Bref Metalurgia No Férrea II (Versión en Castellano)-c86c6cefd2372403

6/1/2018 Bref Metalurgia No F rrea II (Versi n en Castellano)-c86c6cefd2372403 - slidepd...

http:///reader/full/bref-metalurgia-no-ferrea-ii-version-en-castellano-c86c6cefd23724

Captulo 4

Industria de Procesos de Metales No Frreos 317

4.4.2 Seleccin de procesos

No es posible concluir que un nico proceso de produccin pueda aplicarse a la etapa defundicin de aluminio primario. A continuacin se detallan las otras tcnicas, incluidas las dealuminio secundario, que se consideran como MTD.

4.4.2.1 Fundicin primaria de aluminio

Teniendo estos factores en consideracin, el uso de clulas de precoccin de alimentacincentral con alimentacin automtica multipunto de almina se considera como MTD para laproduccin de aluminio primario. El proceso tendr las siguientes caractersticas:

Tabla 4.26: Resumen de tcnicas de manipulacin y almacenamiento para aluminio

Material

Fuel oil y otros

aceites.

Fundentes y sal.

Polvo fino (escorias

superficiales) etc.

Virutas

Polvo grueso.

Terrones (materias

primas o escorias) .

Elementos grandes,

papel de aluminio y

lminas.

Cloro gas o mezclas

que contengan cloro.

Productos:

Planchones,

palanquillas, lminas

y lingotes.

Residuos de proceso

para recuperacin,

como escorias

superficiales, escoria

salina y

revestimientos.

Residuos para

desecho

Almacenamiento

Tanques o bidones en

recintos aislados.

Cerrado (silo) si

forman polvo.

Cerrado si forman

polvo.

Almacn cubierto si

son solubles o hay

aceite emulsionado.

Almacenes abiertos o

cubiertos.

Abierto.

Almacenes abiertos o

cubiertos.

Recipientes a presin

homologados.

Almacenamiento

abierto.

Cubierto o cerrado

segn la formacin

de polvo.

Almacenes cubiertos

o cerrados o

contenedores

cubiertos para

transporte, segn el

material.

Manipulacin

Conducciones

seguras o sistema

manual.

Transportadores

cerrados con

recogida de polvo.

Cerrada con recogida

de polvo.

Cargadora mecnica.

Cargadora mecnica.

Cargadora mecnica.

Cargadora mecnica.

Mtodos aprobados.

Depende de las

condiciones.

Depende de las

condiciones.

Pretratamiento

Almacenamiento y

conducciones

calientes

Molturacin y

separacin por

densidades.

Secadora de virutas

Centrifugacin

Secadora de virutas

si es necesario.

Precalentamiento

Separacin mediante

molturacin y/o

disolucin.

Potencialmente muy

polvorientos.

Comentarios

Ventilacin de

retorno de los gases

desplazados.

Recogida de aceite si

es necesario.


es necesario.


es necesario.


es necesario.

Las escorias

superficiales y

escorias salinas

deben mantenerse

secas. Sistema de

desage apropiado.

Sistema de desage

apropiado.



Captulo 4

318 Industria de Procesos de Metales No Frreos

Control por ordenador del proceso electroltico basado en bases de datos activas y elcontrol de los parmetros operativos de las clulas para minimizar el consumo energticoy reducir el nmero y la duracin de los efectos andicos.

Cobertura completa de las clulas con campana, conectada a un sistema de extraccin degas y filtro. Uso de cubiertas robustas en las clulas con velocidades de extraccinadecuadas. Sistema de refrigeracin cerrado de las puntas de los nodos.

Recogida superior al 99% de las clulas a largo plazo. Minimizacin del tiempo empleadopara abrir las cubiertas y cambiar los nodos. Uso de un sistema programado para lasoperaciones de mantenimiento de las clulas.

Uso de mtodos de limpieza eficaces y establecidos en la planta de produccin de barraspara recuperar fluoruros y carbono. Uso de sistemas eficaces de extraccin y filtracin eneste rea.

Si el impacto medioambiental local, regional o de largo alcance requiere reducciones dedixido de azufre, uso de carbono con bajo contenido en azufre para los nodos o pastaandica si es practicable, o un sistema de lavado de dixido de carbono..

Los gases del proceso de fundicin primario deben tratarse para eliminar polvo, fluorurosy HF utilizando un lavador de almina y un filtro de tejido. La eficacia del lavador paralos fluoruros totales debe ser > 99.8%, y la almina debe utilizarse en las clulaselectrolticas.

Si hay una planta de nodos integrada, los gases de proceso deben tratarse en un sistemade lavador de almina y filtro de tejido, y la almina debe utilizarse en las clulaselectrolticas. Los alquitranes de los proceso de mezcla y conformacin pueden tratarse enun filtro de coque.

Un sistema establecido de gestin medioambiental, control operativo y mantenimiento.

4.4.2.2 Fundicin secundaria de aluminio

Para la produccin de aluminio a partir de materias primas secundarias. La variacin en elmaterial de alimentacin tambin debe tenerse en cuenta a nivel local. Esto influye sobre lacombinacin de hornos, clasificacin y pretratamiento de chatarra, as como sobre los sistemasasociados de recogida y eliminacin que se utilicen. Los procesos de fundicin y fusin que seconsideran como MTD son el horno de reverbero, el horno rotatorio basculante, el horno

rotatorio, o el horno de induccin Meltower, segn los materiales de alimentacin.



Captulo 4


El proceso tendr las siguientes caractersticas:

Seleccin del material de alimentacin para adaptarlo al tipo de horno y de eliminacin ypara transferir las materias primas inadecuadas a otras instalaciones que utilicen equiposdiseados para las mismas de modo que sea posible:a) Evitar el uso de sal cuando sea prctico y consistente para conseguir el mximo

rendimiento prctico;b) Minimizar el uso de sal en otros casos;c) Recuperar el mximo posible de subproductos, como la recuperacin de la escoria

salina que se produzca.

d) El objetivo es evitar los desechos en vertedero. El uso de un carro de carga cerrado o sistema similar cerrado si es posible. El uso de cabinas, campanas y sistemas programados de extraccin de vapores para

recoger las emisiones fugitivas cuando resulte prctico. La eliminacin del aceite y compuestos orgnicos mediante secado de virutas,

centrifugado u otro mtodo de eliminacin de recubrimientos antes de la etapa defundicin o fusin, a menos que el horno y el sistema de eliminacin estnespecficamente diseados para aceptar el contenido orgnico.

El uso de hornos de induccin sin ncleo para cantidades relativamente pequeas de metallimpio.

El uso de sistemas de postcombustin cuando sea necesario para eliminar los compuestosorgnicos, incluidas dioxinas.

Inyeccin de carbn activado junto con cal para reducir los gases cidos y los compuestosorgnicos, incluidas dioxinas.

Tabla 4.27: Hornos considerados como MTD para produccin secundaria de aluminio

Horno

Horno de reverbero.

Horno de reverbero

con pozo lateral /

pozo de carga

Horno rotatorio

Horno rotatorio

basculante

Horno de induccin

Horno de cuba

(Meltower)

Recogida de Gas

Semicerrada.

Semicerrada.

Semicerrada.

Semicerrada.

Abierta, con

campana.

Semicerrada.

Ventajas

Gran capacidad de

metal.

El pozo de carga

permite una

recuperacin eficaz

del material. Gran

rango de material de

alimentacin.

No hay restricciones

de material. Buena

eficacia trmica.

Eficaz para material

de baja calidad,

incluidas escorias

superficiales. Buena

eficacia trmica.

No hay gases de

combustin.

Precalentamiento de

la carga.

Desventajas

Baja eficacia,

material dealimentacin

limitado.

Baja eficacia trmica.

Uso relativamente

alto de escoria salina.

Capacidad de metal

limitada.

Limitacin de

capacidad de metal y

de material de

alimentacin.

Comentarios

Uso de sistema de

carga cerrado (carrode carga).

Uso de sistema de

carga cerrado (carro

de carga).

Extraccin de

vapores focalizada.

Mnimo uso de

fundente salino en

comparacin con el

horno rotatorio fijo.

Util para cargas

pequeas de metal

limpio.

Para metal limpio.



Captulo 4


Uso de recuperacin de calor si es practicable. El uso de filtros de tejido o cermicos para la eliminacin de polvo.

4.4.2.3 Otras etapas de proceso

Las tcnicas a considerar en la determinacin de las MTD que se indican parapretratamiento, refinado, produccin de almina (4.3.2) y planta de nodos integrada (Captulo12) se consideran como Mejores Tcnicas Disponibles y se resumen a continuacin.

La tcnica particular empleada depende de las materias primas y otras instalacionesdisponibles in situ o en las proximidades. Forman parte del proceso global en conjuncin con lossiguientes procesos.

Se recomienda investigar en mayor profundidad la posible formacin de dioxinas durantelas etapas de refinado y moldeo de la produccin secundaria de aluminio.

4.4.3 Recogida y eliminacin de gases

Los sistemas de recogida de vapores utilizados para la produccin primaria y secundariadeben explotar los sistemas cerrados de clula u horno y pueden disearse para mantener unadepresin en el horno que evite las fugas y emisiones fugitivas. Deben emplearse sistemas que

Tabla 4.28: Otras etapas de proceso consideradas como Mejores Tcnicas Disponiblespara la produccin primaria de aluminio

Tabla 4.29: Otras etapas de proceso consideradas como Mejores Tcnicas Disponiblespara la produccin secundaria de aluminio

Etapa de Proceso

Produccin de almina

Refinado

Retencin o desgasado.

Produccin de nodos.

Tcnica

Proceso Bayer

Uso de mezclas de cloruro y deargn/nitrgeno o de fundentesalino (AlF3).Recogida de vapores de los hornosy artesas, enfriamiento, filtro detejido si es necesario.Ver Captulo 12

Comentarios

Optimizado para reducir energa,eliminar polvo y reutilizar el aguade transporte del lodo rojo.Adicin a travs de una clula enlnea para inyeccin de Cl2,Ar,N2.

Los moldes de moldeo dependendel producto.

Etapa de Proceso

Refinado.

Tratamiento de escoriassuperficiales.

Retencin o Desgasado.

