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. a n a l e s d e . , , ingeniería mecanica 
revista de la asociación española de ingeniería mecánica 
año 12/ volumen 2 / diciembre 1998 
1 m 
EDITORES 
Dr. Francese Astals Coma 
Dr. Jaime Gibert Pedrosa 
Este número de la revista recoge las ponencias presentadas en el 
XIII Congreso Nacional 
de Ingeniería Mecánica 
Terrassa, 2,3 y 4 de Diciembre de 1998 
Escuela Técnica Superior 
de Ingenieros Industriales 
de Terrassa 
UPC 
Universität Politècnica de Catalunya 
Edita: Asociación Española de Ingeniería Mecánica 
Imprime: Serafí Indùstria Gràfica Publicitària, S.A. 
Tel. 937 801 529. Terrassa 
I.S.S.N.: 0212 - 5072 
Depósito legal: B-48.377-1998 
Recuperación de Metales de los Óxidos de Acería 
con Hornos de Inducción. 
AMANDO HERRERO GONZÁLEZ, Ma DOLORES RUBIO CINTAS. 
Departamento de Ingeniería Industrial. E.U. Politécnica, Avda. Ramón Puyol, s/n. Algeciras (Cádiz). 
MIGUEL A. PARRÓN VERA, 
Director Dpto. de Ingeniería Industrial, E.U. Politécnica de Algeciras. 
(miguelangel.parron@uca.es) 
Resumen 
El objetivo marcado es eliminar un residuo tóxico y peligroso generado en la mayoría de las acerías 
durante el proceso de producción del acero y mediante un procedimiento un tanto particular, 
originando no solo un beneficio para el Medio Ambiente sino también para la empresa. Hasta hoy la 
mayoría de éstos residuos no resultaban rentables para ninguno de los dos entes, pero estudiando 
las distintas propiedades que de ellos se pueden obtener y optimizando un proceso adecuado de 
ingeniería se pueden sacar resultados sorprendentes, siendo factible la recuperación de algunos de 
sus componentes, como ocurre en este caso. 
1. Introducción 
Es un hecho que la gestión medioambiental ha alcanzado plenamente los niveles de 
decisión empresarial y es evidente que en España no ha tenido lugar 
progresivamente, desde estadios inferiores de responsabilidad y complejidad en la 
delegación hasta grados superiores a través de un continuo proceso de adaptación. 
En los últimos años la empresa se ha enfrentado a profundos cambios de normativa 
y competencias de las administraciones públicas, a crisis estructurales y a 
demandas sociales crecientes en numerosos aspectos, sobre todo de calidad de 
vida, y en particular, medioambientales. 
El objetivo primordial de este trabajo es paliar una problemática de contaminación 
ambiental producida por la mayoría de las acerías durante el proceso de fabricación 
del acero, ya no solo por el perjuicio que ocasionan los vertidos de estos residuos, 
sino también para la empresa con el consiguiente coste adicional que esto origina 
limitando sus beneficios 
No parece fácil contentar a ambas partes, es decir, eliminar los residuos que se 
forman disminuyendo así los vertidos contaminantes y ahorrar a la empresa ese 
coste adicional recuperando elementos considerados como Residuos Tóxicos y 
Peligrosos (RTP) y sin embargo con un valor económico en la producción. 
Este trabajo se sustenta en una Auditoría Medioambiental realizada en el año 92, 
por la mayoría de las acerías españolas y que especifica el estado de las 
instalaciones existentes y de las características físico-químicas de los residuos 
originados en ellas. Informe presentado por el CENIM (CSIC). 
De los resultados obtenidos se deduce que los polvos de acería son residuos 
tóxicos y peligrosos al no cumplir las especificaciones de la Agencia Americana del 
Medio Ambiente, y están constituidos fundamentalmente por una mezcla de óxidos 
de cinc, plomo y hierro, y en menor medida por cromo, níquel y manganeso, con 
contenidos en estos metales variables según su procedencia y con unas 
características granulométricas definidas por unas partículas esferoidales de 
tamaños inferiores a 20pm. 
