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Desarrollo Sostenible
en la utilización de materias primas
ArcelorMittal Asturias
Direccion de Medio Ambiente
V Jornadas Quinta la Vega "Las Industrias Siderúrgicas,
Energéticas y Cementeras. El Aprovisionamiento"
Amparo del Olmo Roales
6 de Noviembre 2008
Indice
• El acero, un material eternamente reciclable
• Proceso siderúrgico
• Diagrama general del reciclado de materiales siderurgia integral
Sostenibilidad en el uso de materias primas: Residuos y subproductos
• Proceso de generación: Hornos Altos y Acería LD
• Aglomeración de lodos y polvos siderúrgicos: pelletizado/briqueteado
• Escorias de Horno alto y Acería LD
- Tipos y producción
- Utilizaciones y mercados
• Otras actividades realizadas para el aprovechamiento de residuos
• I+D ZERORES
V Jornadas Quinta la Vega "Las Industrias Siderúrgicas, Energéticas y Cementeras. El Aprovisionamiento“ - Amparo Del Olmo Roales
El acero, un material eternamente reciclable
• El acero es el material de referencia para
proteger el medio ambiente: ofrece
prestaciones superiores a las de otros
materiales y una excelente aptitud al
reciclaje. En algunas aplicaciones, el 90% del
acero utilizado es material reciclado.
• Los datos publicados por la Asociación de
Productores Europeos de Aceros para
Envases (APEAL) indican que en Europa se
recicla el 66% de los envases de acero.
• A escala mundial, el reciclaje de acero
supone una reducción anual de emisiones de
CO2 de aproximadamente 600 millones de
toneladas.
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ArcelorMittal Asturias: Proceso de producción
BOBINA CALIENTE
Chatarra
SLABS Tren de bandas
en caliente
Carbón
(Almacenamiento)
Decapado
Convertidor
BOBINA DECAPADA
Colada
Continua
HOJALATA
Baterías de cok
Tren tándem
Hornos Altos
Arrabio
Torpedo
Recocido
continuo
Trenes
témper
Líneas de
hojalata
Recocido
en campana
GALVANIZADO
Desulfuración
Líneas de galvanizado
Tren tándem
Sinterización
PREPINTADO
Línea de prepintado
SLABS
Mineral de hierro
(Almacenamiento)
CHAPA GRUESA
PALANQUILLAS
Tren de Chapa Gruesa
ALAMBRÓN
Chatarra
BLOOMS
Convertidor
Colada
Continua
Tren de Alambrón
CARRIL
Tren de Carril
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Sostenibilidad en el uso de materias primas:
Residuos y subproductos
- Uno de los pilares básicos de la política ambiental del grupo ArcelorMittal es la
optimización del uso de materias primas.
- Las actividades de gestión ambiental en este campo van encaminadas a la
mejora del aprovechamiento de residuos y subproductos producidos dentro del
propio proceso siderúrgico (gestión sostenible del consumo de materias primas)
o para su aprovechamiento en empresas externas.
- La distribución de los principales residuos y subproductos producidos en 2007
ha sido la siguiente:
54,9%
24,3%
1,4%
8,5%
0,9%
3,4%
0,9%
0,4%
Escorias HHAA
Subproductos Cok
Lodos HHAA
Lodos laminación en caliente
HCl regenerado
5,3%
Escorias LD
Lodos LD
Polvos captaciones (LD, HHAA, otros)
Cascarillas
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Diagrama general del reciclado de materiales
siderurgia integral
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Tipos y cantidades. Proceso de generación: Hornos Altos
Año 2007
Polvos captaciones Hornos Altos
Lodos hornos altos
Polvo de botellón
Escoria granulada
Escoria cristalizada
PRODUCCION GAS HA
MJ/ t arrabio
5007
CONSUMO INTERNO
MJ/ t arrabio
2494
CONSUMO EXTERNO
MJ/ t arrabio
2347
PERDIDAS (ANTORCHAS)
MJ/ t arrabio
166
kg/ t arrabio
Destino final
2,4
Sinter
5,2
Cementera
5,2
Sinter
210,2
Industria Cemento/Vidreo
101,6
Obra pública
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APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LOS GASES
SIDERÚRGICOS
Ö
Los gases siderúrgicos generados en el proceso siderúrgico integral, son intrínsecos a la actividad
siderúrgica no pudiendo por tanto evitar su generación. Por tanto la disponibilidad de los mismos
viene asociada la funcionamiento de nuestras instalaciones.
