DOCUMENTOS DE REFERENCIA DE LAS MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES
BREF
METALURGIA FÉRREA paso a paso
CONTENIDO Introducción ....................................................................................................................... 17
Estructura del BREF ............................................................................................................. 18
A.- Conformación en frío y en caliente ................................................................................. 19
A.1.- Laminación en caliente ............................................................................................ 20
A.1.1.- Descripción del proceso .................................................................................... 21
A.1.2.- Productos elaborados ....................................................................................... 22
A.1.3.- Principales problemas ambientales ................................................................... 23
A.1.4.- Técnicas para la determinación de las Mtd ........................................................ 25
A.1.4.1.- Almacenamiento y manipulación de materias primas y auxiliares .................... 25
A.1.4.2.- Rectificación superficial y acondicionamiento del material de entrada ............ 25
A.1.4.3.- Hornos de recalentar y de tratamiento térmico ................................................ 27
A.1.4.4.- Descascarillado ................................................................................................... 34
A.1.4.5.- Bordeado ............................................................................................................ 34
A.1.4.6.- Desbaste ............................................................................................................. 35
1
A.1.4.7.- Transporte del material laminado del tren desbastador al tren de acabado ...................................................................................................... 35
A. 1.4.8.- Laminación......................................................................................................... 37
A.1.4. 9.- Líneas de refrigeración ...................................................................................... 41
A.1.4.10.- Producción subsiguiente de láminas ................................................................ 41
A.1.4.11.- Taller de laminación ......................................................................................... 41
A.1.4.12.- Tratamiento de aguas ....................................................................................... 41
A.1.4.13.- Tratamiento y reciclaje de residuos y subproductos ....................................... 42
A.1.5.- Mejores técnicas disponibles............................................................................. 44
A.1.5.1.- Para almacenamiento y manipulación de materias primas y auxiliares ............ 44
A.1.5.2.- Para la rectificación superficial y acondicionamiento del material de entrada ........................................................................................................ 44
A.1.5.3.- Para el descostrado mecánico: ........................................................................... 44
A.1.5.4.- Para el desbaste: ................................................................................................ 44
A.1.5.5.- Para el tratamiento térmico en los hornos: ....................................................... 45
A.1.5.6.- Para el descascarillado: ...................................................................................... 45
A.1.5.7.- Para el transporte del material laminado: ......................................................... 45
A.1.5.8.- Para el tren de acabado ...................................................................................... 45
2
A.1.5.9.- Para el aplanado y soldadura ............................................................................. 46
A.1.5.10.- Para la refrigeración: ........................................................................................ 46
A.1.5.11.- En general: ........................................................................................................ 46
A.1.6.- Técnicas emergentes ......................................................................................... 47
A.1.6.1.- Para descostrado y desbaste .............................................................................. 47
A.1.6.2.- Para el horno de recalentar ................................................................................ 47
A.1.6.3.- Para el descascarillado ....................................................................................... 47
A.1.6.4.- Para la laminación en caliente y tratamiento de agua ....................................... 48
A.2.- Laminación en frío ................................................................................................... 49
A.2.1.- Descripción del proceso .................................................................................... 50
A.2.2.- Productos elaborados ....................................................................................... 51
A.2.3.- Principales problemas ambientales ................................................................... 52
A.2.4.- Técnicas para la determinación de las Mtd ........................................................ 53
A.2.4.1.- Almacenamiento y manipulación de materias primas y auxiliares .................... 53
A.2.4.2.- Decapado ............................................................................................................ 53
A.2.4.3.- Laminación.......................................................................................................... 61
3
A.2.4.4.- Recocido ............................................................................................................. 64
A.2.4.5.- Revenido ............................................................................................................. 66
A.2.4.6.- Acabado .............................................................................................................. 67
A.2.4.7.- Taller de rodillos ................................................................................................. 68
A.2.5.- Mejores técnicas disponibles............................................................................. 69
A.2.5.1.- Para Desbobinado .............................................................................................. 69
A.2.5.2.- Para decapado .................................................................................................... 69
A.2.5.3.- Para el decapado con HCl ................................................................................... 69
A.2.5.4.- Para el decapado con H2SO4 ............................................................................... 70
A.2.5.4.- Para el decapado con mezcla de ácidos ............................................................. 70
A.2.5.5.- Para las emisiones atmosféricas de los tanques de decapado .......................... 70
A.2.5.6.- Para el decapado con mezcla de ácidos de acero inoxidable ............................ 70
A.2.5.7.- Para el calentamiento de ácidos ........................................................................ 70
A.2.5.8.- Para la minimización del agua residual ácida ..................................................... 71
A.2.5.9.- Para los sistemas de emulsión............................................................................ 71
A.2.5.10.- Para la laminación y el revenido....................................................................... 71
4
A.2.5.11.- Para el desengrase............................................................................................ 71
A.2.5.12.- Para los hornos de recocido ............................................................................. 72
A.2.5.13.- Para el acabado ................................................................................................ 72
A.2.5.14.- Para el aplanado y soldadura ........................................................................... 72
A.2.5.15.- Para la refrigeración ......................................................................................... 72
A.1.5.11.- En general ......................................................................................................... 72
A.2.6.- Técnicas emergentes ......................................................................................... 73
A.2.6.1.- Para decapado .................................................................................................... 73
A.3.- Trefilado ................................................................................................................. 74
A.3.1.- Descripción del proceso .................................................................................... 75
A.3.2.- Productos elaborados ....................................................................................... 76
A.3.3.- Principales problemas ambientales ................................................................... 77
A.3.4.- Técnicas para la determinación de las Mtd ........................................................ 78
A.3.4.1.- Almacenamiento y manipulación de las materias primas y auxiliares .............. 78
A.3.4.2.- Descascarillado mecánico................................................................................... 78
A.3.4.3.- Descascarillado químico / decapado del alambron............................................ 79
5
A.3.4.4.- Descascarillado por granallado: separación de la cascarilla y del medio de granallado ...................................................................................................... 81
A.3.4.5.- Trefilado seco ..................................................................................................... 82
A.3.4.6.- Trefilado húmedo ............................................................................................... 82
A.3.4.7.- Recocido discontinuo de alambre ...................................................................... 83
A.3.4.8.- Recocido continuo (en línea) de alambre de bajo contenido en carbono ......... 84
A.3.4.9.- Recocido continuo (en línea) de alambre de acero inoxidable .......................... 85
A.3.4.10.- Temple patenting ............................................................................................. 85
A.3.4.11.- Temple en aceite .............................................................................................. 86
A.3.4.12.- Tratamiento térmico del alambre (distintos procesos).................................... 86
A.3.4.13.- Decapado en línea ............................................................................................ 86
A.3.5.- Mejores técnicas disponibles............................................................................. 87
A.3.5.1.- Para Decapado en discontinuo ........................................................................... 87
A.3.5.2.- Para consumo de ácido ...................................................................................... 87
A.3.5.3.- Para el trefilado en seco ..................................................................................... 87
A.3.5.4.- Para el trefilado seco y húmedo ......................................................................... 88
A.3.5.5.- Para los hornos ................................................................................................... 88
6
A.3.5.6.- Para el recocido continuo de alambre de bajo contenido en carbono y temple patenting ............................................................................................. 88
A.3.6.7.- Para las líneas de temple en aceite .................................................................... 88
A.3.6.- Técnicas emergentes ......................................................................................... 89
A.3.6.1.- Para la regeneración de ácidos........................................................................... 89
B.- Líneas de recubrimiento en continuo por inmersión en caliente ...................................... 90
B.1.- Descripción del proceso ........................................................................................... 91
B.2.- Productos elaborados .............................................................................................. 92
B.3.- Principales problemas ambientales .......................................................................... 93
B.4.- Técnicas para la determinación de las Mtd ............................................................... 94
B.4.1.- Galvanización de lámina .................................................................................... 95
B.4.1.1.- Consejos generales para toda la planta .............................................................. 95
B.4.1.2.- Decapado de lámina de acero ............................................................................ 95
B.4.1.3.- Desengrase ......................................................................................................... 95
B.4.1.4.- Tratamiento térmico........................................................................................... 98
B.4.1.5.- Recubrimiento por inmersión en caliente (galvanización) ................................. 99
B.4.1.6.- Galvano-Recocido ............................................................................................... 99
7
B.4.1.7.- Postratamientos ............................................................................................... 100
B.4.1.8.- Acabado ............................................................................................................ 102
B.4.1.9.- Tratamiento de aguas residuales...................................................................... 102
B.4.1.10.- Sistemas de refrigeración por agua ................................................................ 103
B.4.2.- Aluminización y recubrimiento con plomo-estaño (terne) ................................ 104
B.4.2.1.- Niquelado ......................................................................................................... 104
B.4.2.2.- Recubrimiento por inmersión en caliente ........................................................ 104
B.4.3.- Recubrimiento en caliente de alambre (galvanización) ..................................... 105
B.4.3.1.- Decapado en continuo de alambre .................................................................. 105
B.4.3.2.- Mordentado...................................................................................................... 107
B.4.3.3.- Recubrimiento en caliente (galvanización)....................................................... 107
B.5.- Mejores técnicas disponibles ................................................................................. 109
B.5.1.- Galvanización de lámina .................................................................................. 109
B.5.1.1.- Desengrase ....................................................................................................... 109
B.5.1.2.- Hornos de tratamiento térmico........................................................................ 109
B.5.1.3.- Recubrimiento en caliente................................................................................ 110
8
B.5.1.4.- Galvano-recocido .............................................................................................. 110
B.5.1.5.- Engrase ............................................................................................................. 110
B.5.1.6.- Fosfatado y pasivación/cromado...................................................................... 110
B.5.1.7.- Refrigeración..................................................................................................... 111
B.5.1.8.- Tratamiento de aguas residuales...................................................................... 111
B.5.2.- Aluminización de láminas ................................................................................ 111
B.5.3.- Recubrimiento de láminas con plomo-estaño .................................................. 111
B.5.3.1.- Tanques de decapado ....................................................................................... 111
B.5.3.2.- Niquelado ......................................................................................................... 111
B.5.3.3.- Recubrimiento por inmersión en caliente ........................................................ 111
B.5.3.4.- Pasivación ......................................................................................................... 112
B.5.3.5.- Engrase ............................................................................................................. 112
B.5.3.6.- Efluentes de proceso ........................................................................................ 112
B.5.4.- Recubrimiento de alambre .............................................................................. 112
B.5.4.1.- Decapado continuo........................................................................................... 112
B.5.4.2.- Consumo de agua ............................................................................................. 112
9
B.5.4.3.- Mordentado...................................................................................................... 113
B.5.4.4.- Recubrimiento en caliente................................................................................ 113
B.5.4.5.- Refrigeración..................................................................................................... 113
B.6.- Técnicas emergentes ............................................................................................. 114
B.6.1.- Recubrimiento de chapa.................................................................................. 114
B.6.2.- Recubrimiento de alambre .............................................................................. 114
C.- Galvanización general .................................................................................................. 115
C.1.- Descripción del proceso ......................................................................................... 116
C.2.- Productos elaborados ............................................................................................ 117
C.3.- Principales problemas ambientales ........................................................................ 118
C.4.- Técnicas para la determinación de las Mtd ............................................................. 119
C.4.1.- Almacenamiento y manipulación de materias primas y auxiliares..................... 119
C.4.2.- Desengrase ..................................................................................................... 119
C.4.2.1.- Minimización del uso de aceite y grasa ............................................................ 119
C.4.2.2.- Gestión optimizada del baño ............................................................................ 119
C.4.2.3.- Mantenimiento y limpieza de los baños de desengrase .................................. 120
10
C.4.2.4.- Desengrase biológico ........................................................................................ 120
C.4.2.5.- Utilización de los lodos y concentrados con aceite .......................................... 120
C.4.2.6.- Reducción de la transferencia a los baños de decapado.................................. 121
C.4.3.- Decapado y descincado ................................................................................... 121
C.4.3.1.- Gestión y control optimizado del baño ............................................................ 121
C.4.3.2.- Minimización de la solución de decapado agotado mediante el uso de inhibidores de decapado .................................................................................. 121
C.4.3.3.- Decapado activado ........................................................................................... 122
C.4.3.4.- Recuperación de HCl del baño de decapado consumido ................................. 122
C.4.3.5.- Regeneración externa del baño de decapado con HCl ..................................... 122
C.4.3.7.- Reducción de la relación entre zinc y hierro .................................................... 123
C.4.3.8.- Recuperación de la solución de decapado mixta consumida mediante extracción con disolvente .................................................................................. 123
C.4.3.9.- Reutilización de las soluciones de decapado mixtas agotadas......................... 123
C.4.3.10.- Tratamiento del ácido residual por neutralización......................................... 124
C.4.3.11.- Rango operativo del baño ácido ..................................................................... 124
C.4.3.12.- Captura y precipitación de las emisiones del decapado ................................ 125