Tcnica

Uso de mezclas de cloruro y deargn/nitrgeno o de fundentesalino (AlF3).Cobertura con gas inerte yenfriamiento en un bidnhermtico o prensa de escorias.

Recogida de vapores de los hornosy artesas, enfriamiento, filtro detejido si es necesario.

Comentarios

Cobertura con gas inerte o prensade escorias.

Formacin de amonaco si estnhmedas.



Captulo 4


mantengan la hermeticidad del horno o instalar campanas. Ejemplos de ello son las adiciones dematerial a travs de la campana, los carros de carga hermticos y el uso de vlvulas rotatoriasrobustas en los sistemas de alimentacin. A menudo es practicable utilizar un sistema deextraccin inteligente capaz de focalizar la extraccin de vapores en el lugar de origen y con la

duracin de la emisin, con el fin de minimizar el consumo de energa.Las Mejores Tcnicas Disponibles para sistemas de tratamiento de gases y vapores son las

que utilizan enfriamiento y recuperacin de calor si es prctico antes del filtro de tejido. Losfiltros de tejido o cermicos que utilizan materiales modernos de alto rendimiento en unaestructura bien construida y mantenida. Incluyen sistemas de deteccin de rotura de bolsa ymtodos de limpieza en lnea.

Los sistemas de recuperacin de cido, inyeccin de carbn activado/cal para la eliminacinde dioxinas y las etapas asociadas de extraccin de polvo y recuperacin de metales son losdescritos anteriormente en este documento. El uso de almina como medio de lavado para laeliminacin de fluoruros y HF mediante el uso de al almina reaccionada en la produccin de

aluminio se considera como MTD. Los sistemas de recogida de vapores siguen la mejor prcticadescrita en las tcnicas detalladas en la seccin 2.7.

Tabla 4.30: Aplicaciones de eliminacin consideradas como Mejores Tcnicas Disponiblespara la produccin primaria de aluminio

Tabla 4.31: Aplicaciones de eliminacin consideradas como Mejores Tcnicas Disponiblespara la produccin secundaria de aluminio

Etapa de Recogida Filtro de Eliminacin Eliminacinproceso de vapores tejido de HAPs de COVs

Materias primas (si forma polvo) (si forma polvo)Fundicin primaria (con lavador en

seco de almina)Planta de nodos

integradaProduccin de (o PE)

alminaRetencin y desgasado

Etapa de Recogida Post- Filtro Eliminacin de Eliminacinproceso de vapores combustin gas cido de COVs

Materias primas (si forma (si formapolvo) polvo)

Fundicin (si se requiee) (si se requiere) (si se requiere)secundariaSecado devirutas y (si se requiere) (si se requiere) (si se requiere) (si se requiere) (si se requiere)

eliminacin derecubrimientos

Retencin y (si se requiere) (si se requiere)desgasado

Tratamiento de (para escoria salina hidrgeno,

o escorias fosfina, etc.)superficiales



Captulo 4


El uso o el reciclaje de escorias superficiales y polvos de filtro, si es posible, se consideracomo parte de los procesos. La recuperacin de energa puede aplicarse a la mayora de las etapassi hay suficiente calor disponible y se puede usar el calor recuperado. En su forma ms simple,la recuperacin de calor podra realizarse mediante quemadores de recuperacin y

precalentamiento de la carga en la produccin secundaria de aluminio.

Otros sistemas de eliminacin se consideran aplicables para otras partes del proceso, unresumen de los cuales se presenta en la tabla siguiente.

Tabla 4.32: Resumen de posibles contaminantes y opciones de eliminacin

Etapa de Proceso

Manipulacin de materiasprimasPretratamiento de materias

primas

Fundicin primaria(Electroltica)

Fundicin secundaria

Retencin y refinado

Procesos de tratamiento deescorias salinas y escoriassuperficiales

Componente en elgas de escape

Polvo

Polvo

Compuestos orgnicos*

Polvo, fluoruros PFCs(Hidrocarburos y HAPs**),dixido de azufre

Polvo y metales

Gases cidos/halurosCompuestos orgnicos*

Polvo, haluros y metales

Compuestos orgnicos*

Polvo, amonaco, fosfina ymetales

Opciones de eliminacin

Prevencin y almacenaje correcto.Recogida de polvo y filtro de tejido.Pretratamiento correcto.

Recogida de gas y filtro de tejido.Operacin de proceso, postcombustin ycorrecto enfriamiento de los gases.Operacin de proceso y recogida degases, Lavador de almina seguido porlimpieza en filtro de tejido.Limpieza de gas en lavado hmedo si esnecesario.Operacin de proceso, recogida de gasesy eliminacin eficaz de polvo.Lavado si es necesario.Operacin de proceso, seleccin y

pretratamiento del material,postcombustin y correcto enfriamientode los gases, inyeccin de carbnactivado, eliminacin eficaz de polvo.Operacin de proceso yrecogida/limpieza de gases.

Operacin de proceso, postcombustin ycorrecto enfriamiento de los gasesOperacin de proceso yrecogida/tratamiento de gases.

Nota. * Los compuestos orgnicos incluyen los COVs sealados como carbono total (CO exclusive) y dioxinas.** Si hay integrada una planta de nodos.

4.4.3.1 Emisiones a la atmsfera asociadas con el uso de las MTD

Las emisiones a la atmsfera incluyen las emisiones capturadas/eliminadas de las distintasfuentes, ms alas emisiones fugitivas o no capturadas de estas fuentes. Los sistemas deeliminacin modernos y bien operados producen una eliminacin eficaz de los contaminantes, yla informacin en el momento presente indica que las emisiones fugitivas pueden ser la mayorcontribucin a las emisiones totales a la atmsfera [tm 29, PARCOM 1997].

Para aluminio primario, las emisiones primarias a la atmsfera se basan en las emisionesde:



Captulo 4


La recepcin, almacenamiento, mezcla y muestreo de materiales. Los hornos de fundicin, retencin y refinado con la transferencia de metal asociada y

sistema de manipulacin y limpieza de gases calientes. El sistema de manipulacin de escorias superficiales.

Para aluminio secundario, las emisiones primarias a la atmsfera se basan en las emisionesde:

La recepcin, almacenamiento, mezcla y muestreo de materiales. Los hornos de fundicin, retencin y refinado con la transferencia de metal asociada y

sistema de manipulacin y limpieza de gases calientes. Los sistemas de enfriamiento y manipulacin de escorias y escorias superficiales.

Las emisiones fugitivas pueden ser mucho mayores que las recogidas y eliminadas, y debenevaluarse localmente. Pueden evaluarse a partir de la eficacia de captura de vapores y controlando(ver seccin 2.7) que la eficacia de recogida de las clulas electrolticas de aluminio primario sea

> 99% a largo trmino. Las caractersticas de los gases de las clulas sin tratar se muestran en laTabla 5.4, y puede emplearse para indicar el posible impacto de las emisiones fugitivas.

En la produccin de plomo y metales preciosos con hornos rotatorios se utilizan sistemasde campanas eficaces y robustos, que reducen las emisiones a la atmsfera en un margensignificativo. Esta tcnica es aplicable a los hornos rotatorios para la produccin de aluminio.Los carros o vagonetas de carga hermticos se utilizan con algunos hornos de reverbero y tambinreducen considerablemente las emisiones a la altmsfera. Estas tcnicas se muestrananteriormente en este captulo como ejemplos. Las siguientes tablas resumen las tcnicas y lasemisiones asociadas recogidas y eliminadas.

Tabla 4.33: Emisiones a la atmsfera asociadas con el uso de las MTD para electrlisis de

aluminio primario

Contaminante

Polvo

SO2

CompuestosPolifluoro-carbonados (PFCs)HFTotal fluoruros

Rango asociado con eluso de las MTD

1 - 5 mg/Nm3

No aplicable

< 0,1 efectos andicospor clula al da

< 0,2 mg/Nm3

< 0,5 mg/Nm3

Tcnicas que puede usarsepara alcanzar estos niveles

Filtro de tejido.

Control del contenido deazufre de los nodos.Control de proceso basadoen bases de datos de clulasactivas.Lavador de almina y filtrode tejido.

Comentarios

Depende de lascaractersticas del polvo.Se intenta minimizar elSO2< 0.1 kg/t Al

Para procesos deproduccin de nodosintegrados, ver Captulo 12

Nota. Emisiones recogidas solamente. Las emisiones asociadas se indican como medias diarias basadas en un a monitorizacincontinua durante el periodo operativo. En casos en los que la monitorizacin continua no es practicable, el valor ser el promedio alo largo del periodo de muestreo. En cuanto al sistema de eliminacin empleado, las caractersticas del gas y el polvo se tendrn encuenta en el diseo del sistema, y se utilizar la temperatura correcta.



Captulo 4


Tabla 4.34: Emisiones a la atmsfera asociadas con el uso de las MTD para electrlisis dealuminio secundario

Tabla 4.35: Emisiones a la atmsfera asociadas con el uso de las MTD para el pretratamientode materiales (incluido secado de virutas), fusin y fundicin de aluminio secundario

Nota. Emisiones recogidas solamente. Las emisiones asociadas se indican como medias diarias basadas en un a monitorizacincontinua durante el periodo operativo. En casos en los que la monitorizacin continua no es practicable, el valor ser el promedio a

lo largo del periodo de muestreo. En cuanto al sistema de eliminacin empleado, las caractersticas del gas y el polvo se tendrn encuenta en el diseo del sistema, y se utilizar la temperatura correcta.

Nota. Emisiones recogidas solamente. Las emisiones asociadas se indican como medias diarias basadas en una medicin continua

durante el periodo operativo. En casos en los que la medicin continua no sea practicable, el valor ser la media a lo largo del periodode muestreo. En cuanto al sistema de eliminacin empleado, las caractersticas del gas y el polvo se tendrn en cuenta en el diseodel sistema, y se utilizar la temperatura correcta. Para la eliminacin de SO2 o de carbono total, la variacin en la concentracin delgas sin tratar durante los procesos en discontinuo puede afectar el rendimiento del sistema de eliminacin.

Contaminante

Polvo

Cloruros, fluoruros y

gases cidos

NOx

Rango asociado con el

uso de las MTD

1 - 5 mg/Nm3

SO2 < 50 - 200 mg/Nm3

Cloruros < 5 mg/Nm3

Fluoruros < 1 mg/Nm3

< 100 mg/Nm3

< 100 - 300 mg/Nm3

Tcnicas que puede usarse

para alcanzar estos niveles

Filtro de tejido.