Ö
El destino final de los mismos es su combustión, pudiendo realizarse ésta con o sin
aprovechamiento energético.
Gas de Baterías de Coque
Composición
GIJÓN
CO2……….....….. 1,50 %
CO……………...6,19 %
CH4……..…...….23,85 %
H2………...….….62,63 %
Otros………….….5,83 %
Distribución
Consumo Interno.. 75,10 %
Antorcha…….…..…..0,20 %
VENTA……….…….24,70 %
Gas de Acería
Composición
CO2………..….. 12,84 %
CO……….....…..70,58 %
N2………….……15,43 %
Otros……….....…1,15 %
Distribución
Antorcha…….…..…..28.22 %
VENTA………...…….71,78 %
AVILÉS
Gas de Hornos Altos
Composición
Distribución
CO2………..….. 22,25 %
CO……….....…..22,67 %
N2……………..…50,29 %
Otros….....……….4,79 %
Consumo Interno... 50,52 %
Antorcha…….…..…..0,95 %
VENTA……….…….48,53 %
Gas de Baterías de Coque
Composición
Distribución
CO2………...….. 1,40 %
CO………......…..5,32 %
CH4………....….26,11 %
H2…………...… 60,55 %
Otros……………6,62 %
Consumo Interno… 82,14 %
Antorcha…….…..…..3,74 %
VENTA……….…….14,12 %
ƒ
Los gases siderúrgicos generados en el proceso, se aprovechan a su vez en el
mismo evitando la utilización de otros combustibles fósiles
ƒ
En 2007, el volumen de gases siderúrgicos consumido internamente en nuestro
proceso evitó la generación adicional de 1.350.000 t CO2*
(*) suponiendo como combustible alternativo el Gas Natural
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1,5
Granulada
100%
1,25
80%
1
60%
Cristalizada
0,75
40%
Escoria de Horno Alto (Mt)
Escorias de Horno Alto
Escoria granulada
0,5
20%
0,25
0%
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Hechos relevantes año 2007:
Escoria cristalizada
- Producidas más de 1,25 Mt índice de reciclado del 100%
- Incorporados sistemas granuladores INBA (24 M€ outsorcing) para la
fabricación de aproximadamente el 90% de escoria granulada, destinada
principalmente a la industria del cemento (cementos siderúrgicos: CEM III/A
(36-65% GGBS) CEM III/B (36-80% GGBS) CEM V/A (18-30% GGBS))
- La escoria cristalizada se destina para bases/subbases de carretera
principalmente, la industria del vidreo o como material drenante.
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INBA – Datos técnicos
•
Datos de diseño
– Caudal de escoria
(max.): 6 t/min.
(pico menor de 1 min.): 10 t/min.
– Temperatura de escoria: 1500 °C
– Cabeza de granulación Cámara Superior
• Caudal del agua: 1300 m3/h
(bomba de granulación)
Escoria
Cámara
superior
Agua de
granulación
Cámara
inferior
• Temperatura de entrada: ≤ 45°C
• Presión en la cabeza de granulación: 2 bar
– Cabeza de granulación Cámara Inferior
• Caudal del agua: 1300 m3/h
(agua recuperada de la condensación)
• Temperatura de entrada: ≤ 85°C
• Presión en la: 0,5 bar
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Escoria granulada
/ Pulpa
INBA : Tecnología BAT
EMISIONES: Eliminación emisiones difusas H2S y SO2
CONSUMO DE AGUA Y DE ENERGÍA MÍNIMO
– Consumo de agua: < 1 m3/t escoria
– Consumo de energía: < 8 kWh/t escoria
DISMINUCION DE EMISIONES INDIRECTAS DE CO2
1000
1011
Kg CO2 por tonelada de cemento fabricado
730
Tanque de
granulación y
torres de
condensación
Tambor separador
agua/escoria
Area de
almacenamiento
539
500
300
0
0%
30%
50%
70%
Proporción de escoria granulada de Horno Alto
La utilización de escoria de Horno Alto para la fabricación de cemento puede reducir hasta 700 kg CO2 por
tonelada de cemento fabricado.
