La produzione di acciaio in forni elettrici ad arco (EAF) genera un sottoprodotto chiamato polveri EAF. Queste polveri di scarico della produzione dell'acciaio sono classificate nella maggior parte dei paesi industrializzati come residui pericolosi perché i metalli pesanti in essi contenuti tendono a lisciviare in condizioni di pioggia leggermente acida. Tuttavia, contengono allo stesso tempo specie di zinco che possono essere utilizzate come fonte per ottenere preziosi sottoprodotti.La presente indagine ha mostrato risultati sul trattamento delle polveri di scarico dell'EAF utilizzando soluzioni di carbonato di ammonio.
insieme ad altre impurità (es. cadmio e rame), queste vengono eliminate dalla soluzione di zinco mediante cementazione con zinco metallico. La soluzione di zinco purificata è stata evaporata (distillata) fino alla precipitazione di una specie di carbonato di zinco, che poi è stata calcinata per produrre un ossido di zinco di elevata qualità. Per i residui di polvere non attaccati derivanti dall'operazione di lisciviazione, composti principalmente da ferrite di zinco, si possono prendere in considerazione diverse opzioni: riciclo nel forno, ulteriore trattamento mediante lavorazione con idrossido di sodio o uno scarico più sicuro grazie alla sua relativa inerzia.
(1) La polvere di acciaio dell'EAF viene trasportata su strada o su rotaia fino a un impianto di riciclaggio della polvere di acciaio.
(2) Le materie prime per mangimi sono fornite in forma secca, compatta e umida o pellettizzata. I materiali umidi compatti e pellettizzati, i flussi grossolani e il coke vengono stoccati in box mentre la polvere secca viene trasportata tramite sistemi di trasporto pneumatico ai silos delle materie prime.
(3) Tipicamente lungo 55 metri con un diametro di quattro metri, il forno Waelz è leggermente inclinato del 2-3% e ha una velocità di rotazione approssimativa di 1,0 giri al minuto. Mentre il materiale umido si muove attraverso il forno rotante, viene essiccato e preriscaldato dal gas del forno, che scorre in controcorrente. Nella zona di reazione, la riduzione degli ossidi metallici avviene intorno ai 1200°C quando lo zinco viene vaporizzato come vapore metallico nel sistema di depurazione del gas. Lo zinco viene quindi riossidato nell'atmosfera del forno che funziona con aria in eccesso (l'aria di processo viene iniettata dall'estremità del forno). Il cloro e gli alcali volatilizzano insieme ai metalli pesanti e il gas di scarico carico di polvere viene trattato in un sistema di scarico del gas a valle.
(4B) Nella prima fase, le particelle grossolane trascinate meccanicamente vengono separate in una camera di decantazione delle polveri e riportate al forno. Il gas di scarico caldo e carico di polvere viene raffreddato e l'ossido di zinco Waelz viene separato in un collettore ad alta efficienza.
(4A) Il coprodotto, Waelz Iron Product, può essere utilizzato direttamente nella costruzione di strade, costruzioni civili (riempimento), nella produzione di cemento o può essere ritrattato per aggiungere più valore al contenuto di ferro che è attualmente in fase di ricerca e sviluppo.
(5) Il gas di scarico privo di polvere viene quindi trattato, filtrato e scaricato.
(6) L'aria scaricata soddisfa facilmente i rigorosi standard normativi ambientali statunitensi ed europei ed è un importante fattore di supporto negli Stati Uniti: la designazione dell'EPA come migliore tecnologia disponibile dimostrata e la designazione dell'UE come migliore tecnica disponibile.
(7) L'ossido di zinco Waelz, il prodotto principale del processo, viene consegnato alle fonderie di zinco per la produzione di zinco.
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