Lavador alcalino hmedo o

semiseco.

Quemador bajo en NOxQuemador de oxicombus-

tible.

Comentarios

Los valores ms altos seasocian con el enriqueci-miento de oxgeno parareducir el consumo energ-tico. En estos casos, el volu-men de gas y la masa emiti-da se reducen.

Contaminante

Polvo

Cloruros, fluoruros ygases cidos

NOx

Total carbono org-nico como C

Dioxinas

Rango asociado con el

uso de las MTD

1 - 5 mg/Nm3

SO2 < 50 - 200 mg/Nm3

Cloruros < 5 mg/Nm3

Fluoruros < 1 mg/Nm3

< 100 mg/Nm3

< 100-300 mg/Nm3

< 5-15 mg/Nm3

< 5-50 mg/Nm3

< 0,1 - 0,5 ng TEQ/Nm3

Tcnicas que puede usarse

para alcanzar estos niveles

Filtro de tejido.

Lavador alcalino hmedo osemiseco.

Quemador bajo en NOx.Quemador de oxicombus-tible.

Postcombustin.Combustin optimizada.

Sistema de eliminacin depolvo de alta eficacia (ej.filtro de tejido), postcom-bustin seguida de enfria-miento rpido con agua.Hay otras tcnicas dispo-nibles (ej. adsorcin sobrecarbn activado, catalizadorde oxidacin).

Comentarios

Los filtros de tejido dealto rendimiento puedenalcanzar niveles bajos demetales pesados. Laconcentracin de metalespesados est ligada a laconcentracin de polvo yla proporcin de metalesen el polvo.

Los valores ms eleva-dos estn asociados conel enriquecimiento conoxgeno para reducir eluso energtico. En estoscasos, el volumen de gasy la masa de las emi-siones se reduce.Pretratamiento del mate-rial secundario para elimi-nar los recubrimientosorgnicos si es necesario.



Captulo 4


4.4.4 Aguas residuales

Se trata de un aspecto especfico de cada centro de produccin, los tratamientos existentesse consideran de un estndar elevado. Toda el agua residual debe ser para eliminar los slidos y

aceites/alquitranes, y los gases cidos absorbidos (ej. dixido de azufre, HF, HCl) debenneutralizarse si es necesario. Las tcnicas listadas en la seccin 2.9 son las tcnicas a considerar.En algunas instalaciones, el agua de refrigeracin y las aguas residuales tratadas, incluida el aguade lluvia, se reutilizan o se reciclan en los procesos.

Para aluminio primario y secundario, las emisiones totales al agua se basan en:

La produccin de almina. El sistema de almacenamiento del material. El sistema de refrigeracin del transformador electroltico. El sistema de lavado si se utiliza. El sistema de tratamiento de aguas residuales y el agua de circulacin.

El uso de agua es mnimo, ya que los procesos son esencialmente secos aparte de lossistemas de lavado hmedo. La tabla siguiente resume las concentraciones que se alcanzanutilizando mtodos adecuados de tratamiento de efluentes. Cuando resulta adecuado, los lodospueden devolverse al proceso.

Tabla 4.36: Emisiones al agua asociadas con el uso de la s MTD para produccin dealuminio primario con una planta de nodos asociada

Componente Concentracin Comentariomg/l

Slidos en suspensin 14 Incluye planta de nodos

COD 37 Incluye planta de nodosFluoruro 17 Incluye planta de nodosTotal hidrocarburos 0,8 Incluye planta de nodos

Nota: Las emisiones asociadas son de la planta de Aluminio Dunkirk y se indican como medias diarias durante la operacin delproceso.

4.4.5 Residuos de proceso

Los principios de la minimizacin y la reutilizacin de residuos de proceso son tcnicas queforman parte de las MTD.

Los procesos de produccin en este sector han sido desarrollados por la industria parapotenciar al mximo la reutilizacin de la mayora de residuos de proceso de las unidades deproduccin o para producir residuos en una forma que permita su uso en otros procesos deproduccin. Las secciones 4.2.1.4 y 4.2.2.3 ofrecen un resumen de los posibles usos finales paralos residuos. En estas secciones se indican algunas cantidades a modo de ejemplo deinstalaciones especficas.

Ejemplos particulares son:

El uso de los RCC en otros procesos como materia prima o como combustible, si esposible.

Minimizacin del uso de fundente salino cuando sea prctico. Reciclaje de la escoria salina para recuperar las porciones de aluminio, sal y xido. Reutilizacin de los revestimientos de horno si es posible.



Captulo 4


Reutilizacin de los polvos de filtro de aluminio primario en el proceso. Reutilizacin de los polvos de filtro de los hornos de aluminio secundario en el proceso,

si es posible. Tratamiento de estos polvos de filtro si es necesario para destruir lasdioxinas, antes de su desecho.

La cantidad de residuos producidos depende fuertemente de las materias primas, enparticular el contenido de sodio de las materias primas, el contenido de otros metales no frreos(ej. Mg) en las materias secundarias y la presencia de otros contaminantes como compuestosorgnicos. Las emisiones al suelo puede por lo tanto ser muy especficas del lugar y de losmateriales, y dependen de los factores discutidos anteriormente. Por consiguiente, no es posibleproducir una tabla realista tpica de las cantidades asociadas con el uso de las MTD son detallarla especificacin de las materias primas. Los principios de MTD incluyen la prevencin yminimizacin de residuos y la reutilizacin de residuos cuando sea prctico. La industria esparticularmente eficaz en estas prcticas.

Nota: * Utilizando un horno de pozo cerrado** Productos no metlicos (parte de xido de la chatarra de Al )

Tabla 4.37: Opciones para los residuos de una fundicin primaria de aluminio.

Tabla 4.38: Opciones para los residuos de la produccin de aluminio secundario

Fuente Uso/opciones de tratamiento

Escorias superficiales de Al Recuperacin.Polvo de filtro Reutilizacin en proceso.RCC Carburante, fundente y revestimientos de horno.Ladrillos De los hornos de nodos, reutilizacin.Acero Recuperacin.Polvo de carbono (planta de nodos) Reutilizacin.

Resuduo

Escoria salina

Polvo de filtro

Revestimiento dehorno

Escoriassuperficiales

Origen

Fusin en hornode tamborrotatorio

Limpieza del gasde extraccin

Horno de fusin

Todos los hornosque no usen sal,Limpieza delhorno de fundi-cin, fundiciones

Tratamiento

Recuperacin va tcnicas demolturacin, disolucin ycristalizacin.Produccin de sustanciasreutilizables si es posible:granulado de Al, sal mixta,Al2O3 (y otros xidos).

Desecho con pretratamiento odesecho subterrneo,Reacondicionamiento parcialcon escoria salina o

Uso en la industria siderrgica

Potencial dereacondicionamiento conescorias superficiales, oLixiviacin + vertedero

Fundicin en horno rotatorio.Recuperacin, pelets usados enhorno de tambor rotatorio,polvo de escoria usado en larecuperacin de escoriassalinas.

Comentarios sobre el

tratamientoEl proceso debe conseguir unelevado estndarmedioambiental. Las emisionesfugitivas de polvo y gases comofosfina o hidrgeno debenrecogerse y tratarse.El objetivo el evitar el desecho envertedero.Prohibicin de desechosuperficial en algunos pases,tratamiento trmico posible(neutralizacin con NaHCO3 o

Na2CO3 uso con escoriasalina)Prohibicin de desechosuperficial en algunos pases.Se reporta la produccin decomponentes para moldeo porinyeccin.El objetivo es evitar el desechoen vertedero.



Captulo 4


4.4.6 Costes asociados con las tcnicas

Se han recopilado datos de costes para gran diversidad de variaciones de procesos y sistemasde eliminacin. Los datos de costes son muy especficos de los centros y dependen de numerosos

factores, pero los mrgenes indicados permiten realizar algunas comparaciones. Los datos sefacilitan en un apndice de este documento, con el fin de poder comparar los costes de losprocesos y sistemas de eliminacin en el conjunto de la industria de metalurgia no frrea.

4.5 Tecnologas Emergentes

La reutilizacin del polvo de filtro de la produccin secundaria de aluminio se realiza enEspaa Austria. El polvo y los vapores de un horno rotatorio se tratan con bicarbonatosdico y carbn activado como medio de lavado para eliminar los cloruros producidos porel fundente salino, y se forma cloruro sdico. El polvo es luego recogido en un filtro detejido y puede incluirse con la sal cargada en el horno [tm 145, Winter 1998].

Existen varios procesos para recuperar hierro del lodo rojo, pero no han sido explotadoscomercialmente [tm 212, Noyes 1993]. Tambin se han realizado investigaciones para eluso del lodo rojo en la construccin, fabricacin de ladrillos o de cemento.

Anodos inertes. El desarrollo de nuevos nodos sin carbono, que permitira construir unaclula electroltica completamente nueva sin ninguna parte consumible directamente, yque producira oxgeno en el nodo en lugar de dixido de carbono, Esto eliminaraasimismo las emisiones de HAPs del proceso. La tecnologa para ello est en fase deplanta piloto, y todava no est documentada satisfactoriamente en fase de ensayo.

Ctodos humedecibles. Desarrollo de nuevos materiales de ctodo o recubrimientos paralos materiales de ctodo existentes, para conseguir una mejor eficacia energtica para el

proceso de electrlisis. Esta en fase de desarrollo y ha sido ensayado en clulasexperimentales.

Separacin de aleaciones. Se han ensayado tcnicas para la separacin de chatarra dealuminio en distintos tipos de aleaciones mediante tecnologa de lser y de corrientesparsitas. Sus ventajas sern una seleccin ms fcil de materiales para reciclaje y lacapacidad de producir las aleaciones deseadas en plantas de reciclaje.

Inyeccin rotatoria de fundente o gas para refinado. Permite una adicin ms controladade fundentes a los hornos de retencin. La tcnica se halla ya implantada en algunasplantas.

Bolsas de filtro catalticas para controlar las emisiones de dioxinas. El catalizador destruyelas dioxinas en lugar de slo recogerlas.

Uso de un horno de arco elctrico para la fusin sin sal de escorias.

Proceso de escoria salina en estado seco.

