Sector siderúrgico Panorama general Texto preparado para la Estrategia de América del Norte para Catalizar la Cooperación en materia de Dioxinas, Furanos y Hexaclorobenceno, de la CCA Taller sobre control de fuentes 17 y 18 de abril de 2008 León, Guanajuato, México

Descripción de fuentes y panorama general Clases de plantas siderúrgicas: Integrales (primarias): reducen el mineral de hierro que luego se convierte en acero. No-integrales (secundarias o mini plantas): toman chatarra de acero y la vuelven a fundir usando un horno de arco eléctrico. Clases de procesos integrales del acero en América del Norte: Convencionales (hornos de coque, altos hornos, hornos básicos de oxígeno). Reducción directa del hierro. De fundición de ilmenita. Acererías no-integrales: Más pequeñas, más simples, más numerosas que las operaciones integrales. Constituyen una gran fracción de la producción de América del Norte. Lámina siguiente: Diagrama del proceso genérico. Ilustra algunos de los principales procesos de las plantas siderúrgicas convencionales integrales y no-integrales.

Proceso de fabricación de acero

Procesos en que se emiten dioxinas, furanos y hexaclorobenceno Plantas de sinterización de hierro Pueden ser fuentes muy significativas cuando están presentes en el sector. Hornos de arco eléctrico empleados en el reciclaje del acero La presentación se centrará en esta clase de fuente. No se ha demostrado que el procesamiento ulterior del acero (por ejemplo, su laminación en caliente) dé lugar a emisiones de dioxinas, furanos y HCB. Formación de dioxinas y furanos La chatarra metálica puede contener aceites, revestimientos o plásticos Dibenzo-para-dioxinas policloradas, dibenzofuranos policlorados de la quema incompleta o de la síntesis de novo a temperaturas entre 250-500 °C cuando en los insumos están presentes compuestos orgánicos y clorados como aceites y plásticos. Cuando las dioxinas y los furanos se destruyen a altas temperaturas (por arriba de 850 °C) en presencia de oxígeno, la síntesis de novo aún es posible porque los gases se enfrían mediante la “ventana de reformación” presente en el sistema de abatimiento y en partes más frescas del horno. El tiempo de residencia en la ventana se debe minimizar para evitar la síntesis de novo.

Producción secundaria de acero Sistema genérico de control de emisiones de los hornos de arco eléctrico La chatarra ferrosa se carga en el horno de arco eléctrico con varios fundentes. Éstos se combinan con materiales indeseados y forman escoria, lo cual retira las impurezas (por ejemplo, silicio, sulfuro y fósforo) del acero líquido. Al final de un calentamiento, el horno se inclina y se vierte el acero líquido. Éste se funde en una máquina de fundición continua para producir formas fundidas, incluyendo desbastes, palanquillas o supresores. En algunos procesos la forma fundida se corta a la autógena HELP Otras plantas de acero tienen hornos de recalentamiento. Los desbastes de acero se ponen a enfriar y luego se recalientan en un horno antes de convertir los desbsstes en barras u otras formas. Ferrous scrap is charged into an electric arc furnace with various fluxes. Fluxes combine with unwanted materials and form a slag, which removes the impurities (for example, silicon, sulphur and phosphorus) from the molten steel. At the end of a heat, the furnace tips forward and the molten steel is poured off. The molten steel is cast in a continuous casting machine to produce cast shapes including slabs, billets or beam blanks. In some processes, the cast shape is torch cut to length and transported hot to the hot rolling mill for further processing. Other steel mills have reheat furnaces. Steel billets are allowed to cool, and are then reheated in a furnace prior to rolling the billets into bars or other shapes. From: William Lemmon and Associates Ltd. 2004.

Resumen de medidas Medidas primarias: Preselección de la materia prima. Control eficaz y eficiente del proceso. Diseño del proceso. Buenas prácticas de operación. Medidas secundarias: Recolección de humo y gas. Eliminación muy eficiente del polvo. Posquemadores y extintores. Adsorción por carbón activado. Medidas primarias Preselección de la materia prima La presencia de aceites, plásticos y compuestos clorados en la materia prima se debe evitar para reducir la generación de PCDD/PCDF durante la combustión incompleta o por la síntesis de novo. Métodos por considerar: Eliminación del aceite de la materia prima (retirar térmicamente revestimiento y aceite y luego pasar al postquemador para destruir cualquier materia orgánica en los gases de salida) Técnicas de molienda y pulverización con buen abatimiento y extracción de polvo, seguidas de separación por densidad o neumática Eliminación del plástico desforrando o desmenuzando el aislamiento de cables Mezcla suficiente de material para dar insumos homogéneos para condiciones de estado estable Control eficaz del proceso Se ha demostrado para algunos sectores (incineración de residuos) muestreo continuo de emisiones de PCDD/PCDF, pero aún se realizan investigacones Se han de usar sistemas de de monitoreo de parámetros continuos para mantener condiciones de operación óptimas en la reducción de los PCDD/PCDF Diseño del proceso Se debe otorgar consideración prioritaria a los últimos diseños probados basados en procesos y desempeño de emisiones Mejor tecnología disponible incipiente Tecnología de destrucción Oxidación catalítica Los compuestos orgánicos se procesan en agua, dióxido de carbono (CO2) y ácido clorhídrico usando un catalizador de metal precioso para elevar el índice de reacción Pueden ser capaces de destruir dioxinas y furanos con menores tiempos de residencia, menor consumo de energía y mayor eficiencia en comparación con la incineración. Los gases de salida se deben desempolvar antes del tratamiento para mayores eficacia y eficiencia Se requieren más estudios y mayor información.

Niveles de desempeño alcanzables Para la fundición secundaria de metales y las plantas secundarias de producción de acero: El nivel de desempeño alcanzable para las emisiones de dioxinas y furanos es de < 0.1 ng I-EqT/Nm3 Nota: 1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramos); Nm3 = metro cúbico normal, volumen de gas seco medido a 0 °C y 101.3 kPa.