11
C.4.3.13.- Sección de pretratamiento cubierta (desengrase/decapado) / extracción de aire y precipitación.................................................................... 125
C.4.4.- Enjuague ......................................................................................................... 125
C.4.4.1.- Instalación del baño de enjuague / tanque de enjuague estático ................... 125
C.4.4.2.- Enjuague en cascada......................................................................................... 126
C.4.5.- Mordentado ................................................................................................... 126
C.4.5.1.- Mantenimiento del baño .................................................................................. 126
C.4.5.2.- Eliminación de hierro de los baños de mordentado mediante aireación y precipitación del hierro .................................................................................... 126
C.4.5.3.- Eliminación del hierro de los baños de mordentado mediante oxidación con H2O2............................................................................................................ 127
C.4.5.4.- Renovación del hierro de los baños de mordentado mediante oxidación electrolítica ..................................................................................................................... 127
C.4.5.5.- Eliminación del hierro de los baños de mordentado mediante columnas de intercambio.................................................................................................. 128
C.4.5.6.- Reutilización / regeneración (externa) de los baños de mordentado agotados ............................................................................................................ 128
C.4.6.- Inmersión en Zinc fundido ............................................................................... 128
C.4.6.1.- Crisoles de galvanización cubiertos .................................................................. 128
C.4.6.2.- Extracción por el borde en las calderas de galvanización ................................ 129
12
C.4.6.3.- Agente de mordentado con bajo nivel de humo .............................................. 129
C.4.6.4.- Reutilización del polvo de los filtros ................................................................. 129
C.4.6.5.- Reducción de la generación de matas .............................................................. 130
C.4.6.6.- Reducción de las salpicaduras .......................................................................... 130
C.4.6.7.- Reutilización de las cenizas de zinc................................................................... 130
C.4.6.8.- Recuperación de calor del calentamiento del crisol de galvanización ............. 131
C.4.6.9.- Eficacia del calentamiento del horno ............................................................... 131
C.4.6.10.- Captura / Tratamiento de emisiones del acabado de tubos .......................... 131
C.5.- Mejores Técnicas Disponibles ................................................................................ 132
C.5.1.- Desengrase ..................................................................................................... 132
C.5.2.- Decapado y descincado ................................................................................... 132
C.5.3.- Decapado con HCl ........................................................................................... 132
C.5.4.- Enjuague ......................................................................................................... 133
C.5.5.- Mordentado ................................................................................................... 133
C.5.6.- Inmersión de Zinc ............................................................................................ 133
C.5.7.- Residuos que contengan Zinc........................................................................... 134
13
C.6.- Técnicas emergentes ............................................................................................. 135
D. técnicas comunes a varios subsectores .......................................................................... 136
D.1.- Hornos: eficacia térmica ........................................................................................ 137
D.1.1.- Quemadores regenerativos ............................................................................. 137
D.1.2.- Recuperadores y quemadores recuperativos ................................................... 137
D.2.- Hornos: Medidas de reducción de NOx ................................................................... 138
D.2.1.- Quemadores de bajo nivel de NOx .................................................................. 138
D.2.2.- Limitación de las temperaturas de precalentamiento del aire .......................... 138
D.2.3.- Recirculación externa de los gases de combustión (RGC) .................................. 139
D.2.4.- Reducción catalítica selectiva (RCS) ................................................................. 139
D.2.5.- Reducción no catalítica selectiva (RNCS) .......................................................... 139
D.3.- Emulsiones de aceite ............................................................................................. 141
D.3.1.- Limpieza y reutilización de las emulsiones ....................................................... 141
D.3.2.- Tratamiento de las emulsiones consumidas / separación de emulsiones .......... 141
D.3.3.- Extracción de la niebla de aceite / vapores de emulsión y aceite ...................... 141
D.4.- Desengrase alcalino............................................................................................... 142
14
D.4.1.- Aplicación de cascadas en los baños de desengrase ......................................... 142
D.4.2.- Predesengrase con agua caliente ..................................................................... 142
D.4.3.- Mantenimiento y limpieza de los baños de desengrase .................................... 142
D.4.4.- Tratamiento del baño desengrasante consumido ............................................. 142
D.4.5.- Tratamiento del agua residual alcalina ............................................................ 142
D.4.6.- Recogida y Tratamiento de los vapores de desengrase ..................................... 142
D.5.- Decapado.............................................................................................................. 143
D.5.1.- Baño de decapado abierto .............................................................................. 143
D.5.2.- Control / extracción de emisiones de decapado ............................................... 143
D.5.3.- Técnicas de precipitación para gases ácidos, vapores y aerosoles del decapado (y regeneración del ácido) ............................................................... 143
D.5.4.- Decapado Copn ácido clorhídrico .................................................................... 144
D.5.5.- Decapado con ácido sulfúrico .......................................................................... 144
D.5.6.- Decapado electrolítico .................................................................................... 144
D.5.7.- Decapado con mezcla de ácidos ...................................................................... 144
D.5.8.- Medidas de reducción de NOx para decapado con mezcla de ácidos ................. 144
D.5.9.- Recuperación del ácido libre ........................................................................... 145
15
D.5.10.- Regeneración de ácidos................................................................................. 145
D.5.11.- Tratamiento de residuos ácidos / aguas residuales ácidas .............................. 145
D.6.- Calentamiento de líquidos de proceso (ácidos, emulsiones…) ................................. 146
D.7.- Mordentado.......................................................................................................... 147
D.7.1.- Regeneración in situ de los baños de mordentado (eliminación de hierro)........ 147
D.7.2.- Reutilización externa de los baños de mordentado consumidos ....................... 147
D.8.- Enjuague ............................................................................................................... 148
D.8.1.- Uso eficiente (múltiple) del agua de enjuague ................................................. 148
D.9.- Tratamiento del agua de proceso y del agua residual ............................................. 149
D.9.1.- Tratamiento del agua de proceso con aceite y cascarilla .................................. 149
D.9.2.- Sistemas de refrigeración y tratamiento del agua de refrigeración ................... 149
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INTRODUCCIÓN
Los BREF (documentos de referencia europeos de las mejores técnicas disponibles), buscan detallar una relación de las mejores técnicas disponibles (MTD) que sirvan a los estados de la Unión Europea para la definición de los diferentes valores límites de emisión. Estos documentos no tienen valor legal y no modifican ni menoscaban las disposiciones de la Directiva, pero sirven de referencia a los estados miembros para determinar los valores límites de emisión de acuerdo a lo establecido en esta Directiva. Es importante tener en cuenta que el uso de estas técnicas no supone que podamos incumplir los valores límite establecidos, sino que estas técnicas se usan para establecer dichos valores. Nosotros podemos utilizarlas o no, siempre que cumplamos los valores límite de emisión. El BREF para la “Industria de procesos de metales férreos” fue aprobado por la Comisión el 16 de enero de 2002. Se puede acceder al documento en inglés y en castellano en las siguientes direcciones web: http://eippcb.jrc.es www.prtr-es.es
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ESTRUCTURA DEL BREF
Este documento consta de cuatro partes: A.- Conformación en caliente y en frío B.- Recubrimiento en continuo C.- Galvanización en discontinuo D.- Medidas ambientales aplicables a varios subsectores
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A.- CONFORMACIÓN EN FRÍO Y EN CALIENTE
Este apartado comprende distintos métodos de fabricación como: Laminación en caliente Laminación en frío Trefilado del acero que dan lugar a productos planos, productos largos, tubos y alambre.
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A.1.- LAMINACIÓN EN CALIENTE
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A.1.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Mediante
el
proceso
de
laminación
en
caliente,
se
busca
la
modificación del tamaño, la forma y las propiedades metalúrgicas del acero mediante la compresión repetida del metal caliente (temperatura entre 1050 y 1300 ºC) entre rodillos alimentados eléctricamente. Los procesos de laminación en caliente constan habitualmente de las siguientes etapas: acondicionamiento
del
material
de
alimentación
desbaste); calentamiento a la temperatura de laminación; descascarillado; laminación (desbaste con reducción de anchura; laminación a las dimensiones y propiedades finales; acabado (recortado, cortado en bandas, corte).
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(desbarbardo,
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A.1.2.- PRODUCTOS ELABORADOS
Productos planos
Chapas Chapa gruesa (espesor > 3mm) Chapa de metal (espesor 0,5 mm) Chapa anodizada /estañada (espesor < 0,5 mm)
Planos anchos Banda Banda ancha LC (ancho > 600 mm) Banda de acero (estrecha) (ancho < 600 mm)
Tubos Tubos sin costuras Tubos soldados
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A.1.3.- PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES Para la detección de los principales impactos ambientales que puede generar este proceso, se realiza un flujo de entrada y salida de material. Gas natural o de planta (gas de alto horno, de coke) Fuel Oil Electricidad Vapor Oxígeno
Energía
Agua
Agua de refrigeración Agua de proceso
Grasa/Aceite Aceite de laminación
Aceite
Detergentes Floculantes Biocidas Inhibidores de corrosión Refractarios
Varios
Planchones/Tochos Palanquillas/Lingotes
Producto laminado en caliente
Taller de Laminación en Caliente Rectificación superficial Acabado
Recalentado
Cascarillado
Tratamiento aguas residuales
Taller de rodillos
Emisiones a la atmósfera
Aguas residuales
Subproductos y residuos
Varios
Partículas NOx SO2 CO/CO2 COV
Sólidos en suspensión Aceite/Grasa Lodo tratamiento agua
Oxicorte, descostrado Polvo de filtro Cascarilla de horno Cascarilla/lodo de casco de laminación Chatarra de acero Refractarios
Calor residual (vapor, agua caliente) Ruido
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Del análisis de este flujo de materiales se pueden resaltar los siguientes problemas ambientales más relevantes: emisiones a la atmosfera, especialmente NOx y SOx el consumo energético de los hornos las emisiones de polvo (fugitivas) durante la manipulación de los productos, la laminación o el tratamiento mecánico superficial (desbarbado, desbaste, trenes de laminación, manipulación de bobinas) los efluentes que contienen aceites y sólidos los residuos sólidos que contienen aceite
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A.1.4.- TÉCNICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS MTD
Para valorar las posibles técnicas utilizadas para la valoración de las MTD, se analizan los diferentes procesos y su problemática ambiental.
A.1.4.1.- ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN DE MATERIAS PRIMAS Y AUXILIARES El mantenimiento preventivo puede ayudar a reducir los escapes accidentales de hidrocarburos, si bien se considera que ni siquiera aplicando medidas preventivas es posible eliminar esta contaminación del agua y de la cascarilla por hidrocarburos.
A.1.4.2.- RECTIFICACIÓN SUPERFICIAL Y ACONDICIONAMIENTO DEL MATERIAL DE ENTRADA En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Operaciones de desbarbado con limpieza del gas residual: el aire residual se limpia mediante precipitadores electrostáticos secos o húmedos o filtros de tejido. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas a la atmósfera. No es aplicable para el desbarbado manual y difícil en plantas existentes por la estructura de los edificios. Puede incrementar el consumo energético y la generación de residuos. El humo procedente del desbarbado es muy corrosivo por lo que el mantenimiento es fundamental, y si el humo es muy húmedo los filtros de bolsa pueden ser problemáticos.
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Operación de desbaste en cabina con limpieza de gas residual: el polvo generado es recogido en filtros de bolsa, y si la operación es manual se realiza en cabinas insonorizadas y totalmente cerradas. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas y el ruido. Sólo es aplicable a nuevas plantas. Puede incrementar el consumo energético y la generación de residuos. Control de calidad asistido por ordenador: se aplica para mejorar la producción en colada continua. A tener en cuenta: Reduce las emisiones y residuos al permitir un descostrado selectivo, reduce el consumo de energía, reduce la chatarra y mejora la calidad superficial. Sólo es aplicable en plantas con colada continua. Laminación de planchones en cuña: en lugar de utilizar el oxicorte los planchones en cuña se laminan bajo ajustes especiales del tren de laminación en caliente. La cuña se elimina mediante la técnica de bordeado. A tener en cuenta: Evita las emisiones y residuos generados por el oxicorte. Sólo es aplicable en plantas nuevas o en las existentes con una remodelación general.
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Corte de planchones: Se realiza un corte previo de los planchones en tiras o sopletes para evitar los planchones en cuña. A tener en cuenta: Evita los residuos y emisiones derivados de la corrección de las cuñas. Supone un consumo adicional de energía.
A.1.4.3.- HORNOS DE RECALENTAR Y DE TRATAMIENTO TÉRMICO Existen una serie de medidas generales para reducir u optimizar los consumos energéticos y bajar el nivel de emisiones. Entre ellas se destacan: Diseño del horno: tanto el diseño como el aislamiento son fundamentales para la eficiencia térmica. En el proceso de diseño debe tenerse en cuenta la incorporación de una zona de recuperación de material en el horno, uso de quemadores radiantes en el techo del horno, retorno de los gases a los quemadores, tipo de material refractario (las fibras cerámicas tienen uso restringido), estanqueidad de la instalación, puertas herméticas y compensar las marcas de deslizamiento. Recuperación del calor residual. Operación y mantenimiento: evitar las fluctuaciones de temperatura. Elección del combustible: potenciar al máximo el uso de gases de la planta. Automatización del horno / Control del horno: el uso de ordenadores de control, puede ayudar a evitar tanto el incremento de la presión (que además incrementa la seguridad), como el ajuste de la relación aire/combustible para mejorar la eficiencia. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx y el consumo energético. Aplicable a hornos de recalentar continuos.
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Diseño optimizado de las puertas de los hornos: evitar el intercambio de gases con el exterior. Sistema de quemadores regenerativos: sustitución de los quemadores tradicionales por quemadores regenerativos. A tener en cuenta: Reduce el volumen total de gases de combustión y el consumo energético. Pueden existir problemas de espacio para ponerlo en plantas existentes. No pueden usarse para quemadores de techo. Es particularmente interesante para procesos en discontinuo. Puede incrementar las emisiones de NOx (aunque la reducción del consumo energético compensa reduciendo SO2 y CO2). Recuperador y quemadores recuperativos: sustitución de los quemadores tradicionales por quemadores recuperativos. A tener en cuenta: Reduce los consumos de combustible y energía. Sólo es aplicable en plantas nuevas o en las existentes con una remodelación general. Puede incrementar las emisiones de NOx (aunque la reducción del consumo energético compensa reduciendo SO2 y CO2). Tecnología de combustión con oxígeno: sustituye el aire de combustión normal por oxígenos de calidad industrial. A tener en cuenta: Reduce los consumos de energía, la emisión de CO2, el CO y las emisiones globales de NOx (aunque su concentración sea mayor).
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Sólo es aplicable en plantas nuevas o en las existentes con una remodelación general. El uso de oxígeno puro puede suponer un riesgo para la seguridad. Quemadores de bajo nivel de NOx: combinan el diseño de bajo nivel de NOx y de precalentamiento de aire, como los quemadores regenerativos de bajo nivel de NOx. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx pero puede aumentar los consumos energéticos. Sólo es aplicable en plantas nuevas o en las existentes con una remodelación general (puede haber problemas de tamaño). Reducción catalítica selectiva (RCS): utiliza amoniaco sobre un lecho catalítico a temperaturas de 300-400 ºC. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx. El uso de amoniaco gas puede suponer riesgos y generar contaminación por escapes. Pueden incrementarse los consumos energéticos y la generación de residuos. Si se trabaja con acero puede haber problemas al no trabajar en régimen permanente. Requiere ciertos límites de temperatura y caudal volumétrico. En los quemadores regenerativos debería dividirse el lecho regenerador. El catalizador es sensible a los niveles de polvo más elevadas. En acerías integrales las trazas de metales pueden dañar el catalizador reduciendo su eficacia y vida útil.
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Reducción no catalítica selectiva: Se inyecta amoniaco en el gas de combustión. A tener en cuenta: El amoniaco gas puede ser peligroso y supone riesgo de contaminación por escapes, y podría generar sulfato amónico que se evitaría con el uso de gas natural. Reduce las emisiones de NOx. Podría verse limitado su uso a hornos de recalentar ya que precisa de una gama de temperaturas limitada (850-1.100 ºC). Recirculación externa de los gases de combustión: limita la temperatura máxima de la llama. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx. En su instalación puede haber problemas con los conductos y con la accesibilidad. Difícil de controlar en centros con gases de planta mixtos. Puede suponer un aumento del consumo de combustible. Caldera de calor perdido: el poder calorífico del gas residual se utiliza para generar vapor, que puede usarse dentro de la propia planta de laminación, para generar electricidad o para calefacción. A tener en cuenta: En las plantas existentes requiere que exista suficiente disponibilidad de espacio. Mejora el uso eficiente de la energía, reduciendo las emisiones asociadas al consumo energético y ahorra combustible.