Recuperacin de sal mediante electrodilisis en lugar de concentracin.

Medicin continua de HF en las emisiones de chimenea para permitir la deteccin de losfallos del sistema de eliminacin (lavador de almina/filtro de tejido).



Captulo 5


5 PROCESOS PARA LA PRODUCCIN DE PLOMO, ZINC YCADMIO (+Sb, Bi, In, Ge, Ga, As, Se,Te)

5.1 Tcnicas y Procesos Aplicados

Estos metales estn a menudo asociados juntos en minerales y concentrados, y se utilizan una seriede tcnicas para recuperar y separar los metales. El estado qumico (sulfuro u xido) y las proporcionesrelativas de los metales determinan normalmente la tcnica pirometalrgica o hidrometalrgica ocombinacin empleada. Algunas de las tcnicas se utilizan asimismo para materias primas secundariaso mezclas de materias primas primarias y secundarias [tm 12,HMIP Zn 1993; tm 102, DFIU Zn 1999].En algunos casos, las materias primas secundarias se separan, y algunas partes como la pasta de lasbateras, son enviadas a procesadores que puedan tratar dichas materias.

5.1.1 Plomo primario

Hay dos procesos pirometalrgicos bsicos disponibles para la produccin de plomo a partirde sulfuro de concentrados de sulfuro de plomo o de mezcla de sulfuros de plomo y zinc:sinterizacin/fundicin o fundicin directa. Los procesos pueden tambin utilizarse paraconcentrados mezclados con materias primas secundarias.

5.1.1.1 Sinterizacin/Fundicin en Alto Horno u Horno de Fundicin Imperial

Los concentrados de plomos se mezclan con finos de sinterizacin reciclados, materiassecundarias y otros materiales de proceso, y se peletizan en tambores rotatorios. Los pelets sealimentan a una mquina de sinterizacin de tiro ascendente o de tiro descendente, y se inflaman.Los pelets en combustin se transportan a travs de una serie de cajas de viento, a travs de lascuales se inyecta aire. El azufre se oxida a dixido de azufre, y la reaccin genera suficiente calorpara fundir y aglomerar los pelets [tm 12, HMIP Zn 1993; tm 102, DFIU Zn 1999].

El producto sinterizado se tritura y se criba al tamao correcto para el horno. El materialms pequeo se enfra mediante mezcla con lodo deshidratado recogido del equipo de limpiezade gases, y es devuelto a la zona de mezcla.

El dixido de azufre se recupera de los gases de escape de la mquina de sinterizacin,mediante enfriamiento, limpieza y recuperacin en forma de cido sulfrico. Tambin haycadmio y mercurio, que se recuperan de los gases de escape o del cido sulfrico que se produce.

El sinterizado es cargado en el alto horno con coque metalrgico. Se inyecta aire y/o aire

enriquecido con oxgeno a travs de las toberas del horno, que reacciona con el coque paraproducir monxido de carbono. Esto genera suficiente calor para fundir la carga. El contenido deganga de la carga del horno se combina con los fundentes o reactivos para formar una escoria.

El monxido de carbono reduce los xidos metlicos de la carga. La escoria y el plomo seacumulan en el fondo del horno y son sangrados de forma peridica o continua. La escoria seenfra y granula con agua, o se deja enfriar y luego se tritura, segn su destino o uso ulterior.

Para la fundicin de concentrados en bruto de plomo y zinc y materias primas secundarias,se utiliza un horno especialmente diseado, el Horno de Fundicin Imperial (HFI). En l se cargael sinterizado caliente y el coque precalentado, as como briquetas calientes. Con estas materiasprimas se inyecta aire caliente, en ocasiones enriquecido con oxgeno. La reduccin de los xidosmetlicos no slo produce plomo y escoria, sino tambin zinc, que es voltil a la temperaturaoperativa del horno y que sale fuera del HFI con los gases de escape del horno. Los gasescontienen asimismo algo de cadmio y plomo.



Captulo 5


Los gases del horno pasan a travs de un condensador por chapoteo en el que un roco deplomo fundido los enfra, y los metales son absorbidos en el plomo lquido. La aleacin resultantese enfra, y el zinc flota a la superficie, siendo separado del plomo. El zinc se refina pordestilacin, proceso que se cubre ms adelante en este captulo. El plomo es reciclado alcondensador por chapoteo [tm 12, HMIP Zn 1993; tm 102, DFIU Zn 1999].

Tras el condensador por chapoteo, los gases del horno de bajo valor calorfico (gas de BVC),que contienen monxido de carbono e hidrgeno, se limpian y se queman para precalentar el airey el coque.

Figura 5.1: Esquema tpico de un Proceso de Fundicin para produccin de zinc y plomo [tm 102, DFIU Zn1999].



Captulo 5


5.1.1.2 Fundicin directa

Se utilizan varios procesos para la fundicin directa de concentrados de plomo y algunasmaterias primas secundarias para producir plomo bruto y escoria. Se utilizan procesos de

fundicin en bao hornos ISA Smelt/Ausmelt (en ocasiones en combinacin con altos hornos),y los procesos integrados Kaldo (TBRC) y QSL se utilizan en la UE y en el resto del mundo.Tambin se utiliza el proceso integrado Kivcet, que es un proceso de fundicin flash. Los hornosse describen en la seccin 2.6 de este documento. Los hornos ISA Smelt/Ausmelt y el procesoQSL utilizan pelets hmedos o como alimentacin, mientras que los procesos Kaldo y Kivcetutilizan alimentacin seca.

La etapa de sinterizacin no se realiza por separado en este caso. Los concentrados desulfuro de plomo y las materias primas secundarias se cargan directamente en un horno y luegose funden y oxidan. Se forma dixido de azufre, que se recoge, limpia y convierte en cidosulfrico. Se agrega carbono (coque o gas) y fundentes a la carga fundida, y el xido de plomose reduce a plomo, formndose una escoria. En el horno se volatiliza algo de zinc y cadmio, sus

xidos son capturados en la planta de eliminacin y recuperados [tm 120 TU Aachen 1999].Estos procesos producen todos una escoria rica en plomo, pero los hornos QSL y Kivcet

incorporan una zona de reduccin integral para reducir el contenido de plomo de la escoria a unnivel aceptable, mientras que el proceso Kaldo utiliza un proceso auxiliar de vaporizacin deescoria. La escoria a base de slice del proceso QSL se acepta como material de construccin enel momento presente. En estos procesos tambin de realiza recuperacin de calor y conversindel dixido de azufre en cido sulfrico. El polvo recogido en la planta de eliminacin esdevuelto al proceso y puede lavarse o lixiviarse para reducir los haluros y el Zn / Cd en el polvoreciclado [tm 120 TU Aachen 1999].

Todos estos procesos han necesitado un cierto tiempo para su apropiada puesta en prctica,as como para conseguir la productividad y los ndices de conversin anticipados. El procesoKaldo es un proceso de dos etapas [tm 12, HMIP Zn 1993; tm 35, LRTAP 1995; tm 102, DFIUZn 1999] y est bien establecido. Se reporta que el proceso QSL ha superado todos los problemasiniciales y funciona eficazmente, El proceso ISA Smelt/Ausmelt opera slo en la fase defundicin inicial en el momento presente, y no ha sido puesto en prctica para la fase dereduccin de escoria. El proceso Kivcet ha estado funcionando con xito desde 1990 [tm 120 TUAachen 1999].

Tabla 5.1: Procesos de fundicin directa

Proceso Contenido de plomo Comentariosde la escoria, %

QSL < 3 Operacin eficaz. Proceso viable.Kivcet 3 5 Operacin con xito.Ausmelt/ISA Smelt No disponible Slo se ha aplicado la fase de fundicinHorno Kaldo 2 4 Operacin eficaz mezcla de Pb/Cu

5.1.2 Plomo secundario

5.2.1.2 Recuperacin de plomo de chatarra de bateras

La chatarra de bateras de automocin (automocin, fuerza motriz y bateras de socorro) son

una fuente bsica de plomo secundario. En la tabla siguiente se indica la composicin tpica dela chatarra de bateras cidas de plomo [tm 102, DFIU Zn 1999]:



Captulo 5


Hay dos tipos principales de proceso para la recuperacin de plomo de las bateras deautomocin [tm 12, HMIP Zn 1993; tm 35, LRTAP 1995; tm 102, DFIU Zn 1999]: -

a) Se elimina el cido de las bateras y se alimentan enteras en el alto horno y horno de cuba(proceso Varta), o

Se introducen las bateras enteras y fundentes en el alto horno de forma cerrada, y seinyecta aire enriquecido con oxgeno. Se produce lingote de plomo con antimonio, juntocon una escoria a base de slice y una mata de plomo/hierro que puede recuperarse en unhorno de fundicin primaria de plomo [tm 120 TU Aachen 1999].

Los compuestos orgnicos de los gases de escape del horno se oxidan en un sistema depostcombustin, y los gases son luego filtrados en un filtro de tejido. El polvo de filtroes desclorado y devuelto al horno.

b) Se elimina el cido de las bateras, y stas se rompen y separan en distintas fracciones

mediante equipo automtico patentado (procesos MA y CX).

Los procesos MA y CX (Engitec) utilizan molinos a martillo para aplastar las baterasenteras. El material triturado pasa por una serie de cribas, clasificadores hmedos yfiltros para obtener fracciones separadas que contienen componentes metlicos, pasta dexido-sulfato de plomo, polipropileno, plsticos no reciclables y caucho, y cidosulfrico diluido [tm 106, Farrell 1998]. Algunos procesos utilizan una segunda etapa demolturacin antes de tratar finalmente la fraccin de plstico. El polipropileno se reciclaen la medida de lo posible. El cido sulfrico drenado de las bateras se neutraliza amenos que existe un uso local para el mismo, y el sulfato sdico producido puederecristalizarse y venderse. Estas opciones dependen mucho del mercado existente.

Se utilizan varias alternativas para tratar el azufre contenido en los materiales de lasbateras.

Antes de la fundicin, la pasta de sulfato de plomo puede desulfurizarse mediantereaccin con carbonato sdico o hidrxido sdico (en el proceso CX y similares).

El sulfato de plomo puede separarse y enviarse a una instalacin capaz de tratar elcontenido de azufre de los gases, por ejemplo uno de los procesos de fundicin directade plomo primario.

