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| REIVINDICACIONES Un proceso para el reciclaje de aluminio a partir de materia prima de desecho con contenido de aluminio, caracterizado por comprender las siguientes etapas: a) Etapa de molienda y remoción de impurezas para obtener fragmentos de aluminio en un tamaño uniforme en un rango de entre 10mm a 100mm, hasta un 99% libre de impurezas, en donde dicha etapa de molienda y remoción de impurezas comprende a su vez las siguientes subetapas: I. molienda primaria, lo cual comprende fragmentar la materia prima en trozos de entre 100mm a 300mm mediante un aparato de molienda; II. molienda secundaria, lo cual comprende fragmentar los trozos obtenidos en la molienda primaria en fragmentos menores a 100mm mediante un aparato de molienda; III. cribado, lo cual comprende retirar finos menores a 10mm de la materia prima fragmentada en la subetapa anterior mediante una criba con tamaño de malla de 10mm, obteniéndose de esta manera una materia prima con fragmentos de un tamaño de entre 10mm a 100mm; IV. retirar fragmentos de fierro que quedaron después del cribado de la materia prima, con tamaños de entre 10mm a 100mm, mediante un aparato separador de fierro; V. Retirar fragmentos de material inerte con tamaños de entre 10mm a 100mm, de los fragmentos de aluminio de la materia prima mediante el uso de un equipo separador de material inerte; b) etapa de deslacado, que comprende someter a los fragmentos de aluminio obtenidos en la etapa anterior a un proceso térmico en ausencia de oxígeno para eliminar contaminantes orgánicos volátiles en forma de gases mediante un equipo que tenga una zona de calentamiento para realizar dicho proceso térmico en ausencia de oxígeno con el fin de obtener fragmentos de aluminio sin ningún contenido de residuos orgánicos (0%); c) etapa de fusión, que comprende someter los fragmentos de aluminio obtenidos en la etapa anterior a un proceso de fusión en ausencia de aire en un horno fusor con sistema tipo Vortex para obtener aluminio fundido fluido; d) etapa de ajuste de composición y refinación, la cual tiene como fin obtener aluminio fundido líquido refinado con su composición química ajustada de conformidad con especificaciones predefinidas, en donde la etapa de ajuste de composición y refinación comprende las siguientes subetapas: I. transferir el aluminio fundido a uno o más hornos mantenedores; para cada horno mantenedor: II. tomar una o más muestras de aluminio del uno o más hornos mantenedores utilizando cualquier medio adecuado; III. analizar el contenido de metal de la una o más muestras utilizando cualquier método conocido para determinar específicamente cuales son los metales presentes en la una o más muestras y la cantidad de elementos de adición a agregar, los cuales son seleccionados del grupo que comprende pero sin limitarse a: silicio, cobre, magnesio, manganeso, zinc, titanio; IV. agregar al aluminio fundido los elementos de adición que así se requieran de acuerdo con los resultados del análisis para el cumplimiento de la especificación predefinida; V. realizar la refinación y limpieza de metal, lo cual comprende retirar cualquier subproducto indeseable presente en la superficie del aluminio líquido y retirándolo del horno mantenedor utilizando cualquier instrumento adecuado para tal fin, como por ejemplo una cuchara; VI. repetir las subetapas II a VI hasta obtener la especificación de composición química predefinida; Vil. Liberar el material fundido a la siguiente etapa; VIII. Repetir las subetapas I a VI; e) etapa de filtrado, la cual comprende conducir el aluminio fundido obtenido en la etapa d) a un filtro con entre 20 a 50 PPI (poros por pulgada cuadrada), en donde se realiza un filtrado para retener ya sea inclusión, partículas inter metálicas o cualquier material adicional que estuviera presente en el aluminio fundido; f) etapa de colado, en esta etapa el aluminio filtrado que sale de la etapa anterior se conduce y deposita de manera continua en una máquina de colado continuo de lingotes, la cual forma lingotes de aluminio, de tal forma que la etapa de colado produce lingotes de aluminio refinado, con composición química ajustada, libres de óxido. 2. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la subetapa I de la etapa a) la molienda primaria se efectúa en un aparato de molienda equipado con cuchillas de corte con efecto tijera. 3. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la subetapa II de la etapa a) la molienda secundaria se efectúa en un aparato de molienda equipado con cuchillas de corte con efecto tijera. 4. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la molienda secundaria de la subetapa II de la etapa a) y el cribado de la subetapa III de la etapa a) se efectúan en una sola etapa, utilizando un aparato de molienda que tiene una criba integrada con tamaño de malla de 10mm en cada salida de material fragmentado. 5. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la subetapa IV de la etapa a) los fragmentos de hierro se retiran mediante un tambor magnético que atrae dichos fragmentos de fierro. 6. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la subetapa V de la etapa a) se lleva a cabo mediante un equipo “Eddy current”. 7. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la etapa b), el proceso térmico se realiza dentro de un horno a una temperatura de entre 400sC a 550sC. 8. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la etapa b) de deslacado se efectúa en un sistema denominado IDEX®. 9. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde: se incluye una etapa inicial que comprende dividir la materia prima en los siguientes grupos: materiales gruesos de espesores mayores a 2 mm y materiales delgados con espesores menores a 2 mm, en la etapa a) los materiales gruesos y los materiales delgados se procesan por separado y salen por separado; en la etapa b) los materiales gruesos y los materiales delgados que salen por separado de la etapa a) se procesan por separado utilizando un sistema denominado IDEX®, en donde la temperatura se ajusta entre 500°C y 550°C a 30 rpm en el kiln giratorio para materiales gruesos y para el grupo de materiales delgados la temperatura se ajusta entre 400°C y 500°C a 20 rpm en el kiln giratorio. 10. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la etapa c) el proceso de fusión se realiza a una temperatura de entre 700°C y 750°C. 1 1. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la etapa d) el aluminio se mantiene a una temperatura de entre 700sC a 760sC en los hornos mantenedores. 12. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la etapa d) se realiza en una cantidad de hornos mantenedores tal que permita en todo momento tener un horno mantenedor listo para ser vaciado a la siguiente etapa del proceso de tal manera que se tenga la capacidad de proporcionar de manera continua aluminio fundido refinado con su composición química ajustada. 13. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la etapa f) produce lingotes de aluminio de forma regular, preferentemente con superficie superior e inferior planas. 14. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde las subetapas I y II de la etapa a) comprenden adicionalmente la captación de polvo mediante equipos de captación de polvo disponibles comercialmente, preferentemente equipos de captación de polvo que comprenden: un colector de bolsas filtro Tipo Pule Jef. con una configuración de 3 a 4 tolvas, con una válvula rotatoria tipo air lock para la descarga de material en cada tolva; dos ciclones para la separación de materiales que o son polvos; un extractor de acoplamiento directo, arreglo 8 con construcción anti chispa tipo C, instalado en el lado limpio de un colector con descarga BAU, para conectar una chimenea soportada por sí misma en piso. 15. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la etapa b) el equipo de deslacado cuenta con un sistema do aprovechamiento de gases, preferentemente un equipo denominado “after burner” en donde se aprovechan los gases que se desprenden de los compuestos orgánicos durante el deslacado, como combustible para el sistema de calentamiento del equipo en donde se realiza el deslacado. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde las etapas b), c) y d) comprenden adicionalmente la captación y filtrado de humos y polvos utilizando sistemas anticontaminantes conocidos. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , en donde en la etapa c) el horno fusor cuenta con un equipo de control de emisiones a la atmósfera que comprende: una caja de filtro de mangas calorifugada con filtro tipo de cassette con bolsas planas y sistema de limpieza de flujo inverso de baja presión para aspiración y tratamiento del 100% de los gases generados, teniendo 6 puntos de succión durante el proceso de fusión; en donde la superficie de filtrado es de 3360/3172 m2; 2240 bolsas filtrantes, con un ventilador de extracción que tiene un caudal total de 165.000 Am3/hr y un motor de 2 x 132 kW a 1800 rpm y 440 V; y un sistema do dosificación con silo almacén, dosificación y el transporte neumático de aditivos mix de Ca (OH)2 y carbón activado de 7 a 14 l/h. Un proceso para el reciclaje de aluminio de conformidad con la reivindicación 1 , comprendiendo adicionalmente someter a los subproductos de: las subetapas I y II de la etapa a); de la etapa b); de la etapa c) y de la etapa d) a una etapa recuperación en una línea de recuperación utilizando hornos rotatorios, mediante procesos ya conocidos con el fin de recuperar entre un 30% a un 40% del aluminio presente en los subproductos. |
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
A. CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención está relacionada con procesos para el reciclaje de aluminio, y más particularmente con un proceso altamente eficiente para el reciclaje de aluminio que tiene la capacidad de recuperar un alto porcentaje de aluminio presente en la materia prima que tiene una gran diversidad de materiales de desecho (chatarra), con un mínimo consumo energético posible y con muy bajas emisiones de carbón, resultando amigable con el medio ambiente (sustentable).