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Diseño optimizado de las guías para reducir las marcas de deslizamiento: las marcas de las guías de deslizamiento suponen un incremento del tiempo en solera para evitar variaciones de espesor en el producto. A tener en cuenta: Se puede usar un sistema de compensación de marcas de deslizamiento, sobrecalentando las mismas. La reducción del tiempo en solera reduce el consumo energético pero el calentamiento de las marcas requiere un gran aporte energético, por lo que se debe valorar bien. Otro sistema es el diseño de las guías con ligeras desviaciones que reducen estas marcas. Sólo aplicable a instalaciones nuevas. Reducción de la pérdida de energía en el transporte de material: algunos componentes de los hornos de recalentar se refrigeran como medida de protección, con la consiguiente pérdida de energía. Esto se puede evitar con un aislamiento adecuado o reduciendo el número de soportes refrigerados. A tener en cuenta: Puede aprovecharse el mantenimiento de los refractarios para optimizar el sistema. Reduce los consumos de agua, energía y reduce las marcas de deslizamiento mejorando la calidad. Refrigeración evaporativa de las guías de horno: la refrigeración forzada de las guías puede generar vapor que se extrae del circuito para su reutilización. A tener en cuenta: Mejora la eficiencia energética. Sólo es razonable cuando hay un requisito específico de vapor.
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Precalentamiento del material de alimentación: se utiliza el calor en el gas residual para precalentar el material de alimentación. A tener en cuenta: Se reducen los consumos energéticos. Aplicable a hornos de recalentar continuos. Caja de conservación de calor / cubiertas térmicas: retienen el calor del acero como eslabón entre la fuente de material caliente y el horno. Cuando es necesario esperar antes de introducir productos semiacabados se almacenan en cajas aisladas en lugar de en depósitos abiertos. También se pueden instalar cubiertas térmicas entre el horno y el tren de laminación. A tener en cuenta: Reducen el consumo energético. Es aplicable a las plantas de colada continua con tren de laminación adyacente. Pueden existir limitaciones por la estructura de la planta y la logística operativa. Carga en caliente / laminación directa: el calor residual de los planchones de colada se utiliza cargándolos directamente en los hornos de replantar. A tener en cuenta: Sólo aplicable si la calidad de la superficie es buena y no precisa enfriamiento y desbarbado. Reduce los consumos energéticos y las emisiones. Mejora los rendimientos y calidad de los productos, al reducir el tiempo de permanencia en horno y aumentar la velocidad de producción. Reduce los residuos de descascarillado y otros procesos posteriores. Necesita buena coordinación entre la planta de acería y la de laminación. 32
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Pueden existir limitaciones por la estructura de la planta y la logística operativa. La temperatura del gas de escape puede aumentar. Moldeo de precisión / moldeo de láminas: el espesor del planchón se reduce al máximo hasta la forma requerida del producto final. Existen diversas técnicas como: producción de bandas compactas, producción de bandas en línea, moldeo en continuo de láminas finas y laminación o producción directa de bandas. A tener en cuenta: Reduce los consumos energéticos. Sólo es aplicable en plantas nuevas. Se utiliza para la producción de acero de bajo contenido en carbono, acero estructural sin alear y micro aleado de alta resistencia, acero al carbono y acero inoxidable de alta calidad. Moldeo de precisión / moldeo de perfiles en bruto: la máquina de colada continua produce un perfil en bruto en forma de H, I o doble T A tener en cuenta: Aporte reducido de energía en recalentamiento y laminación. Sólo es aplicable en plantas nuevas o en las existentes con una remodelación general.
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A.1.4.4.- DESCASCARILLADO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Seguimiento del material: el control de las entradas y salidas del material permite ajustar mejor los volúmenes de agua. A tener en cuenta: Reduce los consumos de agua y energía. Aplicable a laminadores de desbaste, acabado y chapas. Aplicable a laminación en caliente de productos planos. Uso de equipo de almacenamiento a alta presión: de esta manera se reduce la fase de arranque de las bombas de gran potencia. A tener en cuenta: Reduce los consumos de energía. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos y a los sistemas de descascarillado de los laminadores de desbaste, acabado y de planchas.
A.1.4.5.- BORDEADO La introducción de una prensa de dimensionamiento antes del desbaste, se reducen los intervalos de anchuras de la máquina de moldeo y el número de planchones en cuña, aumentando la productividad. Se reduce el consumo energético y la chatarra de recorte y cizallamiento. Es aplicable a los trenes de desbaste y de chapa con limitaciones para los laminadores existentes.
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Control de anchura automático con control de carrera corta: el bordeado se realiza a través de modelos. A tener en cuenta: Se reducen los recortes de chatarra de cabezas y colas. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos, laminadores de desbaste, acabado y de planchas. Mejora la calidad de los productos, el rendimiento y reduce los consumos de energía y las emisiones.
A.1.4.6.- DESBASTE Automatización del proceso: el uso de ordenadores permite el ajuste de la reducción de espesor por pasada. A tener en cuenta: Reduce los consumos de energía. Optimiza el número de pasadas y reduce la temperatura de descarga del horno. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos, laminadores de desbaste y de chapas.
A.1.4.7.- TRANSPORTE
DEL MATERIAL LAMINADO DEL TREN DESBASTADOR AL TREN DE
ACABADO
En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Caja de bobinas: el producto sale del desbastador y es bobinado antes de pasar al tren de acabado. A tener en cuenta:
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Reduce el consumo de energía, ya que requiere menor energía de laminación. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos y a la mesa de salida de los laminadores desbastadores. Horno de recuperación de bobinas: en los casos de interrupciones largas en la laminación minimizan las pérdidas de temperatura de las bobinas. A tener en cuenta: Reducen el consumo de energía. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos, en combinación con cajas de bobinas en trenes desbastadores. Pantallas térmicas en las mesas de transferencia: las pantallas evitan las pérdidas de temperatura en el transporte y la diferencia de temperatura entre cabeza y cola. A tener en cuenta: Reducen los consumos de energía y las pérdidas de temperatura. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos en las mesas transportadoras de rodillos entre los trenes de desbaste y de acabado. Calentamiento de los bordes de las bandas: para conseguir una temperatura constante en todo el ancho de banda. A tener en cuenta: Reduce el consumo de energía, aunque hay que valorar el aporte extra para el calentamiento de los bordes. Reduce el desgaste de los rodillos de trabajo. Aplicable a los laminadores en caliente de productos planos en las mesas de transporte entre los trenes de desbaste y de acabado.
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A. 1.4.8.- LAMINACIÓN En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Sistema de optimización del cizallamiento: mediante la utilización de cámaras de televisión en circuito cerrado y automatización de sistemas. A tener en cuenta: Reduce la chatarra tanto de cabeza como de cola. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos a la entrada de los trenes de acabado. Sistema de lubricación de los rodillos de trabajo: aplicación de aceites de laminación para reducir la fricción. A tener en cuenta: Reduce los consumos energéticos. Reduce el desgaste de los rodillos, prolongando su vida útil y reduciendo los lodos de desbaste. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos y laminadores de acabado. Puede existir contaminación del sistema de agua por los aceites de laminación. Enfriamiento forzado de las bandas entre trenes: utilizando pulverizadores o cortinas de agua. A tener en cuenta: Se suprime la formación de humos de cascarilla y óxidos. Menor velocidad de desgaste de los rodillos de trabajo y reducción de los lodos de desbaste.
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Aplicable en los laminadores en caliente de productos planos entre los trenes de acabado. Control de tensión de las bandas entre trenes: mediante el empleo de circuitos de control, habitualmente cerrados. A tener en cuenta: Se reduce la chatarra de recorte. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos en los trenes de acabado. Control de perfil y de planeidad de las bandas: producen un índice de corona de las bandas prácticamente constante. A tener en cuenta: Se reduce la chatarra. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos en los trenes laminadores de acabado y de planchas. Enfriamiento de los rodillos de trabajo: evita los daños y grietas de los rodillos. A tener en cuenta: Reduce la formación de cascarilla, menor desgaste de los rodillos y menos lodos de desbaste. Aplicable a laminadores en caliente de productos planos en trenes de desbaste, de acabado y de planchas.
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Automatización del tren de acabado – automatización básica y de procesos: mediante control computerizado. A tener en cuenta: Reduce la chatarra en las averías cortas del tren laminador. Aplicable en laminadores en caliente de productos planos en trenes de acabado. Reducción de las emisiones fugitivas / sistema de eliminación de óxido: mediante pulverizadores de agua o sistemas de extracción. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas de partículas. Aplicable en los trenes de acabado de los laminadores en caliente de productos planos. Genera aguas residuales con óxidos o residuos de filtros. Prevención de la contaminación por hidrocarburos: mediante el uso de cojinetes y juntas de cojinete en los cilindros de trabajo y cilindros de apoyo. A tener en cuenta: Reduce la contaminación por aceite del agua y la cascarilla. Es más fácilmente aplicable en plantas nuevas ya que en las existentes requiere una remodelación general. Bobinadoras hidráulicas por control de pasos: elevan los rodillos de arrollamiento automáticamente para reducir el contacto de las bandas con el rodillo. A tener en cuenta: Se reduce la cantidad de chatarra de cizallamiento.
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Aplicable a los trenes de laminación en caliente de productos planos. Laminación con control de forma / control de vista en planta: este sistema de control se corrige de forma automática. A tener en cuenta: Se reduce la cantidad de chatarra. Aplicable a los laminadores de chapa de plantas nuevas, teniendo limitaciones en las plantas existentes. Tratamiento térmico en línea (enfriamiento acelerado): mediante control del volumen de agua de enfriamiento. A tener en cuenta: Reduce el consumo de energía y de las emisiones de los hornos. Aplicable a los laminadores de chapa de plantas nuevas, teniendo limitaciones en las plantas existentes. Laminación termomecánica: se actúa sobre las propiedades de las chapas o perfiles laminados en caliente para reducir la necesidad de un tratamiento térmico posterior. A tener en cuenta: Reduce el consumo energético y las emisiones. Aplicable a laminadores de chapa y perfiles. En plantas existentes en necesario que cuenten con suficiente potencia de laminación.
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A.1.4. 9.- LÍNEAS DE REFRIGERACIÓN Bombas de agua optimizadas para flujos laminares
A.1.4.10.- PRODUCCIÓN SUBSIGUIENTE DE LÁMINAS Eliminación de polvo de la aplanadora: mediante flexión de la banda de los rodillos. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de partículas fugitivas. Aplicable a las líneas de cizallamiento y rebobinado de nuevas instalaciones de equipos de tratamiento para productos planos. Genera residuos (aunque el polvo se recicla a la producción de acero) e incrementa el consumo energético.
A.1.4.11.- TALLER DE LAMINACIÓN Prácticas operativas correctas para taller de laminación: uso de disolventes base agua o en su defecto no clorados, recogida y adecuada gestión de residuos, etc. A tener en cuenta: Reducción global del impacto ambiental.
A.1.4.12.- TRATAMIENTO DE AGUAS Reducción del consumo y de la evacuación del agua: mediante sistemas semicerrados y de circuito cerrado. A tener en cuenta:
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Reduce la cantidad de aguas contaminadas en desagüe. En plantas existentes el espacio puede ser una limitación. Aumenta el consumo de energía y agentes químicos, así como de lodos residuales. Tratamiento del agua de proceso con cascarilla y aceite: se pueden aplicar diversos tratamientos como pozos de descascarillado, tanques de sedimentación, ciclones, filtración, etc. A tener en cuenta: Reduce el vertido de contaminantes al agua. Aumentan los residuos como aceites y lodos de depuración. Tratamiento del agua de refrigeración: mediante torres de refrigeración o intercambiadores de calor. A tener en cuenta: Reducen el consumo de agua al poder reutilizar la misma. Aumenta el consumo energético. Puede ser necesaria la adición de dispersante y biocidas.
A.1.4.13.- TRATAMIENTO Y RECICLAJE DE RESIDUOS Y SUBPRODUCTOS Reciclaje interno de óxidos secos o desecados: tras separación magnética y mecánica para reutilizar los óxidos. A tener en cuenta: Reduce los residuos y aprovecha el hierro. Algunas operaciones requieren tratamientos preliminares de aglomeración.
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Tecnologías de reciclaje para cascarilla con aceite: para utilizar la cascarilla en procesaos metalúrgicos es preciso controlar el contenido en aceite. La cascarilla se puede tratar por los siguientes métodos: formación de briquetas con adición de conglomerantes, mezclado con sal y carbón, lavado con reactivos, eliminación del aceite por flotación, eliminación del aceite con temperatura, sinterización en dos capas, utilización directa en altos hornos, etc. A tener en cuenta: Se reducen los residuos y se aprovecha el hierro como materia prima. Se incrementa el consumo energético y las emisiones en los tratamientos térmicos, y el uso de aditivos y las aguas residuales en los métodos de eliminación.