El azufre puede fijarse en la escoria o como mata de Fe/Pb.

La desulfurizacin de la pasta antes de la fundicin puede reducir la cantidad de escoriaproducida y, segn el mtodo de fundicin empleado, la cantidad de dixido de azufreemitido a la atmsfera.

Tabla 5.2: Composicin tpica de la chatarra de bateras cidas de plomo de automocin

Componente [% peso]

Componentes de plomo (aleacin) (rejilla, polos, ...) 25 30

Pasta de electrodo(partculas finas de xido de plomo y sulfato de plomo) 35 - 45Acido sulfrico (10 20% H2SO4) 10 15Polipropileno 4 8Otros plsticos (PVC, PE, etc.) 2 7Ebonita 1 3Otros materiales (vidrio, ...) < 0,5



Captulo 5


La fundicin puede realizarse en los siguientes recipientes [tm 102, DFIU Zn 1999]: horno rotatorio,

horno de reverbero y alto horno u horno elctrico,

horno de secado rotatorio,

horno ISA Smelt,

horno elctrico.

Los hornos rotatorios y de reverbero pueden ser con combustin de gas o de fuel oil. En

muchas instalaciones se utiliza enriquecimiento con oxgeno. La fundicin se realizanormalmente de forma discontinua, la escoria y el metal se sangran separadamente, y la escoriase trata en discontinuo para recuperar ms plomo y producir una escoria estable. La mayor partedel azufre de la carga se fija en la escoria, que es un compuesto de sodio-hierro-azufre conpequeas cantidades de plomo y otros metales.

En el proceso ISA Smelt, pasta desulfurizada y reductor son alimentados continuamente enel horno, y peridicamente se sangra lingote de plomo. Cuando el recipiente de proceso contieneel mximo volumen de escoria, se agregan un reductor y fundentes para producir un lingote conelevado contenido de antimonio y una escoria que se descarta [tm 41, Ausmelt 1997; tm 102,DFIU Zn 1999]. La escoria puede tambin reducirse en un horno separado.

El horno de resistencia elctrica se utiliza para materiales secundarios complejos y utilizaun bao de escoria abierto cubierto por coque. Las materias primas se alimentan en la partesuperior del bao, donde reaccionan para producir metal y escoria, que se sangran

Figura 5.2: Esquema de un proceso tpico de recuperacin de bateras [tm 102, DFIU Zn 1999].



Captulo 5


peridicamente. El gas residual contiene CO y se quema, el polvo de combustin se recoge y del se recupera zinc. Se utiliza en campaas de produccin, alternando con la produccin de cobresecundario en una fundicin de cobre.

El lingote crudo producido por cualquier mtodo de fundicin es refinado mediante losmtodos descritos a continuacin.

5.1.2.2 Recuperacin de plomo de otras chatarras y residuos

La chatarra de plomo metlico puede tener muy diversas formas, puede estar contaminadapor material plstico o bitumen, y puede estar aleado con otros elementos, en particular estao,antimonio y plata. Este material se recupera normalmente en los procesos descritosanteriormente, dado que las instalaciones de fusin simple no pueden procesar el materialparcialmente combustionado de los gases de escape. El horno elctrico se utiliza asimismo parala recuperacin de plomo de materias primas secundarias complejas de plomo/cobre y de

plomo/metales preciosos. La postcombustin de los gases se emplea para destruir el CO y loshidrocarburos, incluidas dioxinas.

La chatarra limpia se funde en calderas especialmente diseadas, que con calentadasindirectamente mediante aceite o gas. La chatarra se carga desde una tolva situada sobre lacaldera. Las escorias superficiales y fragmentos se retiran por derivacin de la superficie delmetal fundido y luego pasan a travs de una criba que separa las fracciones finas y gruesas.La escoria es la fraccin fina y se recicla como residuo no metlico. Los fragmentos sonprincipalmente metales con un punto de fusin ms elevado que el plomo, que se tratanaparte.

Los residuos, principalmente no metlicos, pero a menudo mezclados con chatarra de plomo

metlico, se funden con fundentes en hornos rotatorios. Lo residuos que contienen plomo de laproduccin de tetraalquilplomo se funden en hornos de reverbero con combustin a gas.

La aleacin de plomo o el plomo recuperado de la chatarra se refina, si es necesario,utilizando las tcnicas descritas a continuacin.

5.1.3 Refinado de plomo primario y secundario

El lingote de plomo puede contener cantidades variables de cobre, plata, bismuto,antimonio, arsnico y estao. El plomo recuperado de materias primas secundarias puedecontener impurezas similares, pero generalmente dominan el antimonio y el calcio. Existen dos

mtodos de refinar el plomo crudo: el refinado electroltico y el refinado pirometalrgico. Elrefinado electroltico utiliza nodos de lingote de plomo descobreado y ctodos de inicio deplomo puro. Se trata de un proceso de elevado coste que se utiliza raramente.

Una refinera pirometalrgica consiste en una serie de calderas, calentadasindirectamente mediante fuel oil o gas [tm 4, HMIP Pb 1993, tm 102, DFIU Zn 1999]. Elcobre es el primer elemento que se elimina, y se separa como escoria de sulfuro. Si el metalbruto es deficitario en azufre, debe aadirse ms en forma de azufre en polvo o pirita. Laescoria de sulfuro se elimina de la superficie del metal mediante derivadores mecnicos, quela evacuan a contenedores.

Arsnico, antimonio y estao se eliminan por oxidacin. El mtodo habitual, que a menudose denomina ablandamiento del plomo, utiliza una reaccin con una mezcla de nitrato sdicoy sosa custica, seguido de derivacin mecnica para eliminar la escoria superficial de xido.Tambin puede usarse aire/oxgeno como agente oxidante. Segn la composicin del plomo



Captulo 5


bruto, es decir, la cantidad de impurezas que contiene, la mezcla de sales fundidas puedegranularse en agua y separar las impurezas hidrometalrgicamente.

La separacin de la plata se realiza mediante el proceso Parkes, que utiliza la solubilidad

preferente de la plata en el zinc. Se agrega zinc al plomo a unos 470 C, y la mezcla se deja enfriara 325 C. Se separa una aleacin de plomo-zinc, que forma una costra en la superficie. Se separala costra, y el zinc se separa de la plata mediante destilacin al vaco. El lingote de plata se refinacon oxgeno para dar plata bruta. El exceso de zinc se elimina del plomo sin plata por destilacinal vaco, y tratamiento subsiguiente con sosa custica.

El bismuto se elimina mediante tratamiento con una mezcla de calcio y magnesio (procesoKroll-Betterton). Se forma una aleacin de calcio-magnesio-bismuto como escoria en lasuperficie del plomo, que se separa por derivacin. La escoria es luego oxidada con cloruro deplomo, cloro gas o una mezcla de sosa custica / nitrato sdico, y el xido de calcio y magnesiose separa por derivacin. Se recupera una aleacin de bismuto-plomo, que es sometida a unrefinado ulterior para producir bismuto.

Figura 5.3: Esquema de los procesos de refinado de plomo [tm 102, DFIU Zn 1999].



Captulo 5


El plomo puro se moldea en bloques o lingotes. Los vapores, escorias superficiales, litargesy otros residuos se funden normalmente en un alto horno pequeo o en un horno rotatorio paraproducir lingote de plomo, que se recicla al circuito de refinado.

5.1.4 Procesos de fusin y aleacin para plomo

La fusin y aleacin se realizan normalmente en hornos de crisol o calderas calentadosindirectamente mediante electricidad, fuel oil o gas. El plomo refinado se funde en una caldera,y se agregan los elementos de aleacin. El control de temperatura de material fundido puede serimportante. El plomo y las aleaciones de plomo se moldean normalmente en moldes de hierrocolado permanentes [tm 4, HMIP Pb 1993].

Los moldes estticos y las mquinas de moldeo de transportador se utilizan para producirbloques, planchones y lingotes. Se utilizan mquinas de moldeo continuas para produciralambrn para su reduccin a alambre. Se utiliza extraccin de vapores en las artesas y tomas de

sangrado.

5.1.5 Zinc primario

El zinc puede producirse a partir de materias primas primarias mediante mtodospirometalrgicos o hidrometalrgicos. Los mtodos pirometalrgicos se utilizan en otras partesdel mundo, pero han ido perdiendo gradualmente su importancia y no se utilizan en la UE paraconcentrados simples de zinc. Factores determinantes son la necesidad de una etapa dedestilacin adicional para obtener zinc de alta calidad, y la eficacia relativamente baja deextraccin de zinc. No obstante, el proceso pirometalrgico con el Horno de Fundicin Imperial(ISF) sigue teniendo importancia en la UE, ya que permite el tratamiento simultneo de

concentrados complejos de plomo-zinc y de material secundario, dando plomo y zinc que puedencomercializarse. Tambin sirve para consumir residuos de otros procesos [tm 12, HMIP Zn 1993;tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].

5.1.5.1 La va pirometalrgica

La va pirometalrgica se utiliza para concentrados mixtos de zinc/plomo y materias primassecundarias y utiliza el Horno de Fundicin Imperial (ISF), que se ha descrito anteriormente enla produccin de plomo y se ilustra en la seccin 2.6. En otras partes del mundo se utiliza el hornoelectrotrmico. El zinc producido en el Horno de Fundicin Imperial puede contener cantidades

variables de cadmio, plomo, cobre, arsnico, antimonio y hierro, y el proceso incorpora una etapade refinado.

El zinc del ISF se refina mediante destilacin de reflujo en columnas que contienen grannmero de platos refractarios (Destilacin New Jersey). La parte baja de las columnas se calientaexternamente mediante gas natural. La parte alta no se calienta y funciona a una temperaturasuficientemente fresca para permitir el reflujo de los metales de mayor punto de ebullicin antesde que los vapores pasen a un condensador [tm 12, HMIP Zn 1993; tm 102, DFIU Zn 1999]. Lacolumna de destilacin New Jersey se utiliza asimismo para materias primas secundarias de zinc[tm 120 TU Aachen 1999].