B, DESCRIPCION DEL ARTE RELACIONADO
La industria del reciclaje del aluminio se basa principalmente en dos procesos principales:
1. Procesos de fusión utilizando Hornos Rotatorios donde no se trata previamente la chatarra de aluminio, en dicho proceso se genera una merma entre 5 y 10 % mayor al proceso más eficiente posible, generándose una mayor cantidad de escoria que tendrá que ser confinada lo que provoca muchos residuos, por otro lado durante el proceso de fusión se generan partículas volátiles que en su mayoría son orgánicos los cuales no se estabilizan y solo se diluyen en el mejor de los casos teniendo como consecuencia proceso poco limpios con altas emisiones de CO2 y otros gases a la atmosfera.
La calidad del producto terminado que se obtiene no es muy buena ya que muchas de las impurezas presentes en la chatarra que no son aluminio se incorporan a la aleación de aluminio por lo que dichas aleaciones se utilizan para producir productos de bajos requerimientos de calidad.
2. Procesos de fusión utilizando un proceso previo de tratamiento de chatarra de aluminio que remueve una parte de impurezas, principalmente elementos magnéticos esto permite una recuperación un poco mayor, pero con mermas de entre 3 a 7 % mayor al proceso más eficiente posible. Durante el proceso de fusión también se generan partículas volátiles que en su mayoría son orgánicos, los cuales no se estabilizan y solo se diluyen en el mejor de los casos, teniendo como consecuencia proceso poco limpios con altas emisiones de CO2 a la atmosfera. La calidad del producto terminado que se obtiene es un poco mejor que la que se obtiene con el proceso del Horno rotatorio sin llegar a ser extraordinaria.
Por lo tanto, existe la necesidad de contar con un proceso de reciclaje de aluminio que resulte altamente eficiente y que sea amigable con el medio ambiente.
En vista de la necesidad anteriormente descrita, el solicitante desarrolló un proceso para reciclaje de aluminio partiendo de chatarra de aluminio el cual es capaz de recuperar el máximo porcentaje de aluminio posible (hasta un 96% de aluminio en la materia prima), con un mínimo consumo energético posible y con muy bajas emisiones de carbón, resultando amigable con el medio ambiente (sustentable).
El proceso para el reciclaje de aluminio de la presente invención comprende las etapas generales de: someter dicho material de desecho a un proceso de molienda y valorización de chatarra de aluminio que puede separar un alto porcentaje de material de desecho del aluminio; someter el aluminio recuperado a un proceso de deslacado y/o precalentado, en donde los gases (pirolíticos) generados se aprovechan como combustible; posteriormente se alimentan a un proceso de fusión con sistema Vortex y finalmente a un proceso de colada continua.
Entre algunos de los beneficios del proceso para el reciclaje de aluminio de la presente invención, se encuentran:
• Incrementa el porcentaje de recuperación de aluminio hasta en un 10% al reducir las pérdidas de metal.
• Minimiza el uso de sales y fundentes porque al proceso de fusión entra la materia prima limpia y sin materiales orgánicos.
• Revaloriza la chatarra al incrementar el porcentaje de utilización de la misma en las aleaciones rediciendo el uso de aluminio primario como consecuencia de la remoción de impurezas.
• Reduce el consumo de energéticos al utilizar los materiales orgánicos presentes en la chatarra como combustibles durante la etapa de deslacado.
SUMARIO DE LA INVENCION Es por lo tanto un objetivo principal de la presente invención, proporcionar un proceso para reciclaje de aluminio partiendo de chatarra de aluminio el cual es capaz de recuperar el máximo porcentaje de aluminio posible, con un mínimo consumo energético posible, con baja generación de escorias (materiales a confinar) y con muy bajas emisiones de carbón, resultando amigable con el medio ambiente (sustentable).
Es aún otro objetivo principal de la presente invención, proporcionar un proceso para la recuperación de aluminio de la naturaleza anteriormente descrita, el cual comprende las etapas generales de: someter dicho material de desecho a un proceso de molienda y valorización de chatarra de aluminio que puede separar un alto porcentaje de material de impurezas (desecho) del aluminio; someter el aluminio recuperado a un proceso de deslacado, en donde los gases producidos se aprovechan como combustible; posteriormente a un proceso de fusión con sistema Vortex y finalmente a un proceso de colada continua.
