánico natural (madera) y sintético (plásticos mixtos, papel, cartón, jebes, textiles, etc.). La Productividad: el mantenimiento de las rumas y la disposición externa de este residuo de acuerdo a los estándares de medio ambiente generan gastos que incrementan nuestros costos operativos. Impacto al medio ambiente mediante generación de residuos sólidos que alteran la calidad de suelos, aire y agua. Viendo que en países como Alemania, donde se aplican intensivamente nuevas tecnologías para la producción de combustibles alternativos, se vienen reciclando los residuos sólidos municipales para la producción de pellets con poder calorífico > 4,000 Kcal/Kg., los mismos que posteriormente son empleados en la industria cementera y en la generación térmica de energía eléctrica, actividades que tienen en común el uso de hornos que garanticen la temperatura y tiempo necesarios para lograr la destrucción térmica de los plásticos (T > 850 °C y t > 2 segundos); se decidió evaluar la posibilidad de producir pellets de combustible alternativo, a partir del material orgánico contenido en el Residuo de Fragmentación de chatarra¸y analizar su posterior uso en los hornos de la Planta de Reducción Directa o Hierro Esponja como reemplazo parcial del carbón bituminoso, pues estas unidades operativas reunían las características térmicas ideales para el uso sostenible de este tipo de combustibles. El proceso productivo de la Planta de Reducción Directa consiste en la remoción del oxígeno del mineral oxidado de hierro (Hematita, Fe2O3) sin llegar a su punto de fusión, es decir, sin cambio de fase. A esta reacción química se le denomina reducción y se logra a través del uso de un agente reductor, en nuestro caso el Monóxido de Carbono (CO) que se obtiene mediante la combustión incompleta del carbón mineral (Antracita y Carbón Bituminoso). Además y para alcanzar la temperatura necesaria para llevar a cabo las reacciones de reducción (T > 1,100 °C) se quema una cantidad adicional de carbón y de gas natural. El proceso es continuo y toma un tiempo de 6 horas, llevándose a cabo en hornos rotarios de 2.75 metros de diámetro y 40 metros de longitud. Para el control ambiental se cuenta con precipitadores electrostáticos, a donde se alimentan los gases de salida del proceso previamente enfriados hasta 230 °C, mediante su mezcla con aire de dilución (grandes volúmenes de aire a temperatura ambiente), para lograr la captación del material particulado. El producto que se obtiene es una materia prima de alta calidad llamado DRI por sus siglas en inglés, DirectReducedIron, comúnmente llamado “Hierro esponja”, debido a la superficie porosa que presenta por los espacios vacíos que deja el oxígeno removido. La calidad del producto está definida además de la composición química, por un indicador llamado Grado de Metalización que es el cociente resultante de dividir el contenido de Hierro Magnético (Fe0) entre el contenido de Hierro Total(FeTotal), expresado en porcentaje.