La destilacin procede en dos etapas; primero, la separacin de zinc y cadmio del plomo, yluego la separacin del cadmio del zinc. En la primera etapa, se alimenta zinc fundido a unacolumna en la que se destila todo el cadmio y un elevado porcentaje de zinc. La mezcla secondensa y se alimenta directamente a una segunda columna. Esta columna opera a una



Captulo 5


temperatura ligeramente inferior para destilar principalmente cadmio, que se condensa en formade una aleacin de zinc-cadmio. La aleacin es transferida a una refinera de cadmio. Elremanente metlico de la parte baja de la segunda columna es zinc de alta calidad (SHG) con unapureza del 99,95% [tm 120 TU Aachen 1999].

El remanente metlico de la primera etapa es zinc con impurezas de plomo, estao, arsnico,antimonio y cobre. Esta aleacin se enfra para separar el plomo, que se recicla al convertidor porchapoteo del ISF, y un compuesto intermetlico de hierro, zinc y arsnico, que se recicla al ISFen s.

El zinc se trata luego con sodio para eliminar el arsnico y el antimonio residuales comoarseniuros y antimoniuros de sodio, que tambin se reciclan al ISF. El zinc producido de estemodo es de baja calidad (GOB) pero exento de cadmio, y se utiliza principalmente paragalvanizacin.

5.1.5.2 La va hidrometalrgica

La va hidrometalrgica se utiliza para concentrados de sulfuro (blendas), xido, carbonatoo silicato de zinc, y es responsable del 80% de la produccin mundial total [tm 101, NL Zn 1998;tm 102, DFIU Zn 1999]. La mayora de las instalaciones de produccin de la UE utilizan elproceso electroltico, con una capacidad de produccin total de 1665000 t/a en 1997.

Los concentrados de sulfuro se tuestan primero en hornos de tostacin de lecho fluidizadopara producir xido de zinc y dixido de azufre. La tostacin es un proceso exotrmico y no seutiliza combustible adicional, el calor generado se recupera. . El xido de zinc (calcinado) pasadesde el horno, y se recoge y enfra. Los gases del horno de tostacin se tratan en PEs calientespara eliminar el polvo (que se pasa al calcinado). Otros polvos y metales voltiles como Hg y Seeliminan en un tren de limpieza de gas que incorpora sistemas de lavado y PEs electrostticos. Eldixido de azufre se convierte luego a cido sulfrico en un sistema de recuperacinconvencional [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999; tm 12, HMIP Zn 1993; tm 101, NLZn 1998; tm 120, TU Aachen 1999].

Figura 5.4: Esquema de destilacin de zinc/cadmio [tm 102, DFIU Zn 1999].



Captulo 5


La lixiviacin del calcinado se realiza en una serie de etapas sucesivas mediante aplicacinde cido sulfrico caliente de concentracin creciente. Las etapas iniciales no disuelvencantidades significativas de hierro, pero las ltimas s. El proceso de lixiviacin se lleva a caboen una serie de reactores con tanques abiertos, recipientes cerrados y recipientes a presin , o una

combinacin de los mismos [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].La lixiviacin puede interrumpirse tras la lixiviacin neutra. El residuo lixiviado se enva a

un ISF y se aade al material sinterizado de alimentacin. El zinc, el plomo y la plata serecuperan como metales, el azufre como H2SO4. En lugar de un ISF puede usarse un horno desecado Waelz, pero en tal caso ser necesario realizar absorcin de SO2.

Durante el proceso se disuelven otros metales, que se eliminan tras la lixiviacin. El hierroes la principal impureza y se precipita en 3 formas principales: Jarosita, Goethita y Hematita. laforma de estos precipitados se utiliza para dar nombre a los procesos [tm 101, NL Zn 1998; tm102, DFIU Zn 1999]. Las etapas de precipitacin son:

Como Jarosita utilizando amonaco y calcinado de zinc para neutralizacin. Se utilizanhasta 3 etapas, segn si se realiza recuperacin de Ag/Pb. Tambin se utiliza un procesode una sola etapa denominado Proceso de Conversin.

Como Goethita utilizando sulfuro de zinc para pre-reduccin, oxgeno para reoxidacin y

calcinado de zinc para neutralizacin. Como Hematita usando dixido de azufre o sulfuro de zinc para pre-reduccin, y un

Figura 5.5: Esquema del proceso hidrometalrgico de zinc.



Captulo 5


autoclave con oxgeno para precipitacin. En este caso, se produce un residuo de azufreas como un residuo de hierro.

Las principales diferencias en los precipitados de hierro son su volumen y facilidad de

filtrabilidad. Tambin existen diferencias significativas en la inversin para cada proceso ascomo en los costes operativos tm 120 TU Aachen 1999]. El balance de los mismos con los costesde desecho de los residuos puede estar influenciado por los costes exteriores al proceso. Elproceso de Hematita se crea que era muy atractivo, ya que el volumen de residuos era menor yla hematita es una posible materia prima para hierro. El proceso no ha demostrado ser viable, yla hematita no era aceptable para la industria siderrgica.

Se ha informado [tm 139, Finland Zn 1999] de que el proceso de Jarosita es capaz derealizar elevadas recuperaciones de zinc, incluso con concentrados que contienen un 10% de Fe.Recuperaciones similares se basan en un bajo contenido de hierro en el calcinado (o ZnO) que seutiliza para la etapa de precipitacin.

Figura 5.6: Diagramas de flujo simplificados de algunos procesos de eliminacin de hierro.



Captulo 5


Se conocen dos aplicaciones en las que el concentrado se lixivia directamente sincalcinacin, en Korea Zinc y Outokumpu Zinc. En Korea Zinc, el hierro se deja en la solucindurante la lixiviacin y luego se precipita en un paso separado como goethita, mientras que enOutokumpu el hierro precipita como jarosita simultneamente con la lixiviacin de los sulfuros.

El concentrado, junto con la lechada del proceso de Conversin y cido de las electrlisis,se alimenta a los reactores en los que se produce la lixiviacin inyectando oxigeno en la lechada.El resto de hierro disuelto en la solucin de la conversin y el hierro disuelto del concentrado seprecipita como jarosita:

3ZnS+3Fe2(SO4)3+(NH4)2SO4+9H2O+1.5O2=2NH4[Fe3(SO4)2(OH)6]+3ZnSO4+3H2SO4+3S

Se separa un concentrado de azufre de la lechada por flotacin, y se almacenaseparadamente del residuo de jarosita. Este concentrado de azufre no se utiliza para produccinde H2SO4 y es un residuo peligroso, al igual que la goethita y la jarosita. El equipo utilizado enel proceso es bastante similar al utilizado convencionalmente en la hidrometalurgia de zinc. A

continuacin se muestra un diagrama de flujo del proceso utilizado por Outokumpu Zinc [tm 139,Finland Zn 1999].

Sea cual sea el residuo producido por las opciones de proceso de los vapores, la eliminacinde zinc se potencia al mximo lavando el residuo. Otros metales solubles pueden tratarsemediante precipitacin como hidrxidos o sulfuros. Los residuos se almacenan en reas devertido, normalmente en el mismo centro o en sus proximidades, de forma que queden aisladosdel suelo o de las aguas superficiales. El agua de la zona de almacenaje se recicla normalmenteal proceso. Se estn realizando desarrollos para evitar los residuos o al menos hacerlos msinertes mediante fijacin, que se cubren en el apartado de Tcnicas Emergentes.

La lechada de la ltima etapa de lixiviacin se sedimenta, y la solucin de rebose se tratapara eliminar as impurezas. El slido depositado en el fondo se filtra y lava en un filtro. Elaglomerado de filtro se desecha, y el filtrado se recicla al proceso. Se utilizan distintos diagramasde flujo segn factores como la eleccin del proceso de eliminacin de hierro y los procesos derecuperacin de impurezas integrados disponibles.

Por ejemplo, se realiza un tratamiento ms o menos extensivo del residuo de lixiviacinmediante tcnicas de lixiviacin ulterior o de separacin fsica, antes de desecharse [tm 120 TUAachen 1999]. Esto se refleja en los ndices de recuperacin y la composicin de los posiblesproductos de plomo o de plomo/Ag.

La purificacin de la solucin que contiene zinc se produce en una serie de etapasconsecutivas. Los procesos utilizados dependen de las concentraciones de los distintos metalescontenidos en el concentrado y varan en consecuencia. Los procesos bsicos comportan el uso

Figura 5.7: Proceso de lixiviacin de concentrado.



Captulo 5


zinc en polvo para precipitar impurezas como Cu, Cd, Ni, Co y Tl. La precipitacin de Co y Nicomportan asimismo el uso de un segundo reactivo como xidos de As o Sb. Existen variacionesen la temperatura de una planta a otra. Tambin pueden usarse otros reactivos como hidrxidobrico y dimetilglioxima para eliminar el plomo y el nquel. La va de recuperacin para el

subproducto de cobre puede afectar la eleccin del proceso.Puede desprenderse hidrgeno, y la produccin de arsina o estibina se controla. La recogida

y tratamiento de los gases desprendidos depende de la presencia de dichos gases y de la tcnicalocal utilizada. Pueden utilizarse tcnicas en naves al aire libre o cerradas, pero el lavado de losgases de los reactores con una solucin oxidante para la eliminacin de arsina se consigue lamxima eficacia.

La solucin purificada pasa a una seccin de clulas electrolticas, donde se realiza larecuperacin electroltica del zinc con nodos de plomo y ctodos de aluminio. El zinc sedeposita en los ctodos y se forma oxgeno en los nodos, donde tambin se genera cidosulfrico, que se recicla a la etapa de lixiviacin. Durante este proceso se forma una neblina

cida, y se utilizan diversas cubiertas en las clulas para minimizarla. El aire de ventilacin de lasala de clulas puede ser sometido a un tratamiento de eliminacin de neblinas, y recuperarse laneblina cida. Durante la electrlisis se genera calor, que es absorbido por un circuito derefrigeracin que puede estar diseado para optimizar el balance de agua del proceso pero puedeser una nueva fuente de neblinas.

Los ctodos producidos se desprenden automtica o manualmente, y luego se funden enhornos elctricos y se realizan aleaciones [tm 120 TU Aachen 1999]. Una pequea parte del zincproducido se convierte en polvo de zinc o polvo para las etapas de purificacin. Estas puedenrealizarse mediante aire, agua o atomizacin centrfuga de una corriente de zinc fundido, ocondensando vapor de zinc en una atmsfera inerte.