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A.1.5.- MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES A.1.5.1.- PARA ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN DE MATERIAS PRIMAS Y AUXILIARES Recogida de vertidos y fugas (pozos de seguridad y desagües) Separación del aceite del agua y reutilización del aceite recuperado Tratamiento del agua en plantas separadas
A.1.5.2.- PARA
LA RECTIFICACIÓN SUPERFICIAL Y ACONDICIONAMIENTO DEL MATERIAL DE
ENTRADA
Medidas preventivas Tratamiento y reutilización del agua Reciclaje interno o venta para reciclaje de cascarilla, escoria y polvo
A.1.5.3.- PARA EL DESCOSTRADO MECÁNICO Recinto propio y captura del polvo con filtros de tejido Precipitadores electrostáticos Recogida separada de la escoria/&cascarilla del descostrado
A.1.5.4.- PARA EL DESBASTE Recintos de desbaste mecánico y en cabina
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A.1.5.5.- PARA EL TRATAMIENTO TÉRMICO EN LOS HORNOS Evitar el exceso de aire y la pérdida de energía durante la carga con medidas operativas o estructurales Elección cuidadosa del combustible Recuperación del calor en el gas residual, por precalentamiento del material de alimentación, quemadores regenerativos o recuperativos o caldera de calor perdido o refrigeración de las guías Quemadores de bajo nivel de NOX de segunda generación Limitación de la temperatura de precalentamiento del aire Reducción de las pérdidas de calor en los productos intermedios Cambio de la logística y del almacenamiento en los productos intermedios
A.1.5.6.- PARA EL DESCASCARILLADO Control de la posición del material
A.1.5.7.- PARA EL TRANSPORTE DEL MATERIAL LAMINADO Cajas de bobinas Pantallas térmicas para las barras de transferencia
A.1.5.8.- PARA EL TREN DE ACABADO Pulverizadores de agua y posterior tratamiento del agua residual
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Sistemas de extracción con tratamiento del aire extraído mediante filtros de tejido y reciclaje del polvo
A.1.5.9.- PARA EL APLANADO Y SOLDADURA Campanas de aspiración con captura posterior en filtros de tejido
A.1.5.10.- PARA LA REFRIGERACIÓN Sistemas de refrigeración independiente en circuito cerrado
A.1.5.11.- EN GENERAL Uso de circuitos cerrados con tasas de recirculación Controles periódicos y mantenimiento preventivo Uso de cojinetes y juntas de cojinete que eviten contaminación por hidrocarburos Recogida y tratamiento del agua de desagüe contaminada, separación y uso de la fracción de aceite
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A.1.6.- TÉCNICAS EMERGENTES A.1.6.1.- PARA DESCOSTRADO Y DESBASTE Mayor potencia para las máquinas de desbaste Instalaciones en línea con la planta de colada para reducir el consumo de energía mediante el desbaste de carga en caliente
A.1.6.2.- PARA EL HORNO DE RECALENTAR Quemador sin llama: sólo aporta aire Quemador ultrabajo en NOx: la llama no esta fija al quemador Inyección de agua Proceso Shell de eliminación de NOx: RCS con canalización a bajas temperaturas Proceso regenerativo con carbón activo Proceso degussa con H2O2 Proceso bio-de-NOx
A.1.6.3.- PARA EL DESCASCARILLADO Descascarillado con rotor
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A.1.6.4.- PARA LA LAMINACIÓN EN CALIENTE Y TRATAMIENTO DE AGUA Laminación sin fin Procedimiento de moldeo de bandas Reciclaje de subproductos (proceso thermocon, proceso CED, proceso DCR, proceso TRF, proceso HD…)
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A.2.- LAMINACIÓN EN FRÍO
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A.2.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
En la laminación en frío, las propiedades de los productos planos laminados en caliente se modifican mediante compresión con los rodillos sin calentamiento previo del material de entrada. Las fases del proceso son: decapado con ácidos laminación para reducción del espesor recocido o tratamiento térmico (para regenerar la estructura cristalina) laminación de temple o de efecto superficial (para obtener propiedades mecánicas, forma y rugosidad) acabado En los aceros de alta aleación (acero inoxidable) las fases varían ligeramente: recocido y decapado en caliente laminación en frío recocido o y decapado final laminación de efecto superficial acabado
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A.2.2.- PRODUCTOS ELABORADOS
Productos planos
Láminas Acero de alta aleación (espesor de 0,16 a 3 mm) Acero de baja aleación (espesor de 0,16 a 3 mm)
Banda
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A.2.3.- PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES
Energía
Gas natural o de planta Gas de planta Electricidad Vapor
Agua
Agua de refrigeración Agua de proceso
Aceite
Grasa/Aceite Aceite de laminación
Ácido
Acido clorhídrico Acido sulfúrico Mezcla de ácidos
Aceites desengrasantes Gases inertes (H2, N2) Cal, NaOH, Amoniaco, Urea Peróxido de hidrógeno Agentes floculantes Biocidas Inhibidores de corrosión
Varios
Piquelado
Laminado Recocido Templado Acabado
Regeneración ácido
Tratamiento aguas residuales
Aguas residuales
óxido de hierro, sulfato de hierro
Calor residual Ruido
Taller rodillos
Emisiones a la atmósfera
Subproductos de regeneración
Varios
Producto laminado en frío
Taller de Laminación en Frío
Bobinas / Barras laminadas en caliente
Residuo líquido
Fangos
Subproductos y Residuos
Sólidos en suspensión Aceite/Grasa
Baño agotado de piquelado Agua de enjuague ácido Baño desengrasante agotado Emulsión consumida
Baño agotado de piquelado Agua de enjuague ácido Baño desengrasante agotado Emulsión consumida Polvo de filtro Chatarra Cascarilla / Polvo de cascarilla Material de embalaje
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Partículas NOx SO2 CO/CO2 COV Aerosoles ácidos HF Aerosoles alcalinos Niebla de aceite
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A.2.4.- TÉCNICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS MTD
Para valorar las posibles técnicas utilizadas para la valoración de las MTD, se analizan los diferentes procesos y su problemática ambiental.
A.2.4.1.- ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN DE MATERIAS PRIMAS Y AUXILIARES El mantenimiento preventivo puede ayudar a reducir los escapes accidentales.
A.2.4.2.- DECAPADO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas (que coinciden con las del decapado de lámina de acero): Reducción de la carga contaminante y del volumen del agua residual: se puede llevar a cabo mediante la aplicación de diferentes procesos como reducción de la formación de hierro durante la laminación en caliente, sustitución del decapado acuoso por tratamientos mecánicos sin agua residual, regeneración de ácidos, reducción de la concentración del ácido incrementando la temperatura o mediante procesos eléctricos, reciclaje interno, regeneración de baños, calentamiento indirecto del ácido, … Reducción de la emisión de polvo en las desdobinadoras: mediante el uso de cortinas de agua, bien independientes o integradas en el proceso. A tener en cuenta: Previene las emisiones fugitivas de polvo y reduce las emisiones a la atmósfera. Incrementa el consumo energético. Genera aguas residuales y residuos (polvo de los filtros).
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Predescascarillado mecánico: granallado, aplanador de estirado, laminador de revenido o aplanador, que eliminan la mayor parte de la cascarilla de laminación en caliente. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido. Mejora la eficacia del proceso de decapado. Solo es aplicable antes del decapado inicial para el proceso de acero inoxidable. En las plantas existentes pueden existir limitaciones de espacio. Incrementa los consumos energéticos. Genera emisiones de partículas y residuos (polvo de los filtros). Al permitir reducir la temperatura de los baños de decapado se reducen las pérdidas por evaporación, por tanto baja el consumo de ácidos y los residuos ácidos. Proceso de enjuague optimizado / enjuague en cascada: reduce el agua residual y minimiza la contaminación del agua de enjuague. A tener en cuenta: Reducción del consumo de agua. Reducción del volumen de agua residual y de lodos de tratamiento de agua. Reducción del consumo de ácido. Decapado con agitación: mejoran la eficacia, la velocidad y la calidad del decapado. A tener en cuenta: Mejora la eficacia del proceso, reduciendo los consumos de energía y de ácido. En las plantas existentes suele requerir una modificación general. Mejora la calidad del proceso al ser más controlable y reducir el sobredecapado. 54
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Reduce la capacidad de regeneración del ácido. Limpieza y reutilización de la solución de ácido decapado: mediante filtración mecánica con corriente lateral. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido. Incrementa el consumo energético. Regeneración de ácido clorhídrico mediante tostación por atomización A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco. Reduce el volumen de agua residual y lodos. En las plantas existentes puede haber problemas de espacio. Genera emisiones a la atmósfera y aguas residuales con sólidos suspendidos de 2,86 g/t. Incrementa los consumos energéticos y de agua. Genera un subproducto sólido comercializable (óxido de hierro). Regeneración de ácido clorhídrico por lecho fluidizado A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco. Reduce el volumen de agua residual y de lodos. En las plantas existentes puede haber problemas de espacio.
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Planta de decapado de bandas con HCl sin efluentes: permite trabajar en plantas cerradas sin efluentes. A tener en cuenta: No hay vertidos de agua ni contaminación. En las plantas existentes puede haber problemas de espacio. Recuperación de ácido sulfúrico por cristalización A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco. Reduce el volumen de agua residual y de lodos. Aumenta el consumo energético. En las plantas existentes puede haber problemas de espacio. Se generan emisiones a la atmósfera de la recuperación. Regeneración de mezcla de ácidos mediante tostación por atomización A tener en cuenta: Se reduce el consumo de ácido fresco y el ácido nuevo a producir. Se reducen los lodos de neutralización. Incrementa los consumos de energía y agentes químicos. Genera aguas residuales que deben tratarse. Genera emisiones a la atmósfera. Genera un subproducto utilizable de mezcla de óxidos. Recuperación de mezcla de ácido (HNO3 y HF) mediante intercambio iónico A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos y el consumo de ácido fresco.
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Recuperación de mezcla de ácido (HNO3 y HF) mediante diálisis por difusión A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos y el consumo de ácido fresco. Recuperación de mezcla de ácidos por evaporación A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco al reciclar en HNO3 y el HF libres y combinados. Evita los nitratos en las aguas residuales. Elimina las emisiones de polvo. Incrementa el consumo de energía y de H2SO4. Genera sulfatos metálicos que pueden neutralizarse a hidróxidos metálicos. Predecapado electrolítico para acero de alta aleación: en tanque de electrolisis neutro con solución acuosa de sulfato sódico. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx y nitratos al reducir la carga en la mezcla de ácidos. Las emisiones a la atmósfera en las instalaciones de decapado se pueden reducir mediante lavado húmedo. En las plantas existentes va asociado a un proceso de modernización general.
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Limpieza y reutilización de la solución de decapado electrolítico: para eliminar las sales y metales insolubles del proceso de decapado. A tener en cuenta: Aumenta la vida útil de la solución electrolítica, reduciendo los residuos generados. Uso externo de la solución de ácido de decapado consumida: venta externa para regeneración o para tratamiento de aguas. Reducción de las emisiones del decapado / tanques de decapado con HCl y H2SO4 en recinto cerrado con lavado de gas de escape: en equipo cerrado o equipado con campanas. A tener en cuenta: Reduce las emisiones al aire, especialmente vapores fugitivos. Aumenta el consumo energético. Genera agua residual ácida que o bien puede usarse en el proceso o bien se neutraliza y trata. Reducción de las emisiones de decapado / mezcla de ácidos en recinto cerrado con lavado del gas de escape A tener en cuenta: Reduce las emisiones a la atmósfera especialmente los vapores ácidos fugitivos. Reduce el consumo de ácido nítrico. Reduce el volumen de aguas residuales y de los lodos de tratamiento de las mismas. En caso de inyección de H2O2 o urea en el baño de decapado el agua de lavado puede reutilizarse para relleno en los tanques de decapado.
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El lavado con hidróxido sódico produce un residuo de nitrato sódico que se desecha. Supresión del NOx del decapado con mezcla de ácidos por adición de H 2O2 o urea al baño del decapado A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx. Reduce el consumo de ácido. Incrementa el consumo de peróxido de hidrógeno. Reducción del NOx del decapado por reducción catalítica selectiva: aplicable a las emisiones del decapado con mezcla de ácidos. A tener en cuenta: Reduce hasta un 95% el NOx y, si se combina con cal, reduce también las emisiones de HF. En las plantas existentes requiere un proceso de modernización general. Reducción del NOX del decapado por reducción no catalítica selectiva A tener en cuenta: Reduce el NOx. En las plantas existentes puede requerir un proceso de modernización general. Incrementa los consumos energéticos al precisar un calentamiento del gas de escape. No se ha aplicado para decapado con mezcla de ácidos.
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Decapado de acero inoxidable sin ácido nítrico A tener en cuenta: Reduce el NOx. En las plantas existentes puede requerir un modernización general. No se ha aplicado para decapado de bandas.
proceso
de
Optimización del uso del aceite para acero de baja aleación y acero aleado: la aplicación de aceite a la chapa puede reducir el consumo global de aceite. Bombas magnéticas (acero de baja aleación y acero aleado): necesitan un flujo de agua en el collarín de estanqueidad de los cierres mecánicos. A tener en cuenta: Reduce el consumo de agua. Calentamiento del ácido mediante intercambiadores de calor: se evita la dilución del ácido. Calentamiento del ácido por combustión sumergida Tratamiento del agua residual ácida: para su reutilización es necesario un tratamiento previo mediante neutralización. A tener en cuenta: Reduce el volumen y la carga contaminante del agua. Genera gran cantidad de lodos, si bien pueden reciclarse para la producción de hierro. La neutralización puede generar grandes cantidades de sales neutras cuya extracción suele ser muy costosa económicamente.
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A.2.4.3.- LAMINACIÓN En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Laminación en continuo en lugar de laminación en convencional para acero de baja aleación y acero aleado
discontinuo
A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite. Reduce los consumos energéticos. Aplicable en instalaciones con alta capacidad de producción y con el mismo tipo de productos. En las plantas existentes precisa de una modernización general. Mejora el rendimiento y la calidad del material, reduciendo la frecuencia de cambio de los rodillos. Planta de decapado conectada con el laminador tándem A tener en cuenta: Sólo es beneficioso si las capacidades de las dos instalaciones individuales están bien equilibradas. Reduce la chatarra. En las plantas existentes suele requerir de una modernización general. Elección óptima del aceite de laminación y del sistema de emulsión: permite reducir el consumo de aceite, el aceite debe permanecer invariable largos periodos de tiempo. A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite y el residuo de emulsión residual.
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Control continuo de la calidad de la emulsión: para evitar la degradación del mismo y reducir la periodicidad de renovación de la emulsión del laminador. A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite / emulsión y por tanto la cantidad de ésta a tratar o eliminar posteriormente. Prevención de la contaminación: mediante un control regular de las juntas y los conductos que evite fugas. A tener en cuenta: Reduce el consumo de emulsión. Reduce el tratamiento y evacuación del agua residual. Optimización del uso emulsión / aceite: se debe limitar la concentración de aceite en la última caja de laminación al mínimo requerido. A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite. Limpieza y reutilización de la emulsión: mediante tanques sedimentación, separadores filtros de malla, filtros magnéticos, etc. A tener en cuenta: Reduce el consumo de emulsión nueva de laminación en frío. Reduce el volumen de agua residual.
62
de
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Tratamiento de la emulsión consumida: el aceite se elimina en una planta de separación de emulsiones. Puede ser térmico, químico, electrolítico o por ultrafiltración. A tener en cuenta: Reduce las emisiones al agua. Incrementa notablemente el consumo energético. Requiere un tratamiento del gas residual. El efluente tiene poca DQO en el tratamiento térmico pero es apreciable en el químico. En tratamiento químico se generan lodos de neutralización adicionales con contenido de aceite. En el tratamiento químico existe consumo de agentes químicos. La eficacia del tratamiento por ultrafiltración es casi del 100% independientemente del contenido en aceite de los influentes. Extracción de las emisiones de niebla de aceite y separación del aceite: se utilizan eliminadores con rellenos y platos y en algunos casos precipitadores electrostáticos. A tener en cuenta: Reduce los vapores de emulsiones con eficacia superior al 90%. Es aplicable a operaciones de laminación y desbaste de bandas. El aceite recuperado puede ser reciclado aunque suele tener problemas de calidad. Ciclos de agua de refrigeración / sistemas especiales de agua de refrigeración: recirculación del agua de los circuitos de agua de refrigeración. A tener en cuenta: Minimiza el riesgo de contaminación del agua de refrigeración. Ahorra recursos naturales y energía en el sistema de limpieza del agua de refrigeración. 63
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A.2.4.4.- RECOCIDO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Aplicación de cascadas al baño de desengrase Predesengrase con agua caliente Limpieza y reutilización de la solución desengrasante: mediante medidas como separadores magnéticos para eliminar el hierro, limpieza mecánica, adsorción de surfactantes y aceite, ultrafiltración… A tener en cuenta: Reducción del consumo de agentes químicos para nuevos baños alcalinos. Reducción del tratamiento y evacuación de agua residual. El residuo puede reutilizarse para recuperación energética. Tratamiento del baño desengrasante consumido y del residuo alcalino: mediante floculantes previa eliminación del aceite. A tener en cuenta: Reduce las emisiones especialmente de aceite al agua. Aumenta los consumos de energía y materias primas. Sistema de extracción para las instalaciones de desengrase: posteriormente se pasan por lavadores de gas. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas de los vapores de desengrase.