Es un objetivo principal adicional de la presente invención, proporcionar un proceso para la recuperación de aluminio de la naturaleza anteriormente descrita, el cual cuenta con vahos beneficios, algunos de los cuales son: incrementa el porcentaje de recuperación de aluminio al reducir las pérdidas de metal; minimiza el uso de sales y fundentes porque al proceso de fusión entra la materia prima limpia y sin materiales orgánicos; revalorize la chatarra al incrementar el porcentaje de utilización de la misma en las aleaciones rediciendo el uso de aluminio primario como consecuencia de la remoción de impurezas; reduce el consumo de energéticos al utilizar los materiales orgánicos presentes en la chatarra como combustibles durante la etapa de deslacado.
Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán aparentes a las personas con conocimientos normales en el ramo, de la siguiente descripción detallada de la invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION.
El proceso para el reciclaje de aluminio de la presente invención será ahora descrito haciendo referencia a una modalidad preferida del mismo, Materia prima Antes de ser procesada, la materia prima es pesada, almacenada. Algunos de los tipos de materia prima que son aceptados por el proceso de la presente invención se resumen en la siguiente tabla:
★Descripción de materia prima de conformidad con la clasificación para materiales de aluminio descrita en el “Scrap Specifications Circular”; Enero 21, 2016; Institute of Scrap Recycling Industries, Inc.
Cada materia prima tiene características diferentes que están asociadas a espesores, contenido de pinturas, grasas o materiales orgánicos
Las materias primas se dividen en dos grupos, materiales gruesos de espesores mayores a 2 mm ( números 1 , 2, 8 y 9 de la tabla ) y materiales delgados con espesores menores a 2 mm ( números 3, 4, 5, 6, y 7 de la tabla ).
No obstante, el proceso puede procesar materia prima que comprende chatarra o material de desecho con cualquier cantidad de contenido de aluminio.
Deberá entenderse que estos tipos de materias primas no son exclusivos ni limitativos ya que se es posible utilizar otro tipo de chatarras o materias primas de aluminio, ya que los enumerados se mencionan como referencia solamente. a) Etapa de molienda y remoción de impurezas
La primera etapa del proceso para el reciclaje de aluminio de la presente invención comprende la etapa de molienda y remoción de impurezas, la cual está dividida en las siguientes subetapas:
I. Molienda primaria: en la subetapa de molienda primaria, se fragmenta la materia prima en trozos de entre 100mm a 300mm en un aparato de molienda equipado con cuchillas de corte con efecto tijera conocido en el arte ajustado para producir trozos de entre 100mm a 300mm, o mediante cualquier otro equipo o método de molienda adecuado;
II. Molienda secundaria: en la subetapa de molienda secundaria son fragmentados los trozos obtenidos en la molienda primaria con tamaños de entre 100mm a 300mm en fragmentos menores a 100mm en un aparato de molienda equipado con cuchillas de corte con efecto tijera conocido en el arte, ajustado para producir fragmentos menores a 100mm o mediante cualquier otro equipo o método de molienda adecuado.
III. Cribado: en la subetapa de cribado se retiran finos menores a 10mm de la materia prima fragmentada en la subetapa anterior mediante una criba con tamaño de malla de 10mm. Dichos finos comprenden principalmente impurezas adheridas a las diferentes materias primas además de fragmentos pequeños de aluminio con un tamaño menor a: 10mm. Gracias al cribado se garantiza un tamaño de fragmento uniforme de entre 10mm a 100mm. En una modalidad preferida, el aparato de molienda con cuchillas de corte de la molienda secundaria cuenta con una criba integrada al aparato en cada salida de los fragmentos, por lo que en dicha modalidad, la etapa de cribado se realiza en el mismo aparato de molienda de la molienda secundaria;
IV. Retirar fragmentos de fierro. En esta subetapa, los fragmentos de fierro que quedaron después del cribado, con tamaños de entre 10mm a 100mm se retiran de la materia prima fragmentada mediante un tambor magnético (conocido en el arte) que atrae dichos fragmentos de fierro o cualquier otro método o aparato separador de fierro adecuado;
V. Retirar fragmentos de material inerte. En esta etapa los fragmentos de material inerte (todo aquel que no es metálico) con tamaños de entre 10mm a 10Omm, se retiran de los fragmentos de aluminio de la materia prima mediante el uso de un equipo separador de material inerte “Eddy current” conocido en el arte, o mediante cualquier otro equipo o método adecuado; VI. Retirar metales pesados. En esta etapa se retiran fragmentos de metales pesado con tamaños de entre 10mm a 100mm de los fragmentos de aluminio de la materia prima mediante un equipo de mesas por separación densimétrica en el cual el flujo de aire es ajustado para aluminio, por lo que otros elementos con densidades mayores (metales pesados) se separan y se retiran como impurezas, o bien mediante otro equipo o método de separación de metales pesados conocido en el arte;
En una modalidad de la presente invención, los materiales gruesos y los materiales delgados son procesados en la presente etapa a) de manera separada o bien en líneas de procesamiento diferentes, de tal forma que entran a la etapa b) para ser procesados por separado o en líneas de procesamiento diferente.