Ejemplo: 1 Mt/año escoria granulada Ö Hasta 700.000 t/año de CO2 evitadas
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Granulacion escoria Hornos Altos Gijon
Tecnología BAT: INBA
Tambor separador
agua/escoria
Tanque de granulación y torres de condensación
Area de
almacenamiento
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Escoria cristalizada Hornos Altos
La escoria cristalizada se obtiene por enfriamiento lento de la escoria líquida en grandes fosos. La
materia cristaliza formando distintos componentes quedando únicamente una pequeña parte de ella
en estado vítreo. Una vez enfriada, la escoria se transporta mediante camiones a la planta de
trituración y cribado para su preparación en las granulometrías adecuadas.
Escoria bruta de foso
Tamaño 0/200 mm.,Utilizado como
subbase en la construcción de
carreteras y rellenos en obras
públicas o como material drenante.
ZA25
Tamaño 0/25 mm, utilizado como
base en la construcción de carreteras
Escoria 60/110:
Tamaño 60/110 mm, utilizado como materia prima
en la industria del vidrio o la fabricación de lana
de roca
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Escoria Horno Alto cristalizada ZA-25
Ejemplos de uso de escoria de horno
Alto cristalizada en Asturias
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Tipos y cantidades. Proceso de generación: Hornos Altos
Caso práctico: Lodos de horno Alto
- Puesta en marcha en 2006 de un nuevo filtro prensa de
membranas para reducir la humedad de los lodos de horno alto
(< 27%)
Reciclado del 100% de lodos de HHAA en la industria del
cemento, como corrector de hierro en el proceso de
clinquerización.
D Producción año 2007 más de 20.000 t húmedas
Inversión realizada 1,1
M€
SITUACION ANTERIOR
Desde 2001 Reciclado 25% vía
cementera (pelletizado con cal)
SITUACION ACTUAL
Desde 2006 Reciclado 100% destino
cementera directo
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Tipos y cantidades. Proceso de generación: Acería LD
Producción gas BOF
m3N / t LS
Pérdidas por antorcha
m3N / t LS
15,5
Planta de cogeneración
m3N / t LS
44,1
%
74,0
% Recuperación gas BOF
59,6
Año 2007
Polvos captaciones Acerías LD
Lodos depuración de gases LD
Escorias LD
kg/ t acero
2,4
23,4
118
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Destino final
Sinter
Sinter
Varios o almacenamiento
Tipos y cantidades. Proceso de generación: Acería LD
Caso práctico: Lodos depuración gases Acería LDA
Canal de agua residual del
proceso de lavado de gas BOF
Año 2007: Reciclado el
100%. Total más de 75.000 t
Separación de lodos “gruesos”
Lodos “finos” Filtro-prensa
Filtro-prensa
Año 2007
Cantidad kg/t)
Destino
Lodos gruesos
3,3
Sinter o Acería LD (briqueteado)
Lodos finos
12,7
Sinter (previa pelletizacion)
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Aglomeración de lodos y polvos siderúrgicos:
pelletizado/briqueteado
Lodos:
140.000
120.000
Acerías LD-A y LD-G
Depuradora Tren Alambrón
Depuradora Tren de Chapa
Polvos: Captación 2ª I, II Y III Acería LD-A
Captación Acería LD-G
Captación Situada en Renfe 1
Captación planta escorias Acería LDG
Captación Torre E4 (trasiego de materias primas)
Captaciones Naves de Colada Hornos Altos
Captación Desulfuración
Captación en Oxicorte de chatarra.