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Sistemas especiales de agua de refrigeración y reutilización del agua Recocido discontinuo hidrógeno/nitrógeno.
100%
con
hidrógeno:
en
sustitución
del
A tener en cuenta: Reducción del consumo energético. Recocido continuo en lugar de discontinuo A tener en cuenta: Solo es aplicable en algunas partes de la gama de productos. Precalentamiento del aire de combustión / uso regenerativos o recuperativos para el horno de recocido
de
quemadores
A tener en cuenta: Reduce el consumo de energía. Puede haber un aumento de las emisiones de NOx. Reducción de las emisiones de NOx con quemadores de bajo nivel de NOx A tener en cuenta: Reduce las emisiones de NOx.
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Precalentamiento del material de alimentación: mediante la utilización de gas residual. A tener en cuenta: Reduce los consumos de energía. Utilización del calor para el calentamiento del baño de desengrase
A.2.4.5.- REVENIDO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Optimización del sistema de emulsión: mediante el uso de pulverizadores de baja presión o por adaptación del uso de chorros de emulsión al ancho de banda. A tener en cuenta: Reduce el consumo y las emisiones de aceite. Cambio al proceso de revenido seco A tener en cuenta: No hay consumos de aceite. Genera emisiones a la atmósfera y requiere un sistema de extracción que genera residuos. Limpieza de la emulsión del laminador de revenido: suele tratarse junto con la emulsión del laminador tándem y otros residuos aceitosos. A tener en cuenta:
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Reduce las emisiones de agua. Aumenta los consumos de energía y materias primas. Reducción de la niebla de aceite y del polvo: mediante sistema de extracción con filtros húmedos o secos. También pueden usarse eliminadores mecánicos y ciclones. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de aceite.
A.2.4.6.- ACABADO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Captura y precipitación de las nieblas de aceite de la operación de engrase: mediante campanas extractoras seguidas de un eliminador de aceite y un precipitador electrostático. A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite y las emisiones fugitivas de niebla de aceite. Engrase electrostático Optimización de la pulverización de aceite A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite.
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Reducción del polvo del aplanado y la soldadura: mediante campera con campana y precipitado en filtros de tejido. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas especialmente el polvo fugitivo. Aumenta la generación de residuos y el consumo de energía. Optimización del acabado A tener en cuenta: Reducción de la chatarra.
A.2.4.7.- TALLER DE RODILLOS En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Limpieza y reutilización de la emulsión de desbaste Sistema de extracción (PRETEX/SBT) Reducción y reciclaje de la chatarra A tener en cuenta: Existen opciones de reciclaje interno de la chatarra. Un buen control de proceso ayuda a reducir las pérdidas de material.
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A.2.5.- MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES A.2.5.1.- PARA DESBOBINADO Cortinas de agua y posterior tratamiento del agua con recogida de sólidos Sistemas de extracción con tratamiento del aire mediante filtros de tejido
A.2.5.2.- PARA DECAPADO Prevención de la corrosión del almacenamiento y manipulación
acero
mediante
su
adecuado
Predescascarillado mecánico en unidad cerrada con sistema de extracción y filtros de tejido Predecapado electrolítico Optimización de las instalaciones de decapado Filtración mecánica y recirculación de los baños de decapado Recuperación del ácido libre mediante intercambio iónico con corriente lateral o electrodiálisis
A.2.5.3.- PARA EL DECAPADO CON HCl Reutilización del HCl consumido Regeneración del ácido por tostación por atomización o lecho fluidizado
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A.2.5.4.- PARA EL DECAPADO CON H2SO4 Recuperación del ácido libre mediante cristalización
A.2.5.4.- PARA EL DECAPADO CON MEZCLA DE ÁCIDOS Recuperación del acido libre mediante intercambio iónico con corriente lateral o diálisis Regeneración del ácido mediante tostación por atomización o proceso de evaporación
A.2.5.5.- PARA LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS DE LOS TANQUES DE DECAPADO Equipos cerrados o equipados con campanas extractoras
A.2.5.6.- PARA EL DECAPADO CON MEZCLA DE ÁCIDOS DE ACERO INOXIDABLE Lavados con H2O2, urea, etc. Supresión de NOx agregando H2O2 o urea al baño de decapado Reducción catalítica selectiva
A.2.5.7.- PARA EL CALENTAMIENTO DE ÁCIDOS Calentamiento indirecto combustión sumergida
mediante
70
intercambiadores
de
calor
o
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A.2.5.8.- PARA LA MINIMIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL ÁCIDA Sistemas de enjuague en cascada con reutilización interna del rebose Ajuste y mantenimiento cuidadoso del sistema Tratamiento del agua residual
A.2.5.9.- PARA LOS SISTEMAS DE EMULSIÓN Prevención de la contaminación mediante control regular de juntas, tuberías, etc. Control continuo de la calidad de la emulsión Funcionamiento de los circuitos de emulsión con limpieza y reutilización Tratamiento de la emulsión consumida para reducir el contenido de aceite
A.2.5.10.- PARA LA LAMINACIÓN Y EL REVENIDO Extracción con tratamiento del aire extraído mediante eliminadores de niebla
A.2.5.11.- PARA EL DESENGRASE Circuito de desengrase con limpieza y reutilización de la solución desengrasante Tratamiento de la solución electrolítica o ultrafiltración
desengrasante
71
mediante
separación
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Sistemas de extracción para capturar los vapores del desengrase
A.2.5.12.- PARA LOS HORNOS DE RECOCIDO Quemadores de bajo nivel de NOx Precalentamiento del aire de combustión mediante quemadores regenerativos o recuperativos Precalentamiento del material con gas residual
A.2.5.13.- PARA EL ACABADO Campanas extractoras con eliminadores de niebla o precipitadores electrostáticos Engrase electrostático
A.2.5.14.- PARA EL APLANADO Y SOLDADURA Campanas de aspiración con captura posterior en filtros de tejido
A.2.5.15.- PARA LA REFRIGERACIÓN Sistemas de refrigeración independiente en circuito cerrado
A.1.5.11.- EN GENERAL Recogida recirculación al proceso metalúrgico de los subproductos metálicos
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A.2.6.- TÉCNICAS EMERGENTES A.2.6.1.- PARA DECAPADO Predescascarillado hidroabrasivo (limpieza con ishikawaita) Predescascarillado con abrasivo ferromagnético
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A.3.- TREFILADO
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A.3.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Los alambrones se reducen de tamaño estirándolos mediante tréfilas. Las fases del proceso son: pretratamiento del alambrón (decapado mecánico o con ácido) trefilado en seco o húmedo tratamiento térmico (recocido, temple, …) acabado
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A.3.2.- PRODUCTOS ELABORADOS
Bobinas de alambre
Cable
Malla
Alambre de espinos
Tela metálica
Rejilla
Muelles
Clavos
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A.3.3.- PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES
Energía
Gas natural o de planta Electricidad Vapor
Agua
Agua de refrigeración Agua de proceso
Jabón + aditivos Emulsiones jabonosas Aceites o emulsiones
Lubricante
Acido clorhídrico Acido sulfúrico Mezcla de ácidos
Acido
Plomo Varios
Inhibidores de H2 Portador de jabón Aceite Gas protector (H2, N2) Aditivos para el circuito de agua de refrigeración Ca(OH)2 o NaOH (Tratamiento de agua residual)
Alambrón
Alambre
Taller de producción de alambre Descascarillado
Decapado
Trefilado
Tratamiento térmico
Emisiones a la atmósfera
Aguas residuales
Partículas NOx CO/CO2 Aerosoles ácidos Niebla de aceite
Sólidos en suspensión Hierro disuelto Trazas de otros metales Jabones
Residuo Líquido Baño de decapado consumido Baño de portador de jabón consumido Lubricante de trefilado húmedo consumido
Lodos Lodos de tratamiento de aguas Lodos de FePO4
Residuo sólido Polvo de filtro Chatarra Cascarilla / polvo de cascarilla Residuo de plomo Lubricante de trefilado seco consumido
Varios
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A.3.4.- TÉCNICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS MTD
Para valorar las posibles técnicas utilizadas para la valoración de las MTD, se analizan los diferentes procesos y su problemática ambiental.
A.3.4.1.- ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS
Y AUXILIARES
Todos los depósitos de almacenamiento de ácido fresco y consumido deben estar equipados con un compartimiento secundario hermético y en su caso con pantallas protectoras.
A.3.4.2.- DESCASCARILLADO MECÁNICO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Reciclaje externo de la cascarilla: conservarla separad del resto de residuos para permitir la recuperación del hierro. A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos. Puede haber problemas de reciclaje aceptación por parte de las empresas recicladoras.
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A.3.4.3.- DESCASCARILLADO QUÍMICO / DECAPADO DEL ALAMBRON En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Rango operativo óptimo de los baños de decapado con HCl A tener en cuenta: Reduce las emisiones ácidas a la atmósfera. Mayor consumo de HCl fresco. Aumenta el tiempo de decapado, lo que precisa tanques mayores generando mayor evaporación de HCl. La reutilización de ácido consumido es complicada. Control de los vapores del tanque de decapado: mediante sistemas de recogida como extractores laterales o campanas. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas del decapado. Puede requerir una modernización general de las plantas existentes. La extracción puede causar más emisiones. Tratamiento del aire extraído del control de vapores del tanque de decapado: mediante lavadores rellenos o de platos y separadores en suspensión. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de vapores, gotitas y aerosoles ácidos. Aplicable a plantas con extracción de vapores del tanque de decapado.
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Decapado en cascada: en dos o más baños en serie. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco y el ácido residual. El espacio puede ser un factor limitante en plantas existentes. Minimización del arrastre del decapado: puede potenciarse mediante vibración de la bobina. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco y el ácido residual. Se reducen las pérdidas por decapado. Separación y reutilización de la fracción de ácido libre: es una alternativa al decapado en cascada. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco y el ácido residual. Para el HCl los costes hacen inviable la utilización de esta técnica. Regeneración del ácido consumido: mediante proceso de tostación. A tener en cuenta: Reduce los residuos ácidos. Este tipo de plantas requiere una capacidad mínima que suele ser superior al ácido generado por una sola planta de producción de alambre. Se suelen precisar contratistas externos para el reciclaje del ácido consumido.
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Reutilización del ácido consumido como materia prima secundaria: para la producción de FeCl3 y en menor medida para pigmentos. A tener en cuenta: Reduce los residuos ácidos. Minimización del consumo de agua de enjuague mediante enjuague en cascada: cada baño fluye sobre el anterior suministrando agua fresca sólo al último baño. A tener en cuenta: Reduce el consumo del agua.
A.3.4.4.- DESCASCARILLADO
POR GRANALLADO: SEPARACIÓN DE LA CASCARILLA Y DEL
MEDIO DE GRANALLADO
En línea o en bruto y en cabina cerrada: Una alternativa es el descascarillado por corriente, donde la cascarilla gruesa es devuelta a los eyectores y reutilizada. A tener en cuenta: Se reduce el consumo de medio de granallado al reutilizar la cascarilla.
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A.3.4.5.- TREFILADO SECO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Control de las emisiones de aire de las trefiladortas / tratamiento del aire extraído: mediante campana o cubierta. A tener en cuenta: Se reducen las emisiones a la atmósfera, especialmente de polvo de jabón fugitivo. En plantas existentes puede haber problemas de diseño. Circuito cerrado para el agua de refrigeración: equipado con una torre de refrigeración húmeda, un refrigerador por aire o un dispositivo similar. A tener en cuenta: Reduce el consumo de agua.
A.3.4.6.- TREFILADO HÚMEDO En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Circuito cerrado para el agua de refrigeración A tener en cuenta: Reducción del consumo de agua.
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Limpieza del lubricante de trefilado / refrigerante: mediante el uso de filtros y/o centrífugas. A tener en cuenta: Reduce los residuos de lubricante. Genera residuos derivados de los procesos de filtración. Tratamiento de los residuos de aceite de trefilado: aceite y emulsiones de aceite A tener en cuenta: Reduce el volumen de residuos. Tratamiento y desecho de residuos de lubricante de trefilado: emulsiones jabonosas: el tratamiento conjunto o separado depende del volumen de residuo de lubricante. A tener en cuenta: Reduce las emisiones al agua. Se generan lodos y aglomerado de filtración.
A.3.4.7.- RECOCIDO DISCONTINUO DE ALAMBRE En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Purga por combustión del gas protector: para mantener una sobrepresión en los crisoles o campanas. A tener en cuenta: Reduce las emisiones a la atmósfera.
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A.3.4.8.- RECOCIDO
CONTINUO
(EN
LÍNEA) DE ALAMBRE DE BAJO CONTENIDO EN
CARBONO
En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Baño de plomo: buen mantenimiento: evitar la formación de polvo, protegerlos del contacto con el viento o la lluvia, evitar la oxidación y las pérdidas de energía, etc. A tener en cuenta: Reduce las emisiones del baño de plomo. Reciclaje de los residuos con contenido de Pb: pueden ser reciclados por la industria no férrea. A tener en cuenta: Reduce el volumen de residuos. Operación del baño de enfriamiento por inmersión y tratamiento del agua residual en baños de enfriamiento del recocido en línea: se recomienda utilizar agua recuperada o bien utilizar enfriamiento en ciclo cerrado. A tener en cuenta: Reduce las emisiones al agua. Genera residuos de los lodos de tratamiento de aguas.