El producto de la etapa de molienda y remoción de impurezas comprende chatarra de aluminio fragmentada en un tamaño uniforme en un rango de entre 10mm a 100mm, hasta un 99% libre de impurezas tales como fierro, plomo, cobre, zinc, madera, plástico, papel, etc.
La chatarra de aluminio fragmentada se transfiere a la siguiente etapa del proceso por cualquier medio conocido, como por ejemplo bandas transportadoras, idealmente de manera continua o hasta que la siguiente etapa pueda procesarla.
El tamaño de materia prima que entra a la subetapa I depende de la capacidad del aparato de molienda que se utilice (es decir, puede tener cualquier tamaño), siempre y cuando dicho aparato de molienda utilizado en la subetapa I pueda producir trozos de entre 100mm a 300mm. b) Etapa de deslacado
Mucha de la chatarra de aluminio contiene de 3% a 4% de residuos orgánicos (pintura, laca, etc.) como por ejemplo los envases de bebidas, perfiles para construcción o laminas utilizadas para transporte, por lo que la chatarra de aluminio obtenida en la etapa de molienda y remoción de impurezas se somete a un proceso de remoción que se denomina deslacado el cual consiste en calentar la chatarra de aluminio fragmentada (someterla a un proceso térmico) en un horno hasta que se desprendan estos materiales orgánicos en forma de gases, típicamente a una temperatura de entre 400 s C a 550 s C.
En una modalidad preferida, el proceso de deslacado se realiza utilizando un sistema denominado IDEX® el cual está diseñado para someter la chatarra de aluminio a un proceso térmico para eliminar los contaminantes orgánicos volátiles (pintura, lacas, aceites) e inorgánicos (agua) de una amplia gama de chatarras de aluminio mediante un proceso térmico continuo.
De conformidad con lo descrito en la etapa a), los materiales gruesos y los materiales delgados que salen por separado de la etapa a) se procesan también por separado en la presente etapa b) pudiendo procesarse en dos líneas de procesamiento por separado.
De conformidad con lo anterior, utilizando el sistema IDEX® de deslacado, la temperatura se ajusta entre 500°C y 550°C a 30 rpm en el kiln giratorio para el grupo de materias primas gruesas y para el grupo de materias primas delgadas la temperatura se ajusta entre 400°C y 500°C a 20 rpm en el kiln giratorio. El material sale del proceso térmico a una temperatura de entre 400 s C a 550 s C. La razón de esto es que el grosor de la materia prima no se modifica después de las subetapas de molienda primaria y secundaria.
No obstante, el deslacado puede efectuarse en cualquier otro horno u equipo de deslacado adecuado que cuente con una zona de calentamiento en donde se pueda llevar a cabo el proceso térmico a temperaturas adecuadas para cualquier tipo de materia prima.
Debido a que la siguiente etapa comprende fusión, ya no hay necesidad de separar los materiales gruesos y delgados, aunque en otras modalidades de la invención se pueden seguir procesando por separado en líneas de procesamiento diferentes.