2. Exposición del problema 
La obtención del acero en las acerías eléctricas a partir de las chatarras, genera 
una serie de humos que son captados mediante diversos sistemas, principalmente, 
aspirando a través de un 4o orificio practicado en la bóveda del horno. Estos humos 
son posteriormente tratados con diversos sistemas de depuración de gases y se les 
conoce con el nombre de polvos de acería ó polvos de humo (PDH). 
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Fig 1. Muestra de P.D.H. Fig 2. Muestra de P.R.A. 
Desde un punto de vista medioambiental, La Agencia Americana del Medio 
Ambiente, clasifica a estos materiales como productos tóxicos y peligrosos, de igual 
modo que lo son según la normativa legal española (Real Decreto 833/88. B.O.E. 
del 13 de Octubre de 1989). La toxicidad de este material está basada en sus 
contenidos en metales no férreos, principalmente cinc, plomo, cadmio, cromo, níquel 
y manganeso, metales todos ellos fácilmente lixiviables y en consecuencia 
acumulables en suelos y aguas. 
Se observa la importancia de tratar estos residuos y mayor aún sería eliminarlos, o 
como es nuestro caso recuperarlos para abaratar los costes contaminantes y de 
producción. 
En general, el residuo se encuentra en forma de óxidos, la forma de recuperarlos 
sería mediante un reductor que consiguiera captar el oxígeno de los compuestos y 
transformarlos en elementos metálicos. 
A continuación se detalla la composición que ¡legan a tener estos residuos 
recogidos en distintas partes de una acería integral, durante el proceso de fusión en 
hornos eléctricos (A) y después de realizar un tratamiento químico de decapado (B). 
A B 
ELEMENTOS % METAL % OXIDOS % METAL % ÓXIDOS 
% Zn 11.41 14.20 0.01 0.012 
% Pb 1.09 1.17 0.01 0.011 
% Ni 1.49 1.89 5.71 7.25 
% Si 1.43 3.06 0.27 0.57 
% Mn 4.04 5.21 0.30 0.38 
% Cr 9.33 13.63 7.01 10.24 
% Ca 3.99 5 55 0.00 0.00 
% Fe 30.65 43.98 51.52 73.66 
% Mg 4.08 6.76 0.03 0.05 
% Al 0.25 0.47 0.04 0.07 
% Ti 0.02 0.03 0.01 0.02 
% Mo 0.09 0.13 0.27 0.40 
% Cu 0.21 0.26 0.16 0.20 
% Sn 0.03 0.03 0.03 0.03 
% Cd 0.04 0.04 0.01 0.01 
% P 0.08 0.18 0.08 0.18 
Tabla 1. Resultado de la caracterización de los óxidos metálicos 
3. Metodología 
La metodología de trabajo es sencilla no ocurriendo lo mismo con ei procedimiento 
a emplear, dado que de éste resultará la rentabilidad y conveniencia del proceso. 
Se estudian distintas variables con el fin de optimizar el rendimiento del proceso a 
utilizar. Entre ellas están: duración de la operación, efectividad, rendimiento en 
cuanto a la recuperación... y todo ello en función del gasto de energía, factor guía 
para analizar si la recuperación es rentable 
para extraer estos elementos se necesita una elevada temperatura donde se 
desarrollen las reacciones de reducción y para ello se investigan hornos donde las 
variables anteriores se manifiesten positivamente. 
El horno que, tras la analítica, proporcionó mejores resultados es el de inducción, 
dado que este tipo de hornos tienen un elevado rendimiento en cuanto al 
aprovechamiento de la energía y rapidez de trabajo. Además, se aprovechan una 
serie de características propias de estos hornos que son válidas también para la 
inducción de estos residuos. 
Este tipo de hornos trabajan basándose en el principio de Foucault, de corrientes 
inducidas, producidas en cualquier cuerpo metálico expuesto a un flujo magnético 
que en él penetre. Este campo magnético genera en el interior del cuerpo una serie 
de corrientes de sentido contrario a las del inductor, originando múltiples resistencia 
internas. 