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A.3.4.9.- RECOCIDO CONTINUO (EN LÍNEA) DE ALAMBRE DE ACERO INOXIDABLE En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Purga por combustión del gas protector
A.3.4.10.- TEMPLE PATENTING En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Funcionamiento optimizado del horno: mediante la utilización de mezclas ligeramente subestequiométricas que minimizan los óxidos de hierro en superficie. A tener en cuenta: Reducción de consumos de materias primas. Reducción del contenido de CO. Baño de plomo: buen mantenimiento Reciclaje de residuos con contenido de Pb Operación del baño de enfriamiento y tratamiento del agua residual de los baños de enfriamiento por inmersión de la línea de temple patenting
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A.3.4.11.- TEMPLE EN ACEITE En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Purga por combustión del gas protector Extracción de nieblas de aceite de los baños de enfriamiento por inmersión y precipitación A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas a la atmósfera especialmente de aceite.
A.3.4.12.- TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ALAMBRE (DISTINTOS PROCESOS) En esta fase se pueden aplicar las siguientes técnicas: Calentamiento inductivo del alambre: calentamiento de alta frecuencia.
excepcionalmente
se
utiliza
A tener en cuenta: El material debe ser preferentemente magnético (la mayoría de los aceros inoxidables no son magnéticos). El diámetro del alambre debe ser preferiblemente grande (mayor de 2/3 mm). Evita las emisiones atmosféricas de la combustión.
A.3.4.13.- DECAPADO EN LÍNEA
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A.3.5.- MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES A.3.5.1.- PARA DECAPADO EN DISCONTINUO Decapada con HCl con extracción y lavado de vapores Instalaciones con extracción lateral y tratamiento del aire extraído
A.3.5.2.- PARA CONSUMO DE ÁCIDO Decapado en cascada Recuperación de la fracción de ácido libre y reutilización en planta Regeneración externa del ácido residual Reciclaje externo del acido residual como materia prima secundaria Descascarillado por granallado Enjuague en cascada contracorriente
A.3.5.3.- PARA EL TREFILADO EN SECO Limpieza y reutilización del lubricante de trefilado Tratamiento del lubricante consumido para reducción de su contenido en aceite (disociación química, separación electrolítico, ultrafiltración) Tratamiento de la fracción acuosa evacuada
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A.3.5.4.- PARA EL TREFILADO SECO Y HÚMEDO Circuitos cerrados de refrigeración por agua
A.3.5.5.- PARA LOS HORNOS Combustión de la purga del gas protector
A.3.5.6.- PARA EL RECOCIDO CONTINUO DE ALAMBRE DE BAJO CONTENIDO EN CARBONO Y TEMPLE PATENTING
Adecuada política de mantenimiento Almacenamiento separado de los residuos que contienen Pb Reciclaje de los residuos que contienen Pb en la industria de metales no férreos Baño de enfriamiento por inmersión con funcionamiento en circuito cerrado
A.3.6.7.- PARA LAS LÍNEAS DE TEMPLE EN ACEITE Evacuación de la niebla de aceite y eliminación de las nieblas de aceite en los baños de enfriamiento por inmersión
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A.3.6.- TÉCNICAS EMERGENTES A.3.6.1.- PARA LA REGENERACIÓN DE ÁCIDOS Electrodiálisis con membranas bipolares
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B.- LÍNEAS DE RECUBRIMIENTO EN CONTINUO POR INMERSIÓN EN CALIENTE
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B.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO En este proceso se pasa chapa o alambre de acero a través de un baño de metal fundido para, mediante una aleación, unir el recubrimiento y el sustrato. Las fases del proceso son: Para láminas limpieza superficial por tratamiento químico o térmico tratamiento térmico inmersión en un baño de metal fundido tratamiento de acabado Para alambre decapado mordentado galvanización acabado
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B.2.- PRODUCTOS ELABORADOS Dentro de la galvanización en continuo por inmersión en caliente, encontramos una gran variedad de productos, que básicamente se pueden clasificar en función del proceso propio al que se hayan sometido. Así encontramos los siguientes procesos: Galvanización de chapa mediante recubrimiento con zinc y aleación de zinc Recubrimiento de láminas con aluminio Recubrimiento de láminas con Plomo-Estaño Recubrimiento de alambre
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B.3.- PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES Gas natural o de planta (gas de alto horno, de coke) Fuel Oil Electricidad Vapor Oxígeno
Energía
Zinc Aluminio Aleación Zn-Al Plomo-estaño
Recubrimiento
Enfriamiento Enjuague Lavadores
Agua
Ácido
Acido clorhídrico Acido nítrico
Varios
Banda LF / LC Alambre trefilado en frío
Aceite/grasa Emulsión de laminación Desengrasantes alcalinos Inhibidores de corrosión: biocidas, floculantes Gas inerte, aire comprimido Electrolito de Ni Mordiente Zinc en polvo, cloruro de zinc Portador de jabón
Línea de recubrimiento en continuo Decapado
Recubrimiento
Recocido Desengrase Galvano - recocido
Tratamiento térmico
Banda recubierta Alambre recubierto
Acabado
Emisiones a la atmósfera
Agua residual
Residuos líquidos
Subproductos y Residuos
Varios
Armonía visual Ruido
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Sólidos en suspensión Aceite Grasa
Partículas Productos de combustión Combustión de aceite Niebla de aceite Aerosoles ácidos Cromo Emisiones de las torres de refrigeración
Mordiente consumido Solución de decapado consumida Desengrasante consumido Restos de cromato
Chatarra Escoria Lodo aceitoso Lodo de tratamiento de agua Cascarilla de horno Material refractario
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B.4.- TÉCNICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS MTD Para valorar las posibles técnicas utilizadas para la valoración de las MTD, se analizan los diferentes procesos y su problemática ambiental. Los procesos analizados serán: Galvanización de lámina: donde se engloba la galvanización de chapa mediante recubrimiento con zinc y aleación de zinc. Aluminización y recubrimiento con plomo estaño (Terne): donde se engloba tanto el recubrimiento de láminas con aluminio, como el recubrimiento de láminas con Plomo-Estaño. Recubrimiento en caliente de alambre
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B.4.1.- GALVANIZACIÓN DE LÁMINA
Para estos procesos encontramos las siguientes técnicas:
B.4.1.1.- CONSEJOS GENERALES PARA TODA LA PLANTA Cubetas y bodegas herméticas al aceite: evitan la penetración de aceite en el suelo en caso de fugas. A tener en cuenta: Se minimizan los riesgos de contaminación del suelo. Reciclaje de residuos que contienen aceite: puede ser usado como combustible para alto horno. A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos aumentando el índice de reciclaje.
B.4.1.2.- DECAPADO DE LÁMINA DE ACERO Se utilizan las mismas técnicas que en el decapado de la laminación en frío.
B.4.1.3.- DESENGRASE Uso en cascada de las soluciones desengrasantes A tener en cuenta:
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Se reduce el consumo de solución desengrasante. Se reducen las aguas residuales y los lodos de la planta de tratamiento de aguas. Aumentan los consumos energéticos. En las líneas existentes puede haber problemas de espacio. Limpieza y recirculación de ultrafiltración o filtro magnético.
los
baños
desengrasantes:
mediante
A tener en cuenta: Reduce el consumo de álcalis. Reduce el volumen de agua y de lodos de tratamiento de aguas. Aumenta el consumo de energía. En las plantas existentes puede haber problemas de espacio. Desengrase por combustión de aceite en el horno de tratamiento térmico: se omite el desengrase alcalino. A tener en cuenta: No hay emisiones al agua. No se generan residuos. Las emisiones a la atmósfera son menores. No es aplicable si los requisitos de limpieza de la superficie y adhesión del zinc son muy exigentes. Tratamiento de los baños desengrasantes consumidos A tener en cuenta: Reduce los residuos.
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Tratamiento del agua alcalina residual A tener en cuenta: Reduce las emisiones al agua. Recogida y tratamiento del vapor de desengrase: mediante extractor con posterior lavado o eliminación de niebla para su precipitación. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas. Reduce las emisiones de vapores de desengrase. En plantas existentes puede haber problemas de espacio. Puede generar aguas residuales y lodos de tratamiento de las aguas en el lavador o aumento de disolventes en la pulverización para eliminación de nieblas. Uso de rodillos de escurrido: para minimizar el arrastre de solución a la siguiente sección. A tener en cuenta: Reduce el consumo de materias primas. Reduce el volumen de aguas residuales y de los lodos de la planta de tratamiento de aguas.
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B.4.1.4.- TRATAMIENTO TÉRMICO Quemador de bajo nivel de NOx A tener en cuenta: Reduce las emisiones de CO y NOx. Incrementa los consumos energéticos. Si el gas se precalienta con gas no es viable esta técnica. Precalentamiento de aire de combustión con calor recuperado: mediante un intercambiador de calor se recupera el calor que se transfiere al aire de combustión. A tener en cuenta: Reduce el consumo de energía. Aumenta las emisiones de NOx. En las plantas existentes suele modernización general.
requerir
un
proceso
de
Precalentamiento de la banda con calor de recuperación: utiliza el calor residual del gas. A tener en cuenta: Reduce el consumo de energía. En las plantas existentes suele requerir de un proceso de modernización general.
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Producción de vapor con calor de recuperación A tener en cuenta: Reduce los consumos energéticos. Sistema de calentamiento inductivo
B.4.1.5.- RECUBRIMIENTO POR INMERSIÓN EN CALIENTE (GALVANIZACIÓN) Tratamiento de escorias: deben eliminarse para evitar efectos adversos sobre la chapa de acero galvanizado. A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos. Reciclaje externo de la escoria del material de recubrimiento: para reciclaje de zinc. A tener en cuenta: Reduce residuos. Ahorro de recursos naturales.
B.4.1.6.- GALVANO-RECOCIDO Horno eléctrico de inducción A tener en cuenta: Reduce las emisiones al aire. Puede incrementar el coste energético.
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B.4.1.7.- POSTRATAMIENTOS Cobertura de la máquina de engrase de bandas A tener en cuenta: Reduce las emisiones de vapores de aceite a la atmósfera. Engrase electrostático A tener en cuenta: Reduce el consumo de aceite y las emisiones del mismo. Limpieza y reutilización de la solución de fosfatación: se filtra a la vez que se recircula. A tener en cuenta: Reduce el consumo de agentes de fosfatación. Reduce las emisiones de aguas y el volumen de lodos de tratamiento de aguas. Incrementa el consumo energético. En las plantas existentes puede haber problemas de espacio. Limpieza y reutilización de la solución de cromado: se filtra a la vez que se recircula. A tener en cuenta: Reduce el consumo de agentes de cromado. Reduce las emisiones de aguas y el volumen de lodos de tratamiento de aguas. Incrementa el consumo energético.
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En las plantas existentes puede haber problemas de espacio. Cobertura de baños y depósitos: para recoger las emisiones de vapores y el aire residual agresivo. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas de vapores químicos. Reduce los volúmenes de aire de escape. Uso de rodillos de escurrido: para minimizar el arrastre de solución a la siguiente sección. A tener en cuenta: Reduce el consumo de materias primas. Plantas con proceso de pasivación. Uso de ósmosis inversa para producir agua desionizada A tener en cuenta: Reduce el consumo de productos químicos. Reduce las emisiones elevadas a las aguas naturales. En las instalaciones existentes se debe cambiar la unidad de agua desionizada.
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B.4.1.8.- ACABADO Recogida y tratamiento de la solución de laminación de efecto superficial / revenido A tener en cuenta: Reducción de la carga contaminante del agua.
B.4.1.9.- TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Línea de agua crómica A tener en cuenta: Reduce las emisiones de cromo con el efluente. Circuito de agua con aceite: los efluentes se neutralizan con ácido hidroclorhídrico, posteriormente se neutralizan, coagulan y floculan. Otra opción sería una separación de fases por gravedad. A tener en cuenta: Reduce las emisiones de aceite con el efluente. Circuito de agua residual general: mediante floculación con filtración posterior y enfriamiento. A tener en cuenta: Reduce los contaminantes en el efluente.
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B.4.1.10.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN POR AGUA Circuito cerrado de refrigeración por agua A tener en cuenta: Ahorro de recursos naturales. Reducción del consumo energético. En las plantas existentes requiere de un proceso de modernización general. Reutilización del agua de refrigeración A tener en cuenta: Ahorro de recursos naturales. Reducción del consumo energético.
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B.4.2.- ALUMINIZACIÓN Y RECUBRIMIENTO CON PLOMO-ESTAÑO (TERNE)
Para estos procesos encontramos las siguientes técnicas:
B.4.2.1.- NIQUELADO Niquelado: La instalación se ubica en recinto cerrado y con extracción de aire que pasa posteriormente por un lavador húmedo. A tener en cuenta: Se reducen las emisiones a la atmósfera, especialmente las fugitivas.
B.4.2.2.- RECUBRIMIENTO POR INMERSIÓN EN CALIENTE Cuchillas de aire para control del espesor: que efectúan un barrido para eliminar el exceso de plomo de la superficie. A tener en cuenta: No hay emisión de COVs ni de hidrocarburos a la atmósfera. Nos se genera aceite residual.
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B.4.3.- RECUBRIMIENTO EN CALIENTE DE ALAMBRE (GALVANIZACIÓN) B.4.3.1.- DECAPADO EN CONTINUO DE ALAMBRE Cobertura de los baños de decapado /tratamiento del aire extraído: manteniendo una ligera presión sobre el baño. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas del decapado. Reduce el vapor y aerosoles ácidos mediante el lavado. También es aplicable a las líneas continuas de recocido y temple patenting con limpieza en línea mediante HCl. Decapado en cascada: el ácido fluye en contracorriente de un baño a otro. A tener en cuenta: Se reduce el consumo de ácido fresco y la generación de ácido residual. En las plantas existentes el espacio puede ser un factor limitante. Recuperación de ácido clorhídrico por evaporación A tener en cuenta: Se reduce el consumo de ácido fresco y la generación de ácido residual.
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Recuperación de la fracción de ácido libre A tener en cuenta: Se reduce el consumo de ácido fresco y la generación de ácido residual. Regeneración (externa) del ácido consumido A tener en cuenta: Se reducen los residuos ácidos. Las plantas de regeneración requieren de cantidades mínimas que no se generan por una sola planta de alambre, por lo que estas plantas dependen de contratistas externos. Reutilización del ácido consumido como materia prima secundaria: para la producción de FeCl3 y pigmentos. A tener en cuenta. Reducción de los residuos ácidos. Procedimiento de enjuague optimizado y enjuague en cascada A tener en cuenta: Reduce el consumo de agua y reduce los costes del tratamiento posterior. Reduce el arrastre de iones de Fe al baños de mordentado aumentando su vida útil. El espacio puede ser un factor limitante en plantas existentes.
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B.4.3.2.- MORDENTADO Buen mantenimiento del baño: Para evitar que un exceso de concentración arrastre Fe al baño de zinc. A tener en cuenta: Aumenta la vida útil de los baños de mordentado. Reduce los residuos (escoria) y las emisiones en el siguiente paso de la galvanización. Regeneración in situ de los baños de mordentado: Si la oxidación al aire no es suficiente pueden usarse otros métodos de oxidación. A tener en cuenta: Reduce el consumo de baño de mordentado. Regeneración externa de los baños de mordentado: para producción de mordiente. Cobertura del baño de mordentado A tener en cuenta: Minimiza las pérdidas de calor.