El producto de la etapa de deslacado comprende chatarra de aluminio sin ningún contenido de residuos orgánicos (0%) la cual se transfiere a la siguiente etapa del proceso por cualquier medio conocido como por ejemplo bandas transportadoras, idealmente de manera continua o hasta que la siguiente etapa está lista para procesar la chatarra de aluminio. c) Etapa de fusión La chatarra de aluminio obtenida en la etapa de deslacado se somete a un proceso de fusión continuo en ausencia de aire. El proceso de fusión se lleva a cabo en un horno fusor que cuente con un sistema tipo Vortex que forma un remolino de aluminio fundido (vortex well) a una temperatura de entre 700°C y 750°C, en donde la chatarra de aluminio se sumerge en el baño de aluminio para que se funda, evitando el contacto con el aire, reduciéndose al máximo la oxidación del metal. En una modalidad preferida, el horno fusor tipo Vortex tiene una capacidad de 125 toneladas y se mantiene a una temperatura de entre 720 s C y 750 s C. Durante el proceso de fusión se generan subproductos de aluminio que en su mayoría son óxidos en la superficie del aluminio líquido, dicho subproducto se retira del horno para limpieza superficial. El material fundido en estado líquido se transfiere mediante una bomba de grafito a la siguiente etapa del proceso de la presente invención por cualquier medio conocido, por ejemplo, por medio de canales con control de flujo, manteniendo un flujo continuo de material, hasta llenar el horno holding de la siguiente etapa; d) Etapa de ajuste de composición y refinación.
El aluminio fundido producido en la etapa de fusión se transfiere por ejemplo por medio de canales con control de flujo, manteniendo un flujo continuo de material a uno o más hornos mantenedores de aluminio en donde el aluminio se mantiene una temperatura de entre 700 s C a 760 s C.
En dichos hornos mantenedores se realiza el proceso de ajuste de composición química (aleación) de acuerdo con cualquier especificación que requiera un cliente final, lo cual se logra agregando elementos de adición al aluminio fundido. Adicionalmente se realiza la refinación del aluminio.
El ajuste de composición y refinación se realiza de la siguiente manera:
I. transferir el aluminio fundido a uno o más hornos mantenedores; y para cada horno mantenedor:
II. Se toma una o más muestras de aluminio del uno o más hornos mantenedores utilizando cualquier medio adecuado como por ejemplo mediante una cuchara;
III. Se analiza el contenido de metal de dichas una o más muestras utilizando cualquier método conocido para determinar específicamente cuales son los metales presentes en la una o más muestras y la cantidad de elementos de adición a agregar, los cuales son seleccionados del grupo que comprende, pero sin limitarse a: silicio, cobre, magnesio, manganeso, zinc, titanio. Obviamente durante una toma inicial de la una o más muestras, el contenido de aluminio será preponderante:
IV. Se agregan al aluminio fundido los elementos de adición que así se requieran de acuerdo con los resultados del análisis para el cumplimiento de la especificación de producto solicitada por el cliente.
V. Realizar la refinación y limpieza de metal mediante cualquier método conocido, lo cual comprende generalmente retirar cualquier subproducto presente en la superficie del aluminio líquido (que comprende material indeseable) y retirándolo del horno mantenedor utilizando cualquier instrumento adecuado para tal fin, como por ejemplo una cuchara.
VI. Repetir las subetapas II a VI hasta obtener la especificación solicitada. Vil. Liberar el material fundido a la siguiente etapa del método.
VIII. Repetir las etapas i a VIII
En dichos hornos mantenedores también se realizan los procesos de refinación y limpieza de metal retirando cualquier subproducto presente en la superficie del aluminio líquido y retirándolo del horno por la puerta.
El producto de la etapa de ajuste de composición comprende aluminio fundido líquido refinado con su composición química ajustada de conformidad con especificaciones predefinidas por un cliente.
En una modalidad preferida del proceso de la presente invención, se cuenta con cuatro hornos mantenedores con capacidad de 25 toneladas cada uno.
Así mismo, en dicha modalidad preferida, se cuenta con al menos dos hornos mantenedores para optimizar el vaciado de los hornos a las siguientes etapas del proceso, que comprende filtrado y colada continua ya que mientras un horno mantenedor está vaciando, otro está en proceso de refinación y ajuste de aleación. Por lo tanto, en otras modalidades preferentemente, se deben tener una cantidad de hornos mantenedores tal que permita en todo momento tener un horno mantenedor listo para ser vaciado a la siguiente etapa del proceso de tal manera que se tenga la capacidad de proporcionar de manera continua aluminio fundido refinado con su composición química ajustada.