La energía empleada en vencer las resistencias se transforma en calor elevando la 
temperatura del cuerpo. 
Condición inicial es, las limitaciones del cuerpo, es decir, además de ser conductor 
tiene unas dimensiones mínimas donde el efecto Foucault se da satisfactoriamente. 
Para el caso de los óxidos metálicos, y debido a sus tamaños, la inducción no llega 
a producirse, por lo que se le ayuda con aportes metálicos de composición conocida 
(Fe ARMCO). Éstos si se inducen con facilidad, fundiendo por conducción los 
óxidos metálicos de su alrededor y creando un entorno o medio líquido del conjunto, 
adecuado para que se den con mayor facilidad y rendimiento las reacciones dereducción. 
Estas reacciones al estar sometidas dentro de un medio líquido logran un mayor 
rendimiento de la operación y hacen que el proceso sea factible y se pueda llevar a 
ia práctica de forma industrial. 
Fig 5. Muestra del ensayo del botón Fig 4. Botón de metal — 
Fig 6. Horno de inducción experimental 
Una vez introducida la muestra en el crisol refractario (fig.6). fundimos ésta junto 
con el Fe ARMCO por medio de los anillos de inducción (fig. 3). Finalizada la fusión 
y por medio del centrifugado del horno, el metal fundido es evacuado a una 
lingotera de cobre (fig 4), obteniéndose un botón, para analizarse tanto cualitativa 
como cuantitativamente (fig. 5). 
El resultado de todo ello nos verificará el rendimiento alcanzado por la operación. 
4. Conclusiones 
Esta nueva metodología de trabajo en la que se intercalan tanto ia productividad 
como el rendimiento de la operación llega a recuperar en torno al 2% de la 
producción bruta que se procesa. 
La evaluación realizada de los polvos de acerías, tanto PDH como PARA, 
procedentes de la fabricación de aceros inoxidables, determinan la existencia de 
soluciones técnicas y económicas en su reciclado, evitando su vertido, y se tratan 
de soluciones alternativas a corto plazo. 
Sin contar con el beneficio económico de la contaminación evitada, ni el transporte 
previsible del residuo, ni el coste para su inertización, el ahorro de los materiales 
recuperados se estima en el 65% en peso de Ni, Cr, Fe y Mo, equivalente al 98% de 
cada catión metálico componente del residuo. 
En resumen, a parte de los procedimientos preventivos de la chatarra empleada 
como materia prima para producir menos polvos, de la mejora en la producción para 
eludirlos, es inevitable la implantación en las mismas acerías de plantas de 
reciclado o inertización de los residuos producidos. 
5. Referencias 
ANTOINE, J., Le LOUER, p. , et al (1988) "Disminución de la contaminación y 
molestias producidas por las acerías eléctricas", Tecnología de control ambiental en 
la industria siderúrgica. 47, llafa Chile 
CUADRA, A., LIMPO, J.L. (1996) "Tratamiento de los polvos de acería. El proceso 
CENIM-LNETI, una solución española", Rev. Metal, pp 27-34 
GRESS, L., SARKO, A. (Aug-1993) "Recycling vitrification process for electric are 
furnace dust", Iron and Stell Engeneer. 38-40 
KATATA,Y.,(~) "Recycling system for wastes generated in stainless steel 
production ", NSK Publication 
LÓPEZ, F.A., MEDINA, J., et al (1990) "Tratamiento de polvos de acerías eléctricas 
mediante procesos hidrometalúrgicos y reducción carbotérmica" Rev. Metal. 26(2) 
LÓPEZ, F.A, SÁINZ, E., et al, (Abril-1992) "Características físico-químicas de 
polvos de acería eléctrica de arco españoles. CENIM (CSIC) 
Pat. 434810 ESPAÑA. Procedimientos para la reducción selectiva de minerales o 
escorias oxidadas. Société Française SOFREM 
Pat 417639 ESPAÑA. Procedimiento de tratamiento de minerales o concentrados 
que contienen hierro y un metal menos oxidable que el hierro al menos en parte 
bajo forma oxidada. Compagnie Generales d'electrolyse du Palais 
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