B.4.3.3.- RECUBRIMIENTO EN CALIENTE (GALVANIZACIÓN) Baño de zinc (buen mantenimiento): mediante capa protectora, entrada de material seco. Captura de emisiones y tratamiento del aire extraído: mediante campana o cubierta con extracción de aire y filtración posterior. 107
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Agente de mordentado con bajo nivel de humo: sustitución parcial del cloruro amónico por otros cloruros alcalinos. A tener en cuenta: Reducción de las emisiones al aire. Reducción del zinc duro. Almacenamiento de los residuos con contenido de zinc: para su reciclaje por la industria no férrea. Agua de refrigeración tras el baño de zinc: en circuito cerrado con torre de refrigeración húmeda.
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B.5.- MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES
B.5.1.- GALVANIZACIÓN DE LÁMINA B.5.1.1.- DESENGRASE Desengrase en cascada Limpieza y recirculación de la solución desengrasante Tratamiento de la solución desengrasante Tanques cubiertos con extracción y limpieza Rodillos de escurrido
B.5.1.2.- HORNOS DE TRATAMIENTO TÉRMICO Quemadores de bajo nivel de NOx Precalentamiento del aire de combustión con quemadores regenerativos o recuperativos Precalentamiento de la banda Producción de vapor para recuperar el calor del gas
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B.5.1.3.- RECUBRIMIENTO EN CALIENTE Las técnicas coinciden con las de la aluminizacion de láminas. Recogida y reciclaje externo
B.5.1.4.- GALVANO-RECOCIDO Quemadores de bajo nivel de NOx Quemadores regenerativos o recuperativos Limitación de temperatura en los hornos de recalentar
B.5.1.5.- ENGRASE Cobertura de la banda de engrase de bandas Engrase electrostático
B.5.1.6.- FOSFATADO Y PASIVACIÓN/CROMADO Cobertura de los baños de proceso Limpieza y reutilización de la solución de fosfatación Limpieza y reutilización de los baños de pasivación Rodillos de escurrido Recogida de la solución de laminación de efecto superficial/revenido y tratamiento
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B.5.1.7.- REFRIGERACIÓN Sistemas de refrigeración en circuito cerrado
B.5.1.8.- TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Sedimentación Filtración Flotación/precipitación/floculación
B.5.2.- ALUMINIZACIÓN DE LÁMINAS
La mayoría coinciden con las de la laminación en caliente aunque sin necesidad de instalaciones de tratamiento de aguas.
B.5.3.- RECUBRIMIENTO DE LÁMINAS CON PLOMO-ESTAÑO B.5.3.1.- TANQUES DE DECAPADO Tanques cubiertos con extracción de aire
B.5.3.2.- NIQUELADO Proceso cubierto con ventilación a lavador húmedo
B.5.3.3.- RECUBRIMIENTO POR INMERSIÓN EN CALIENTE Cuchillas de aire
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B.5.3.4.- PASIVACIÓN Sistema sin enjuague
B.5.3.5.- ENGRASE Máquina electrostática
B.5.3.6.- EFLUENTES DE PROCESO Planta de tratamiento de aguas con neutralización mediante hidróxido sódico.
B.5.4.- RECUBRIMIENTO DE ALAMBRE B.5.4.1.- DECAPADO CONTINUO Equipos cubiertos con campana extractora Decapado en cascada Recuperación de la fracción de ácido libre Regeneración externa del ácido consumido Reutilización del ácido consumido
B.5.4.2.- CONSUMO DE AGUA Enjuague en cascada Tratamiento físico-químico de las aguas residuales
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B.5.4.3.- MORDENTADO Mantenimiento de los baños Regeneración de los baños de mordentado, in situ o externa
B.5.4.4.- RECUBRIMIENTO EN CALIENTE Mantenimiento
B.5.4.5.- REFRIGERACIÓN Circuito de refrigeración en circuito cerrado
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B.6.- TÉCNICAS EMERGENTES
B.6.1.- RECUBRIMIENTO DE CHAPA
Recubridores de rodillo Deposición en fase vapor al vacío Pasivación con productos sin Cr Cuchillas de aire de perfil variable Aplicación de la lógica difusa para el control de las cuchillas de aire Eliminación del rodillo de crisol (catenaria) Crisol sin núcleo Enfriamiento por micropulverización de agua en la torre de refrigeración
B.6.2.- RECUBRIMIENTO DE ALAMBRE
Limpieza por ultrasonidos
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C.- GALVANIZACIÓN GENERAL
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C.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO La galvanización general es una industria de servicio que ofrece la aplicación de recubrimientos de zinc para la protección de las piezas a los fabricantes o usuarios. El proceso consiste en el recubrimiento de piezas de hierro y acero con zinc para protegerlas de la corrosión. Se trabaja con gran variedad de artículos en función de las peticiones del cliente, por lo que es un proceso en caliente y discontinuo. Las fases del proceso son: desengrase decapado mordentado galvanizado acabado
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C.2.- PRODUCTOS ELABORADOS Por las características del propio proceso, y por tratarse generalmente de trabajos por encargo, el abanico de productos es tan amplio como los clientes soliciten.
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C.3.- PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES
Energía
Gas natural o de planta Electricidad Vapor Aceite
Agua de refrigeración Agua de proceso Agua de de enjuague
Agua
Desengrasante
Desengrasante ácido Desengrasante alcalino
Aire seco HCl
Agentes de mordentado
ZnCl2 NH4Cl
Zinc
Piezas de acero para proceso
Planta de galvanización en discontinuo Desengrase
Decapado Descincado
Enjuague
Inmersión en zinc fundido
Mordentado
Acabado
Emisiones a la atmósfera
Residuo sólido
Aguas residuales
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Producto galvanizado
Vapor de agua Aire húmedo Aire filtrado Humos HCl
Sedimentos Sedimentos ácidos Sedimentos del tratamiento humos Cenizas Baños agotados Lodos Matas, cenizas y salpicaduras
de
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C.4.- TÉCNICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS MTD
C.4.1.- ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN DE MATERIAS PRIMAS Y AUXILIARES
C.4.2.- DESENGRASE C.4.2.1.- MINIMIZACIÓN DEL USO DE ACEITE Y GRASA Minimización del uso de aceite y grasa: mediante buenas prácticas. A tener en cuenta: Reduce el consumo de baños desengrasantes. Reduce el agua residual y los lodos.
C.4.2.2.- GESTIÓN OPTIMIZADA DEL BAÑO Gestión optimizada del baño: mediante control de la temperatura y la concentración del agente desengrasante. A tener en cuenta: Reduce el consumo de baños desengrasantes. Reduce el agua residual y los lodos.
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C.4.2.3.- MANTENIMIENTO Y LIMPIEZA DE LOS BAÑOS DE DESENGRASE Mantenimiento y limpieza de los baños de desengrase: mediante desespumadotes, lavadores de desagüe, diques, separadores centrífugos, micro y ultrafiltración. A tener en cuenta: Reduce el consumo de baños desengrasantes. Genera lodos con alta concentración de aceites.
C.4.2.4.- DESENGRASE BIOLÓGICO Desengrase biológico continuo del baño desengrasante A tener en cuenta: Reduce los residuos de baños de desengrase y los lodos de su tratamiento.
C.4.2.5.- UTILIZACIÓN DE LOS LODOS Y CONCENTRADOS CON ACEITE Utilización de los lodos y concentrados con aceite: pueden utilizarse para valorización energética. A tener en cuenta: Reducción de los residuos con contenido de aceite.
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C.4.2.6.- REDUCCIÓN DE LA TRANSFERENCIA A LOS BAÑOS DE DECAPADO Reducción de la transferencia a los baños de decapado: mediante un adecuado escurrido. A tener en cuenta: Reduce el consumo de la solución desengrasante. Reduce el consumo de ácido al aumentar la vida útil de los baños de decapado.
C.4.3.- DECAPADO Y DESCINCADO C.4.3.1.- GESTIÓN Y CONTROL OPTIMIZADO DEL BAÑO Gestión y control optimizado del baño: para evitar acortar la vida útil del baño de decapado. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido. Evita el sobredecapado reduciendo los residuos.
C.4.3.2.- MINIMIZACIÓN
DE LA SOLUCIÓN DE DECAPADO AGOTADO MEDIANTE EL USO DE
INHIBIDORES DE DECAPADO
Minimización de la solución de decapado agotado mediante el uso de inhibidores de decapado: debe tenerse cuidado en su utilización ya que pueden influir negativamente en posteriores procesos de reciclaje. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido y los posteriores residuos ácidos.
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C.4.3.3.- DECAPADO ACTIVADO Decapado activado: mediante ácido clorhídrico con bajo porcentaje de ácido y alto contenido en hierro. A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido.
C.4.3.4.- RECUPERACIÓN DE HCl DEL BAÑO DE DECAPADO CONSUMIDO Recuperación evaporativa (HCl) A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido y los posteriores residuos. Puede incrementar el consumo energético.
C.4.3.5.- REGENERACIÓN EXTERNA DEL BAÑO DE DECAPADO CON HCl Proceso de lecho fluidizado y tostación por pulverización A tener en cuenta: Reduce el consumo de ácido fresco, y sus posteriores residuos. Decapado y descincado separados: para reducir al máximo el contenido de zinc en los baños de decapado de hierro. A tener en cuenta: Reduce los residuos facilitando su recuperación. En plantas existentes pueden existir limitaciones de espacio.
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C.4.3.7.- REDUCCIÓN DE LA RELACIÓN ENTRE ZINC Y HIERRO Pretratamiento para aumentar las opciones de reutilización: mediante diálisis por difusión o retardación. A tener en cuenta: Reduce los residuos. Aumenta el consumo de agua y la generación de agua residual.
C.4.3.8.- RECUPERACIÓN
DE LA SOLUCIÓN DE DECAPADO MIXTA CONSUMIDA MEDIANTE
EXTRACCIÓN CON DISOLVENTE
Recuperación de la solución de decapado mixta consumida mediante extracción con disolvente A tener en cuenta: Se reutiliza la mezcla de ácidos. Aumenta el uso de agentes químicos y disolventes utilizados.
C.4.3.9.- REUTILIZACIÓN DE LAS SOLUCIONES DE DECAPADO MIXTAS AGOTADAS Eliminación del hierro y reutilización como agente de mordentado: tras oxidación con peróxido de hidrógeno y neutralización con amoniaco. A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos.
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Eliminación del zinc de los baños de decapado con ácido clorhídrico: mediante filtro de platos y columna de intercambio iónico. A tener en cuenta: Reduce los residuos generados. En plantas de tamaño medio los costes la hacen inviable.
C.4.3.10.- TRATAMIENTO DEL ÁCIDO RESIDUAL POR NEUTRALIZACIÓN Tratamiento del ácido residual por neutralización A tener en cuenta: Los lodos ácidos pasan a ser neutros. No hay recuperación de ácido por lo que se incrementa el consumo de ácido. Se generan grandes cantidades de lodos mixtos de hidróxido de hierro y zinc.
C.4.3.11.- RANGO OPERATIVO DEL BAÑO ÁCIDO Rango operativo del baño ácido A tener en cuenta: Se reducen las emisiones a la atmósfera, especialmente de vapores ácidos.
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C.4.3.12.- CAPTURA Y PRECIPITACIÓN DE LAS EMISIONES DEL DECAPADO Captura y precipitación de las emisiones del decapado: mediante extracción por techo, paredes o bordes hacia campanas laterales con lavadores. A tener en cuenta: Se reducen las emisiones a la atmósfera especialmente de vapores ácidos. En instalaciones existentes puede haber problemas de espacio.
C.4.3.13.- SECCIÓN
DE
PRETRATAMIENTO
CUBIERTA
(DESENGRASE/DECAPADO) /
EXTRACCIÓN DE AIRE Y PRECIPITACIÓN
Sección de pretratamiento cubierta (desengrase/decapado) / extracción de aire y precipitación A tener en cuenta: Reduce las emisiones a la atmósfera de vapores ácidos y vapores de desengrase.
C.4.4.- ENJUAGUE C.4.4.1.- INSTALACIÓN DEL BAÑO DE ENJUAGUE / TANQUE DE ENJUAGUE ESTÁTICO Instalación del baño de enjuague / tanque de enjuague estático A tener en cuenta: Elimina las aguas residuales. En plantas existentes puede haber problemas de espacio.
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C.4.4.2.- ENJUAGUE EN CASCADA Enjuague en cascada: a contracorriente A tener en cuenta: Reduce la contaminación del baño de mordentado. Funcionamiento sin aguas residuales. En instalaciones existentes puede haber problemas disponibilidad de espacio.
de
C.4.5.- MORDENTADO C.4.5.1.- MANTENIMIENTO DEL BAÑO Mantenimiento del baño: agregando agentes de mordentado y agua de forma regular. A tener en cuenta. Reduce los residuos evitando el desecho prematuro de los baños de mordentado.
C.4.5.2.- ELIMINACIÓN DE HIERRO DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO MEDIANTE AIREACIÓN Y PRECIPITACIÓN DEL HIERRO
Eliminación de hierro de los baños de mordentado mediante aireación y precipitación del hierro A tener en cuenta: Reduce los residuos.
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C.4.5.3.- ELIMINACIÓN DEL HIERRO DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO MEDIANTE OXIDACIÓN CON H2O2 Eliminación del hierro de los baños de mordentado mediante oxidación con H2O2 A tener en cuenta: Reduce los residuos de mordiente consumido. En las plantas existentes puede haber problemas de disponibilidad de espacio.
C.4.5.4.- RENOVACIÓN DEL HIERRO DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO MEDIANTE OXIDACIÓN ELECTROLÍTICA
Renovación del hierro de los baños de mordentado mediante oxidación electrolítica A tener en cuenta: Reduce los residuos de mordiente consumido. En las plantas existentes puede haber problemas de disponibilidad de espacio.
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C.4.5.5.- ELIMINACIÓN DEL HIERRO DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO MEDIANTE COLUMNAS DE INTERCAMBIO
Eliminación del hierro de los baños de mordentado mediante columnas de intercambio A tener en cuenta: Reduce los residuos de mordiente consumido. En las plantas existentes puede haber problemas de disponibilidad de espacio.