100.000
80.000
t
60.000
40.000
20.000
0
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
pellets a Sinter
Composición química media : Fe 45-50%, SiO2 3-5%, CaO 12-17%,
P <0.08%, SO3 <0.3%, K2O < 0.1%, Zn < 0.27%.
Humedad: 8 - 11%
Lodos
Polvos
Pellets destino
Sinter (%Zn)
Aglomeración
Vista conos peletizadores
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Aglomeración de lodos y polvos siderúrgicos:
pelletizado/briqueteado
- Año 2007, puesta en marcha de una instalación para la fabricación de aglomerados en forma
de “briquetas”, compuestas por residuos/subproductos internos con destino Acerías LD.
- Por un lado se consigue la optimización en el proceso de aprovechamiento interno de
residuo/subproductos y se abre la posibilidad para la valorización de ciertos residuos
peligrosos que actualmente van destinados a vertedero.
- En el año en curso, se han fabricado más de 20.000 t de briquetas con destino Acerías LD
Objetivos
Refrigerante como sustitución de los
pellets de mineral o sinter necesarios en el
proceso de conversión
Chatarra artificial como carga metálica
en la cesta de chatarra del convertidor.
Materias primas
Cascarillas, barreduras de finos de carbón y mineral
Lodos y polvos con altos contenidos en hierro metálico
(lavado gas acerías),y otros residuos peligrosos con
altos contenidos en hierro total
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Escoria de acería LD.
ÂSe obtiene como subproducto en la fabricación del acero. El procedimiento se basa en inyectar
oxígeno a presión en el baño metálico que contiene las materias primas líquidas y adiciones para
formar la escoria (fundamentalmente cal, dolomía o la propia escoria reciclada).
Su destino, junto con otros materiales de las acerías al oxígeno (escombros de arrabio, limpiezas
de carácter metálico de las acerías, etc) es la planta de tratamiento de escorias de acería donde
primero se recupera la parte férrica y luego se la somete a distintos tratamientos (molienda y
clasificación en distintos tamaños).
 Producción aproximada escoria BOF 118 kg/t acero
Usos Externos:
Usos interno:
-Sustituto de espato (convertidor como fundente19/50)
- Material para fondos de conos de escoria
- Rellenos controlados (cal libre y expansión)
- Pistas
- Industria del asfalto (10/19 mm)
- Consolidación de residuos en vertedero de RSU
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Escorias LD : Salida plantas de tratamiento
ArcelorMittal Asturias
6
Escoria/escombro producido
5,73
Uso interno
Uso externo
Almacenamiento
5
t × 105
4,24
4
3
2
1
0,79
0,70
0
2007
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Escorias LD: Utilización
2007
Total
Fondo de conos y otros
Fundente Aceria LD
0,9
0,8
0,8
0,79
0,7
0,7
0,43
0,36
0,4
t × 105
t × 105
0,70
0,6
0,6
0,5
Total
Consolidacion residuos vertedero RSU
Rellenos generales y pistas
Industria del asfalto
0,5
0,41
0,4
0,26
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0
0
Uso interno
0,07
Uso externo
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Potenciales usos acopios de escoria LD
Ingeniería de puertos (En colaboración UTE Dique Torres)
Uso de escoria LD como árido para la fabricación de
bloques de hormigón. Realizados 4 bloques de prueba (10 t)
con escoria acopiada del Estrellin y clasificada en lo tamaños (010, 1019, 19/50) en Junio 2008.
 Las pruebas realizadas dieron lugar a un ahorro del
10% de cemento debido a la alta densidad de la escoria.
Uso de escoria LD como árido para la fabricación de
espaldones de hormigón en masa. Análisis y pruebas
realizadas (Ensayos requeridos por la UTE Dique Torres
a ArcelorMittal (normativa EHE))
Realizadas 11 catas en el acopio del vertedero (área
aproximada 65.000 m2 4-5 m potencia y depositada durante
los últimos 4 años): Aprox 1 Mt de escoria LD (0,35 Mm3)
- Caracerización acopios
- Análisis químicos
- Contenido en sulfatos
- Contenido en sulfuros
- Contenido en cloruros
- Cal libre
- Periclasa
- Análisis mineralógico y petrográfico
- Ractividades
Bloques de hormigón fabricados
con escoria LD como árido
Probetas de hormigón fabricadas
con escoria LD como árido
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Otras actividades realizadas para el aprovechamiento de
residuos (I)
- Regeneración HCl agotado utilizado en la limpieza de la banda de acero de la linea de decapado.