Uno de los aspectos principales de la va de proceso hidrometalrgica es el desecho ouso del hierro precipitado. Por el momento se utilizan lugares especiales de contencin parasu desecho, pero aumenta la presin sobre las opciones de desecho en vertedero, este factorse discute ms adelante y se evalan las opciones. Se estn desarrollando varios enfoquespara permitir el uso de estos residuos, que se cubren en el apartado sobre TcnicasEmergentes.

La restriccin del proceso a lixiviacin neutra solamente es un mtodo alternativo que puedeusarse para evitar la produccin de estos desechos intratables. En este caso, el hierro permaneceen el residuo lixiviado junto con una porcin considerable del zinc. Este residuo se utiliza comoalimentacin de un proceso pirometalrgico para recuperar el zinc, plomo, plata y azufre yconvertir el hierro en escoria.

5.1.6 Zinc secundario

Aproximadamente un 30% del consumo anual de zinc en Europa es zinc secundario oreciclado. Aproximadamente un 50% de este zinc secundario se recicla en la industria deconsumo o de uso. Esto es particularmente cierto en el sector de la galvanizacin y el latn; lachatarra derivada de la produccin o proceso de productos puede reciclarse casi inmediatamente.

Los residuos y la chatarra que son relevantes para la industria de zinc secundario son:

polvo de la produccin de aleaciones de cobre, residuos de la industria de fundicin a presin, cenizas, escorias superficiales y de fondo de la industria de galvanizacin, tejados antiguos y otros materiales en forma de lminas,



Captulo 5


fraccin no frrea del desguace de automviles y de otros productos compuestosprincipalmente de acero,

polvo de la produccin de acero con arco elctrico y la fabricacin de hierro colado, residuos de usos qumicos del zinc y de la combustin de neumticos.

La ruta de proceso utilizada para recuperar zinc depende de la forma y la concentracin dezinc, y del grado de contaminacin [tm 120 TU Aachen 1999].

5.1.6.1 Procesos generales

Se utiliza separacin fsica, fusin y otras tcnicas de tratamiento a alta temperatura. Loscloruros se eliminan, y los residuos se utilizan para producir zinc metal o aleaciones parareutilizacin, metal impuro u xido, que se refina ulteriormente en los procesos de zinc primario.Alternativamente pueden tratarse para producir xido de zinc metlico o en polvo de calidadcomercial [tm 120 TU Aachen 1999; tm 206 TGI 1999]. Los detalles de los procesos son con

frecuencia muy confidenciales, pero ejemplos de estos tratamientos especficos son: Las cenizas de galvanizacin que se producen durante la galvanizacin de piezas, alambre

y tubos son esencialmente una mezcla de zinc metal y xido de zinc, contaminadas concloruro de zinc y amonio. Se molturan con bolas para liberar las fases. La separacin serealiza barriendo el molino con una corriente de aire para arrastrar los componentes nometlicos, que luego se recogen en un filtro de tejido. Alternativamente, se incorpora unacriba en el molino, que permite el paso de la fraccin de finos no metlicos, pero retienela fraccin metlica gruesa. En ambos casos, la fraccin metlica se evaca del molino, sefunde y se moldea en lingotes para la venta, reutilizacin o tratamiento ulterior.

La escoria de fondo (tambin denominada zinc duro o zinc comercial) es una aleacin de

zinc y hierro, que tambin contiene algo de plomo, que se forma y acumula en hornos deretencin y tanques utilizados para galvanizacin en discontinuo. Pueden producirsebloqueos, por lo que se utilizan sistemas automticos de eliminacin. La escoriasuperficial es una aleacin de zinc-hierro-aluminio generada por la galvanizacin endiscontinuo en caliente. Las escorias o espumas y otros residuos de la industria defundicin a presin contienen una mezcla de zinc metal y xido de zinc, con pocos oningn cloruro. Los esquemas de tratamiento resumidos anteriormente son todosaplicables a estos materiales. Lo mismo se aplica a tejados viejos y otros materiales enforma de lminas, as como a residuos de los usos qumicos del zinc y de sus productos.

El proceso de chatarra de vehculos en una serie de molinos produce residuo detrituradora. Tras la eliminacin de la fraccin no metlica, la fraccin no frrica se separa

de los otros productos a base de acero mediante separacin magntica. Luego se utilizaseparacin por medios pesados y otras tcnicas para tratarla, seguido de una fusinselectiva para recuperar el zinc.

El residuo se funde en dos etapas en un horno de reverbero con combustin a gas. En laprimera etapa se funde el plomo a 340 C, y se sangra y moldea en lingotes. En la segundaetapa, se eleva la temperatura a 440 C y se funde el zinc, que se sangra y moldea enlingotes. Un proceso alternativo utiliza un horno de secado rotatorio con combustinindirecta con un revestimiento interior perforado. El zinc se funde y sale a travs delrevestimiento a un horno de retencin, donde se moldea en lingotes. Siempre es necesarioun refinado ulterior.

El xido de zinc se produce tambin a partir de residuos, en particular el polvo de los hornosde arco elctrico para produccin de acero. Puede usarse hornos de secado Waelz y hornos devolatilizacin de escoria.



Captulo 5


5.1.6.2 Hornos de secado Waelz

El proceso est diseado para separar zinc (y plomo) de otros materiales reduciendo,volatilizando y oxidando el zinc (y el plomo) de nuevo [tm 102, DFIU Zn 1999; tm 120 TU

Aachen 1999].Se carga polvo, otras materias primas secundarias y finos de coque en silos. Las materias

primas se mezclan y tambin pueden peletizarse. Luego se envan al sistema de alimentacin delhorno de secado o a su almacenamiento inmediato. Puede utilizarse equipo de lavado paracontrolar la cantidad de materiales de reduccin (coque), segn el contenido de zinc de lasmaterias primas, y de coque, segn la calidad de escoria deseada.

La temperatura operativa normal dentro de un horno de secado Waelz es de 1200 C. Dentrodel horno, los materiales slidos se secan primero, y luego de calientan mediante el flujo acontracorriente de gas caliente y el contacto con las paredes refractarias. Segn la inclinacin, lalongitud y la velocidad de rotacin, el material tiene un tiempo de permanencia medio en el hornode secado de entre 4 y 6 horas. En la atmsfera fuertemente reductora del lecho slido, el zinc,plomo y otros metales pesados se reducen. El zinc y el plomo se evaporan a la atmsfera del gas;los cloruros y los lcalis (segn la basicidad de la escoria) se volatilizan junto con los metalespesados. Dado que hay un exceso de aire en el horno de secado, los vapores de metales se oxidan.Los xidos mixtos se extraen del horno con los gases de proceso y se separan en el sistema detratamiento de gases.

El sistema de tratamiento de gases se compone normalmente de una cmara desedimentacin para la eliminacin del polvo grueso, que se realiza mecnicamente, un paso deenfriamiento con agua y un precipitador electrosttico para eliminar el xido Waelz. Tambin seaplica enfriamiento por aire, seguido de un filtro de tejido. Si es necesario, se emplean tcnicaspara minimizar y eliminar dioxinas, que se detallan en la seccin 2.8.

Figura 5.8: Horno de Secado Waelz.

La escoria producida en el horno de secado se evaca de forma continua desde el extremodel horno, a un sistema de enfriamiento por inmersin. Tras el enfriamiento, cribado y trituracin,la escoria puede utilizarse como material en ingeniera civil, p. ej. para construccin de carreteras.

Adems, la escoria puede ser adecuada como fundente para la produccin de cemento blanco ocomo fuente de hierro en la industria siderrgica.



Captulo 5


El xido Waelz que se produce puede procesarse en diversas formas. El proceso ms bsicoes el briquetado en caliente o la sinterizacin para su venta a plantas pirometalrgicas de zinc, esdecir, que utilizan el Proceso de Fundicin Imperial. Si el contenido de xido de plomo eselevado, puede usarse un paso de calcinacin para volatilizar el plomo.

El xido Waelz tambin puede lixiviarse en un proceso en dos pasos utilizando carbonatosdico en la primera etapa y agua en la segunda para eliminar cloruros, fluoruros, potasio yazufre. El producto final purificado se seca y puede usarse como material de alimentacin parael proceso de electrlisis del zinc.

Figura 5.9: Proceso de lixiviacin del xido Waelz.

5.1.6.3 Proceso de volatilizacin de escorias

Estos procesos se utiliza asimismo para recuperar zinc a partir de residuos. El polvo delhorno de arco elctrico, la mayora de las escorias de las operaciones de fundicin de plomo yotros residuos de la reduccin del zinc contienen plomo y zinc, que se pierden si no se sometena tratamiento ulterior. Estos materiales pueden volatilizarse con una fuente de carbono comohulla, para recuperar el plomo y el zinc y para obtener calor del proceso [tm 120 TU Aachen1999].

Se utilizan hornos de cicln o tipo convertidor para elevar la temperatura por encima de1200 C con el fin de volatilizar los metales y luego formar los xidos, que luego se recuperan delos gases en una etapa de filtracin. El horno de cicln opera con aire enriquecido con oxgeno,pero el convertidor opera con aire en proporcin subestequiomtrica. Se produce un exceso de



Captulo 5


calor, que se recupera en una caldera de recuperacin, generndose electricidad. La escoriaproducida se utiliza para construccin.

5.1.7 Procesos de fusin y aleacin para zinc

La fusin y la aleacin se realizan normalmente en hornos de crisol calentadosindirectamente o en hornos de induccin, se aplica control de temperatura para asegurar que elzinc no se volatilice formando vapor. El combustible es normalmente gas o fuel oil. El quemadorde gas o de fuel oil puede estar situado fuera del crisol, que est englobado en una caja decombustin, o dentro del crisol como calentador de tubo de inmersin [tm 13, HMIP Zn 1993;tm 101, NL Zn 1998].

En ambos casos, el control de temperatura es crtico, ya que la temperatura de colada nodebe superar los 450 C para la mayora de composiciones de metal, con el fin de evitar la prdidade metal por volatilizacin.

Se realizan adiciones de aleaciones, normalmente en forma de slidos, pero en ciertasoperaciones se agrega aluminio fundido desde un horno de fusin adyacente.