El aluminio fundido en estado líquido se trasfiere a la siguiente etapa de filtrado inclinando el horno (basculándolo) o por cualquier medio conocido, como por ejemplo canales con control de flujo. e) Etapa de filtrado
El aluminio fundido que sale de la etapa de ajuste de composición y refinación es conducido a una caja de filtración en donde se realiza un filtrado por medio de un filtro cerámico con entre 20 a 50 PPI (poros por pulgada cuadrada), en donde dicho filtrado retiene ya sea inclusión, partículas inter metálicas o cualquier material adicional que estuviera presente en el aluminio fundido.
El aluminio filtrado que sale de la caja de filtración es conducido a la siguiente etapa de colado continuo mediante cualquier medio conocido, como por ejemplo canales con control de flujo, idealmente de manera continua o hasta que la siguiente etapa esté lista para procesar el aluminio fundido. f) Etapa de colada continua
El aluminio filtrado que sale de la etapa anterior se conduce y deposita de manera continua mediante cualquier método o medios conocidos (por ejemplo, mediante canales con control de flujo), en una máquina de colado continuo de lingotes, la cual forma lingotes de aluminio de forma regular, preferentemente con superficie superior e inferior planas, y los enfría mediante chorros de agua a presión. Se puede utilizar cualquier método o máquina de colado conocida o disponible.
En una modalidad preferida, el metal líquido se solidifica utilizando agua a presión. Una vez solidificado el aluminio formado una barra la cual pasa a una sección donde se identifica y se corta con sistema tipo guillotina para obtener un lingote de 10 Kgs cada uno aproximadamente, una vez que los lingotes están cortados a una temperatura entre 350°C y 450°C se transporta hasta un túnel de enfriamiento donde se enfrían los lingotes hasta 60°C El producto de la etapa de colado continuo comprende lingotes de aluminio refinado, con composición ajustada, libres de óxido, de tamaño y forma regular que los hace fáciles de estibar, listos para su embarque.
Durante las subetapas de I. molienda primaria y II. molienda secundaria de la etapa de a) molienda y remoción de impurezas, se generan una señe de subproductos que son retirados en las subetapas II y III y los cuales se describen a continuación:
En la modalidad preferida, los aparatos utilizados en las subetapas de I. molienda primaria y II. molienda secundaria cuentan con sistemas de captación de polvos con trece puntos de colección disponibles comercialmente, para evitar emisión de polvos a la atmósfera.
En dicha modalidad preferida, dichos equipos de captación de polvos comprenden: un colector de bolsas filtro Tipo Pule Jef. ; el colector tendrá una configuración de 3 a 4 tolvas, con una válvula rotatoria tipo air lock para la descarga de material en cada tolva; se cuenta con 2 Ciclones para la separación de basura y materiales de mayor tamaño (que no son polvos), este sistema tiene una capacidad nominal de 870 bolsas, tiene un extractor de acoplamiento directo, arreglo 8 con construcción anti chispa tipo C, que es instalado en el lado limpio de un colector con descarga BAU, para conectar una chimenea soportada por sí misma en piso.
En otras modalidades se puede utilizar cualquier otro método o sistema para la captación de polvo disponible comercialmente.
Gracias al uso de aparatos de molienda equipados con cuchillas de corte en las subetapas I y II, se reduce la generación de polvos y por lo tanto la merma de material, comparado con otros sistemas de molienda, como por ejemplo molinos de martillo. En la etapa de b) deslacado, es muy importante que en el proceso utilizado (IDEX®) no entre oxígeno para evitar combustión dentro del equipo en donde se lleve a cabo el proceso.
Durante el proceso de deslacado se obtienen gases que se desprenden de los orgánicos presentes en la materia prima los cuales, en una modalidad preferida del proceso de la presente invención, se conducen a un equipo denominado “after burner” en donde se aprovechan estos gases como combustible para calentar los gases necesarios para el sistema de calentamiento del equipo en donde se realiza el deslacado. Cabe aclarar que el sistema de aprovechamiento de gases comprende equipos disponibles comercialmente.
De esta manera, los gases producidos en la etapa de deslacado, se utilizan como combustibles en el mismo equipo de deslacado, lo que ayuda a tener un proceso autosuficiente en donde se reduce el consumo de gas natural. Idealmente, el equipo de deslacado utilizado en la etapa b) debe contar con un incinerador de alta temperatura para asegurar que no se emitirán elementos contaminantes o dañinos para el medio ambiente.