Año 2007: más de 33.000 t tratadas para su reciclado en las plantas de decapado y recuperados
más de 7.000 t de óxidos de hierro, aprovechados en el proceso de sinterización.
- El proceso se realiza en un reactor en el cual se alimenta tanto la solución agotada como el agua de
la limpieza de banda posterior al baño decapante. El cloruro férrico del baño reacciona de la siguiente
manera:
2FeCl2 + 2H2O + 1/2O2 ⇔ Fe2O3 + 4HCl
De este proceso se obtiene
un ácido con la calidad
suficiente para ser devuelto
al proceso, y unos óxidos
de hierro que son recogidos
y enviados para su
consumo en las plantas de
sinterización.
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Otras actividades realizadas para el aprovechamiento de
residuos (II)
- Regeneración de aceites residuales y fabricación de grasas
Almacenamiento
aceite usado
600
t
Materia prima
para la
fabricación de
grasa
300
Proceso de
regeneración
(fuera de especificación)
Instalación
para la
fabricación
de grasa
Agua residual
Area de
limpieza
0
Almacenamiento
aceite
regenerado
Almacenamiento
de grasa
Lodos y
aceites
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
PLANTA
C. TRATAMIENTO
TOTAL
Separador de aceites/agua
Año 2007: 50 t de grasa fabricada
Tratamientos: Filtración, calentamiento, centrifugación y adición de aditivos en caso de ser necesario,
hasta conseguir niveles de limpieza adecuados. Estos se realizan directamente en las distintas
instalaciones con maquinaria que se desplaza hasta el punto de tratamiento o en una planta destinada
al efecto.
A partir de ciertos aceites no aptos para su regeneración debido a su nivel de envejecimiento, se
aprovechan para fabricar grasas industriales. Este proceso se realiza por centrifugación añadiendo
ciertos aditivos y colorantes.
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ZERORES I+D
ArcelorMittal Asturias lidera un proyecto denominado ZERORES “Análisis, desarrollo e
implementación de soluciones ecoeficientes para valorización de residuos”, aprobado en el mes
de Octubre 2008 dentro del Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación (PCTI) 2006-2009.
En el proyecto participan asimismo las empresas Asturiana de Aleaciones, Asturiana de
Maquinaria, Sociedad Anónima de Investigaciones Metalúrgicas, Tisirsa, Fundación ITMA,
Universidad de Oviedo e Instituto Nacional del Carbón.
Objetivos:
Minimizar la cantidad de escorias y residuos
destinados a vertederos mediante el desarrollo de
iniciativas relacionadas con el reciclado y
valorización de los mismos, la recuperación de
acopios o depósitos antiguos y la mejora del
tratamiento ambiental actual, con objeto de mantener
la competitividad industrial desarrollando un proceso
siderúrgico compatible con el desarrollo sostenible.
Planificación del proyecto hasta Dic 2010
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ZERORES I+D Lineas estratégicas de trabajo e investigación
– Reducción en origen en la producción de residuos
– Optimización en el aprovechamiento de los residuos férricos
• Cascarillas, lodos férricos y aceitosos, barreduras, polvos de captaciones y de
molino, virutas,…
– Reducción de residuos y materiales (férricos y no férricos) a
vertederos
• Férricos: residuos aceitosos y lodos finos con Zn alto (eliminación de aceite,
control y disminución contenido en Zn, industria del cemento..)
• No férricos: principalmente escorias de acería LD (técnicas de inertización,
materia prima como árido para hormigón en masa, fabricación de cemento,
materia prima en la industria de contrapesos industriales, lana de roca, etc)
– Optimización en la gestión de otros residuos peligrosos.
•
Residuos ESP sinter, residuos de tuberías de gas de cok, etc.
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