C.4.5.6.- REUTILIZACIÓN /
REGENERACIÓN
(EXTERNA)
DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO
AGOTADOS
C.4.6.- INMERSIÓN EN ZINC FUNDIDO C.4.6.1.- CRISOLES DE GALVANIZACIÓN CUBIERTOS Crisoles de galvanización cubiertos: cerramientos en combinación con lavadores o filtros de tejido. A tener en cuenta: Reduce las emisiones fugitivas a la atmósfera. Reduce las salpicaduras. Ahorro energético por menor pérdida de calor en la superficie del baño de galvanización. Se generan aguas residuales de los lavadores húmedos.
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C.4.6.2.- EXTRACCIÓN POR EL BORDE EN LAS CALDERAS DE GALVANIZACIÓN Extracción por el borde en las calderas de galvanización: combinado con filtros de tejido o lavadores. A tener en cuenta. Aumenta el consumo de energía. Si se utilizan lavadores húmedos se generan aguas residuales.
C.4.6.3.- AGENTE DE MORDENTADO CON BAJO NIVEL DE HUMO Agente de mordentado con bajo nivel de humo: se sustituye parcialmente el cloruro amónico por cloruros alcalinos. A tener en cuenta: Se reducen las emisiones a la atmósfera. Se reducen las matas. La ceniza de zinc puede aumentar. Los humos de los mordientes pueden contener partículas más pequeñas con el consiguiente riesgo para la salud.
C.4.6.4.- REUTILIZACIÓN DEL POLVO DE LOS FILTROS Reutilización del polvo de los filtros: el reciclaje puede estar limitado por el contenido de aceite y grasas (no debe superar el 3%) o por el contenido en dioxinas. A tener en cuenta: Reduce la generación de residuos.
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C.4.6.5.- REDUCCIÓN DE LA GENERACIÓN DE MATAS Reducción de la generación de matas: por enjuague suficiente tras el decapado, regeneración continua de baño de mordentado, uso de agentes de mordentado bajos en cloruro amónico o evitando el sobrecalentamiento de los crisoles de galvanización. A tener en cuenta: Uso más eficiente de las materias primas. Reduce la generación de residuos.
C.4.6.6.- REDUCCIÓN DE LAS SALPICADURAS Reducción de las salpicaduras: por secado suficiente tras el baño de mordentado y adecuada limpieza de las zonas circundantes de las calderas de galvanización. A tener en cuenta: Uso más eficiente de las materias primas. Reduce la generación de residuos.
C.4.6.7.- REUTILIZACIÓN DE LAS CENIZAS DE ZINC Reutilización de las cenizas de zinc A tener en cuenta: Se reducen los residuos generados.
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C.4.6.8.- RECUPERACIÓN DE CALOR DEL CALENTAMIENTO DEL CRISOL DE GALVANIZACIÓN Recuperación de calor del calentamiento del crisol de galvanización: mediante intercambiadores de calor. A tener en cuenta: Reduce los consumos de combustible. No es interesante en los sistemas de dos quemadores (aplicable para 4/6 quemadores). Debe realizarse un análisis económico para ver la viabilidad económica.
C.4.6.9.- EFICACIA DEL CALENTAMIENTO DEL HORNO C.4.6.10.- CAPTURA / TRATAMIENTO DE EMISIONES DEL ACABADO DE TUBOS
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C.5.- MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES
C.5.1.- DESENGRASE
Inclusión de una etapa de desengrase Operación óptima del baño (por ejemplo mediante agitación) Limpieza de las soluciones de desengrase (mediante espumado, centrifugado, etc.) Desengrase biológico con limpieza in situ
C.5.2.- DECAPADO Y DESCINCADO
Realización de fases separadas para el decapado y descincado Reutilización externa de la mezcla de ácidos para la producción del agente mordiente
C.5.3.- DECAPADO CON HCL
Control estricto de la temperatura del baño y la concentración Extracción del aire con posterior tratamiento del mismo Uso de inhibidores del decapado
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Recuperación de la fracción de ácido libre de la solución de decapado agotada Regeneración externa de la solución de decapado Eliminación del Zinc del ácido Utilización de la solución de decapado agotada para la producción de sales mordientes
C.5.4.- ENJUAGUE
Enjuague estático o enjuague en cascada Reutilización del agua de enjuague para rellenar los baños del proceso precedente Operación libre de aguas residuales
C.5.5.- MORDENTADO
Regeneración interna o externa del baño de mordiente
C.5.6.- INMERSIÓN DE ZINC
Captura de las emisiones del baño de zinc mediante enclaustrado o extracción con captura de polvo Reutilización interna o externa del polvo capturado para la producción de mordiente
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C.5.7.- RESIDUOS QUE CONTENGAN ZINC
Almacenamiento separado y a resguardo de lluvia y viento Reutilización en la industria de metales no férreos u otros sectores
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C.6.- TÉCNICAS EMERGENTES No existen en estos momentos técnicas emergentes basadas en principios distintos a los habituales del sector.
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D. TÉCNICAS COMUNES A VARIOS SUBSECTORES
En este apartado se describen más exhaustivamente técnicas comunes a varios subsectores para evitar repeticiones innecesarias.
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D.1.- HORNOS: EFICACIA TÉRMICA
D.1.1.- QUEMADORES REGENERATIVOS
Utilizan dos conjuntos de intercambiadores de calor Es particularmente atractivo para los sistemas en discontinuo
D.1.2.- RECUPERADORES Y QUEMADORES RECUPERATIVOS
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D.2.- HORNOS: MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE NOX El método más simple es cambiar a combustibles más limpios. Otro sistema sería la limitación de la temperatura del aire de combustión. Las medidas pueden ser: Primarias: modifican el proceso de combustión Secundarias: Limpian el gas de combustión bien por métodos secos o húmedos
D.2.1.- QUEMADORES DE BAJO NIVEL DE NOX
Reducen la temperatura máxima de la llama, el tiempo de estancia y la disponibilidad de oxígeno Su complejidad y volumen pueden dificultar la utilización en hornos existentes o incluso el diseño del horno
D.2.2.- LIMITACIÓN DE LAS TEMPERATURAS DE PRECALENTAMIENTO DEL AIRE
Debe elegirse entre rendimiento energético con reducción de las emisiones de CO2 y SO2 y las emisiones de NOx. Si se mantienen altas las temperaturas de precalentamiento puede ser necesario aplicar otras medidas para reducir NOx
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D.2.3.- RECIRCULACIÓN EXTERNA DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN (RGC)
Limita la temperatura máxima de la llama Pueden existir dificultades físicas para instalar los conductos y problemas de accesibilidad en las plantas A bajo régimen, puede haber problemas de estabilidad de la llama y aumentar el vapor de agua lo que causaría un sobredecapado Existen dudas de su aplicabilidad a sistemas con quemadores múltiples
D.2.4.- REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA (RCS)
Es el más desarrollado y utilizado actualmente
D.2.5.- REDUCCIÓN NO CATALÍTICA SELECTIVA (RNCS)
Inyecta amoniaco directamente en el gas de combustión
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Técnica D.2.1.Quemadores de bajo nivel de NOx
Ventajas
Desventajas
Reducción moderada a media de NOx Sin cambios en el consumo de combustible Bajo o nulo aumento de los costes operativos
D.2.2.- Limitación del precalentamiento del aire
D.2.3.Recirculación de los gases de combustión
D.2.4.- RCS
Puede ser simple, con costes de inversión bajos o nulos Reducción moderada a alta de NOx
Reducción moderada a a alta de NOx Mejora de la uniformidad de la temperatura Costes de inversión medios (si o se requiere mejora)
Alto nivel de eliminación de NOx No degrada el sistema de combustión
D.2.5.- RNCS
Reducción moderada a alta de NOx No degrada el sistema de combustión
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Elevados costes de inversión Llama más larga Forma pobre de la llama Menor velocidad de la llama Mala uniformidad de la temperatura del horno Menor estabilidad de la llama Quemadores grandes Problemas a bajo régimen
Aumento de los costes de combustible Degradación del equipo de combustión Menor estabilidad de la llama Menor velocidad de los quemadores, es decir, menor uniformidad de la temperatura en el horno
Aumento de los costes de combustible y electricidad Se requiere más espacio Menor estabilidad de la llama Degradación del sistema de combustión existente
Costes de inversión muy elevados Aumento de los costes energéticos y operativos Desprendimiento de amoniaco Problemas de conservación del amoniaco Sensible a los cambios de temperatura / caudales Requiere una temperatura específica del gas residual
Costes de inversión muy elevados Aumento de los costes energéticos y operativos Desprendimiento de amoniaco Problemas de conservación del amoniaco (a menos que se utilice urea) Sensible a los cambios de temperatura / caudales /estequiometría Requiere un horno específico
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D.3.- EMULSIONES DE ACEITE
D.3.1.- LIMPIEZA Y REUTILIZACIÓN DE LAS EMULSIONES
La eliminación puede realizarse mediante gravedad (tanques de sedimentación, separadores, filtros de malla, filtros magnéticos) o mediante centrífugas
D.3.2.- TRATAMIENTO DE LAS EMULSIONES CONSUMIDAS / SEPARACIÓN DE EMULSIONES
La separación puede ser: Térmica Química Por gravedad mediante flotación Por adsorción con posterior tratamiento del adsorbente Electrolítica Ultrafiltración
D.3.3.- EXTRACCIÓN DE LA NIEBLA DE ACEITE / VAPORES DE EMULSIÓN Y ACEITE
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D.4.- DESENGRASE ALCALINO
D.4.1.- APLICACIÓN DE CASCADAS EN LOS BAÑOS DE DESENGRASE
D.4.2.- PREDESENGRASE CON AGUA CALIENTE
D.4.3.- MANTENIMIENTO Y LIMPIEZA DE LOS BAÑOS DE DESENGRASE
Mediante las siguientes técnicas: Limpieza mecánica: rascadores con desespumadotes, separadores centrífugos
separación
gravitatoria,
Separadores magnéticos / filtros Adsorción de surfactantes y aceite (precipitación seguida de filtración) Filtración con membranas
D.4.4.- TRATAMIENTO DEL BAÑO DESENGRASANTE CONSUMIDO
D.4.5.- TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL ALCALINA
D.4.6.- RECOGIDA Y TRATAMIENTO DE LOS VAPORES DE DESENGRASE
Mediante eliminadores de niebla
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D.5.- DECAPADO
D.5.1.- BAÑO DE DECAPADO ABIERTO
D.5.2.- CONTROL / EXTRACCIÓN DE EMISIONES DE DECAPADO
Cuanto más abierto y más alejado está el aparato de extracción de la fuente de emisión menor es la eficacia de la captura. Lo mejor son tanques cerrados y herméticos
D.5.3.- TÉCNICAS
DE PRECIPITACIÓN PARA GASES ÁCIDOS, VAPORES Y AEROSOLES DEL
DECAPADO (Y REGENERACIÓN DEL ÁCIDO)
Mediante sistemas de: Lavado húmedo Lavadores rellenos (necesitan un caudal más elevado) Lavador de flujo transversal Lavadores de platos (son simples pero requieren una instalación cuidadosa y un caudal de aire constante). No son adecuados para líquidos que formen espuma Eliminador de niebla: de malla (fácil de manipular e instalar pero eliminan el polvo junto al agua y se deterioran) o de espiga (no se tapona y su vida es prácticamente ilimitada) Filtro de vapores
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D.5.4.- DECAPADO CON ÁCIDO CLORHÍDRICO
D.5.5.- DECAPADO CON ÁCIDO SULFÚRICO
No emite vapores ácidos pero genera gotas muy finas (casi aerosoles) por lo que precisa de lavadores posteriores.
D.5.6.- DECAPADO ELECTROLÍTICO
D.5.7.- DECAPADO CON MEZCLA DE ÁCIDOS
D.5.8.- MEDIDAS DE REDUCCIÓN DE NOX PARA DECAPADO CON MEZCLA DE ÁCIDOS
Mediante: Supresión de NOx mediante inyección de peróxido de hidrógeno (o urea) bien en circuito de recirculación, en el baño de decapado a través de un tubo rociador, o en instalación de decapado por pulverización Decapado de acero inoxidable sin ácido nítrico: se utiliza habitualmente peróxido de hidrógeno Lavado por absorción Reducción catalítica selectiva Reducción no catalítica selectiva
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D.5.9.- RECUPERACIÓN DEL ÁCIDO LIBRE
Mediante: Cristalización (H2SO4) Recuperación por evaporación (HCl) Retardación (HCl, H2SO4, HF/HNO3) Diálisis por difusión (HCl, H2SO4, HF/HNO3)
D.5.10.- REGENERACIÓN DE ÁCIDOS
Mediante: Pirohidrólisis: en lecho fluidizado con HCl o por tostación por pulverización ((HCl, HF/HNO3) Regeneración electrolítica (HCl, H2SO4) Membrana bipolar (HF/HNO3) Proceso de evaporación (HF/HNO3)
D.5.11.- TRATAMIENTO DE RESIDUOS ÁCIDOS / AGUAS RESIDUALES ÁCIDAS
Mediante neutralización del agua residual ácida
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D.6.- CALENTAMIENTO DE LÍQUIDOS DE PROCESO (ÁCIDOS, EMULSIONES…) Existen dos técnicas disponibles: Intercambiadores de calor: no existe mezcla entre el líquido a calentar y los medios de calentamiento. Combustión sumergida: existe una mezcla del líquido a tratar y los gases de combustión. Pese a esta mezcla, el sistema es más económico y reduce los consumos de ácido y energético.
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D.7.- MORDENTADO
D.7.1.- REGENERACIÓN IN SITU DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO (ELIMINACIÓN DE HIERRO)
Puede realizarse en continuo o en discontinuo mediante las siguientes técnicas: Eliminación de hierro con amoniaco y oxidación con H2O2 Eliminación de hierro por oxidación electrolítica Eliminación de hierro con columnas de intercambio iónico
D.7.2.- REUTILIZACIÓN EXTERNA DE LOS BAÑOS DE MORDENTADO CONSUMIDOS
Mediante: Eliminación de NH3, precitación y reutilización parcial para producción de mordiente nuevo Oxidación con H2O2, reutilización total para producción de mordiente nuevo
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D.8.- ENJUAGUE
D.8.1.- USO EFICIENTE (MÚLTIPLE) DEL AGUA DE ENJUAGUE
El enjuague por chorro no resulta aceptable por los elevados consumos de agua
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D.9.- TRATAMIENTO DEL AGUA DE PROCESO Y DEL AGUA RESIDUAL
D.9.1.- TRATAMIENTO DEL AGUA DE PROCESO CON ACEITE Y CASCARILLA
Mediante: pozos de cascarilla o pequeños separadores por gravedad clarificadores de hélice separadores centrífugos separadores de aceite tratamiento del agua de lavado a contracorriente trampas de cascarilla fina aireadas filtración magnética
D.9.2.- SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Y TRATAMIENTO DEL AGUA DE REFRIGERACIÓN
Mediante: Intercambiadores de calor de platos torres de refrigeración híbridas
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