Durante la etapa de b) deslacado, se generan los siguientes subproductos:
Como la chatarra que sale de la etapa b) de deslacado se encuentra a una temperatura de entre 350 s C a 500 s C, se logra que se consuma menos energía en la etapa c) de fusión al alimentarse material precalentado al horno fusor. Por ello, es importante que los equipos de deslacado y el horno fusor se encuentren cerca el uno del otro, para que la chatarra precalentada se enfríe de manera considerable (por ejemplo, a menos de 300 s C).
Durante la etapa c) de fusión, en el horno fusor se generan subproductos de aluminio que en su mayoría son óxidos en la superficie del aluminio líquido, dicho subproducto se retira del horno para limpieza superficial utilizando técnicas y medios conocidos. Esta práctica se realiza para asegurar la calidad del producto terminado. Durante el proceso de c) fusión se generan específicamente los siguientes subproductos:
En la etapa d) composición y refinación, se generan los siguientes subproductos:
En la modalidad preferida de la invención, las etapas b), c) y d) comprenden adicionalmente subetapas de captación y filtrado de humos y polvos mediante métodos y sistemas conocidos o disponibles comercialmente, ya que los equipos de deslacado, horno fusor y hornos mantenedores cada uno cuenta con sistemas anticontaminantes para la captación y filtrado de humos. Adicionalmente los sistemas anticontaminantes cuentan con filtros que tienen aditivos (cal y carbón activo) para evitar cualquier tipo de emisión a la atmosfera.
En dicha modalidad preferida, el horno fusor cuenta con un equipo de control de emisiones a la atmósfera que comprende: una caja de filtro de mangas calorifugada con filtro tipo de cassette con bolsas planas y sistema de limpieza de flujo inverso de baja presión para aspiración y tratamiento del 100% de los gases generados, teniendo 6 puntos de succión durante el proceso de fusión. La superficie de filtrado es de 3360/3172 m 2 , con 2240 bolsas filtrantes, con un ventilador de extracción que tiene un caudal total de 165.000 Am3/hr y un motor de 2 x 132 kW a 1800 rpm y 440 V. Cuenta con un sistema de dosificación con silo almacén, dosificación y el transporte neumático de t aditivos mix de Ca (OH)2 y Carbón Activado de 7 a 14 l/h.
Todos los subproductos (1 a 10) que se generan el proceso de la presente invención se pueden someter a una etapa recuperación en una línea de recuperación utilizando hornos rotatorios, mediante procesos ya conocidos. Mediante estos procesos se recuperarán entre un 30% y 40% de aluminio de todos los subproductos. Idealmente, el flujo de materia entre una etapa a otra del proceso para la recuperación de aluminio de la presente invención se da de manera continua, no obstante, el flujo de material se puede interrumpir entre una etapa a otra dependiendo de la cantidad de material y la capacidad de procesamiento del equipo que se utilice en cada etapa, siempre y cuando la última etapa f) de colada se lleve a cabo de manera continua. Los expertos en el ramo pueden sugerir ajustes en cada etapa del proceso de la presente invención con el fin de que la última etapa f) de colada se lleve de manera continua.
En la etapa de fusión, se podría utilizar otro método de fusión, no obstante, dicho método de fusión debe estar preparado para fundir y proporcionar aluminio fundido de manera continua, contar con equipos anticontaminantes y garantizar un máximo aprovechamiento del aluminio: una merma de menos del 5%, es decir, Obtener un 95% de aluminio.
Finalmente, la totalidad del método puede realizarse de manera simultánea en dos o más líneas de procesamiento paralelas.
Ventajas específicas del método de la presente invención respecto a métodos conocidos de reciclaje de aluminio.
• Se incrementa hasta un 10 % el aprovechamiento del aluminio.
• Se reduce el consumo de gas natural.
• Se reduce la huella de carbón en general.
• Se mantienen estándares de emisiones y control de contaminantes más reducidos.
• Se evita la emisión de dioxinas y furanos gracias a los sistemas y equipos que están incorporados durante el proceso.
• Se reduce el consumo de sales y fundentes que luego se convierten en residuos.
• Se reduce la generación de residuos que se envían a centros de confinamiento.
Deberá finalmente entenderse que el proceso para el reciclaje de aluminio de la presente invención no se limita a la modalidad descrita anteriormente y que los expertos en el ramo quedarán capacitados, por las enseñanzas que aquí se establecen, para efectuar cambios en el proceso para el reciclaje de aluminio de la presente invención, cuyo alcance quedará establecido exclusivamente por las siguientes reivindicaciones.