Cuando se realizan aleaciones a partir de materias primas impuras, se precisanfundentes para absorber las impurezas. El fundente estndar utilizado contiene cloruro dezinc, cloruro de magnesio y silicofluoruro de sodio. El uso de este fundente produce laemisin de tetrafluoruro de silicio gaseoso, que se elimina mediante un lavador hmedo. Eltetrafluoruro se descompone para formar fluoruro de hidrgeno que es absorbido por enmedio del lavador.

5.1.8 Procesos de moldeo para zinc

El zinc se funde en hornos elctricos, y se aplica control de temperatura para evitar lavolatilizacin. En el bao de zinc se aplica peridicamente derivacin superficial para eliminarlos slidos (escoria: xido y cloruro de zinc). A menudo se agrega un fundente para reducir laprdida de zinc en la escoria. Esta escoria puede reciclarse al proceso electroltico de zincmediante el ISF o el horno de tostacin.

El metal se moldea normalmente en moldes permanentes, normalmente de hierro colado. Seutilizan mquinas de moldeo estacionarias o de transporte continuo.

Se utilizan moldes estticos y mquinas de moldeo con transportador para producir bloqueso lingotes. Se emplean mquinas de moldeo en continuo para producir alambrn para sureduccin a alambre.

5.1.9 Produccin de zinc en polvo

El zinc en polvo se produce como producto para otros procesos industriales, y como reactivopara uso durante el proceso de purificacin de la solucin de lixiviacin. Se pulveriza zincmolturado, producido con las mismas tcnicas indicadas anteriormente, a travs de una boquillade atomizacin, y luego se enfra rpidamente en una atmsfera inerte para producir polvo [tm120 TU Aachen 1999]. Tambin puede usarse aire, agua o la atomizacin centrfuga de unacorriente de zinc fundido para producir polvo. El polvo se elimina con un sistema de filtro debolsa y se transporta al proceso o se envasa.



Captulo 5


5.1.10 Cadmio

5.1.10.1 Produccin de cadmio a partir de los procesos de plomo y zinc

El cadmio se produce como subproducto de muchos de los procesos de recuperacin demetales. Las producciones de zinc y plomo son las fuente principales [tm 120, TU Aachen 1999].

En el Horno de Fundicin Imperial (ISF), el cadmio se recupera a travs de dos vasseparadas. Algo de cadmio sigue al zinc y se recupera eventualmente como condensado de lasegunda etapa de destilacin. El resto se recupera desde el polvo de combustin de la seccin delimpieza de gas que precede a la planta de cido sulfrico. Se lixivia con cido sulfrico y luegose separa de esta solucin.

El cementado de cadmio, recuperado de la purificacin de soluciones de zinc, tambin serefina hidrometalrgicamente. En este proceso, el cementado se lixivia en un medio de cidosulfrico, se purifica la solucin, y se recupera electrolticamente el cadmio metal. La solucinpurificada de ZnSO4 se devuelve al circuito principal de zinc.

El cadmio se recupera asimismo como solucin de cloruro de cadmio mediante un procesode intercambio inico. La solucin se dirige a un tromel sumergido con una banda de zinc de altacalidad que inicia la reaccin de intercambio y causa la produccin de cadmio esponjoso ysolucin de cloruro de zinc. La esponja, que tambin puede producirse a partir de soluciones desulfato, se funde con escamas de sosa custica (hidrxido sdico) para eliminar el zincremanente, y el producto se moldea y se vende o, si es impuro, se enva para el refinado ulteriordel cadmio. El cadmio tambin puede recuperarse como carbonato, y pueden utilizarse tcnicasde electro-recuperacin para recuperarlo.

En la refinera de cadmio, el cadmio procedente de ambos procesos se combina y destila atemperatura elevada. El condensado es cadmio con aproximadamente un 1% de zinc, y el

remanente es zinc de alta calidad. El cadmio destilado se funde con sosa custica y nitrato sdicopara eliminar el zinc residual. El cadmio recuperado de las vas hidrometalrgicas se trata deforma similar, pero se utiliza tambin una etapa de destilacin al vaco.

5.1.10.2 Produccin de cadmio a partir de pilas

La otra fuente principal de cadmio es del reciclaje de pilas de Ni-Cd. Existen variasiniciativas de reciclaje, que suministran bateras a la industria para su clasificacin automtica yrecuperacin. Las pilas de Ni-Cd se tratan en primer lugar trmicamente para eliminar losrecubrimientos de plstico y abrir las cajas de las pilas. Las pilas abiertas se calientan luego enuna retorta cerrada para volatilizar y luego condensar el cadmio, que luego se moldea en moldes.Los residuos de nquel y hierro se reciclan luego. Cada una de las etapas de proceso utilizasistemas de extraccin y eliminacin de alta calidad para eliminar polvo, metales y COVs comolas dioxinas. El proceso es seco y est aislado del sistema de desage.

5.1.11 Produccin de otros metales (In, Ge, Ga, As, Te, Sb, Bi)

Otros metales estn normalmente presentes en los concentrados utilizados para laproduccin de zinc y plomo. Tienden a estar concentrados en las escorias, escorias superfriciales,polvos de combustin y residuos producidos durante el proceso, y estos residuos sirven comomateriales de alimentacin para estos metales.

Los procesos de recuperacin pueden ser complejos y muchos de ellos son confidenciales.Los procesos combinan varias tcnicas como lixiviacin, cementacin, extraccin con



Captulo 5


disolventes, cloracin, electro-recuperacin y destilacin al vaco. Estas tcnicas pueden irseguidas por tcnicas de refinado por zonas y de crecimiento de cristales para producir metalesultrapuros.

5.2 Niveles Actuales de Emisiones y Consumos

Los principales aspectos medioambientales de la industria del zinc y el plomo son lacontaminacin atmosfrica y del agua, y la generacin de residuos peligrosos. Las instalacionestienen normalmente sus propias secciones de tratamiento de aguas residuales, y normalmente serealiza el reciclaje de aguas residuales. Muchos residuos se reutilizan, pero el principal es elresiduo de lixiviacin, que tiene un alto impacto medioambiental [tm 101, NL Zn 1998; tm 102,DFIU Zn 1999]. Algunos aspectos locales, como el ruido, son relevantes para la industria. Debidoa la naturaleza peligrosa de algunos residuos slidos y lquidos, existe tambin un considerableriesgo de contaminacin del suelo.

Las siguientes tablas muestran los balances de entrada y salida de algunas plantas de plomoy zinc en Europa.

Entrada [t/a] Salida [t/a]

Materias primas primarias 125.000 Zinc 100.000Materias primas secundarias 125.000 Lingote de plomo 35.000Coque 100.000 Acido sulfrico 125.000 - 200.000

Escoria de horno ISF 70.000Carbonato de cadmio n. a.

Tabla 5.3: Datos de entrada y salida para una planta de proceso ISP (1998) [tm 102, DFIU Zn1999]


Pasta de bateras de plomo 82.000 Plomo 90.000Concentrado de plomo 40.000 Acido sulfrico 25.000Polvo de combustin reciclado 34.000 Escoria 10.000Fundentes 3.500 Residuo de mercurio 20

Carbn o coque 7.100 Polvo de combustin 34.000(reciclado al horno)

Oxgeno 13.300

Tabla 5.4: Datos de entrada y salida para el horno ISA Smelt (montaje y datospreliminares) [tm 102, DFIU Zn 1999]


Materiales que contienen plomo 130.000 Lingote de plomo 90.000Fundentes (caliza, ...) 20.000 Escoria 50.000Nitrgeno 12.500 Acido sulfrico 60.000Oxgeno 46.000 Plata Dor 250

Carbn (polvo) 12.000 Calomelanos 2 5Gas natural 1.300 Carbonato de Zinc-cadmio 100 150

Tabla 5.5: Datos de entrada y salida para la planta QSL (1997) [tm 102, DFIU Zn 1999]



Captulo 5


Tabla 5.6: Datos de entrada y salida para una planta de recuperacin de bateras sindesulfurizacin (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999]

Entrada Salida

Materiales de fusin [t/t Pb] 2.12 ProductosChatarra de bateras [%] 63 Plomo y aleaciones [t/t Pb] 1Otros materiales [%] 21 Pasta de batera [t/t Pb] 0,5Lingote, chatarra de plomo [%] 16 Compuestos de polipropileno [t/t Pb] 0,07

Reactivos [t/t Pb] 0,14 ResiduosLimaduras de acero [%] 46 Residuos de plstico [t/t Pb] 0,10Coque de petrleo [%] 32 Escoria [t/t Pb] 0,23Sosa [%] 22 Otros

Gases de escape [Nm3/t Pb] 70.000Otros: Energa elctrica [MWh/t Pb] 0,26Gas natural [MWh/t Pb] 1,19Virutas de PP (externas) [t/t Pb] 0,04

Tabla 5.7. Datos de entrada y salida para una planta de recuperacin de bateras condesulfurizacin (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999]

Entrada Salida

Materiales de fusin [t/t Pb] 1,41 ProductosChatarra de bateras [%] 79,0 Plomo y aleaciones [t/t Pb] 1Otros materiales [%] 3,8 Sulfato sdico [t/t Pb] 0,096Lingote, chatarra de plomo [%] 16,6 Virutas de polipropileno [t/t Pb] 0,051Incinerador de polvo de

combustin [%] 0,6 ResiduosReactivos [t/t Pb] 0,307 Residuos de plstico [t/t Pb] 0,108NaOH [%] 49,8 Escoria metalrgica [t/t Pb] 0,18Limaduras de acero [%] 9,4 Otros

Gases de escape [Nm3/t Pb] 37.000Coque de petrleo [%] 17,6Sosa [%] 23,1Otros

Energa elctrica [MWh/t Pb] 0,20Gas natural [MWh/t Pb] 0,73Vapor [MWh/t Pb] 0,84


Chatarra de bateras 65.000 Plomo y aleaciones refinados 28.000Placas de batera 4.000 Pasta de batera 32.500Chatarra de plomo 6.000 Granos finos de PP 2.750

Ebonita y separadores 3.500Escoria 3.300

Tabla 5.8: Datos de entrada y salida para una planta de recuperacin de bateras coneliminacin de pasta (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999]



Captulo 5


Entrada [por tonelada Salida [po

Bref Metalurgia No Férrea II (Versión en Castellano)-c86c6cefd2372403

Documents

Transcript of Bref Metalurgia No Férrea II (Versión en Castellano)-c86c6cefd2372403