Hacia la Economía Circular: Valorización de un subproducto ...
1
Natural Magnesite Refractory Grade Bauxite Flake Graphite Paval Jessica Montero (a); Roberto Caballero (b); Maximino Herias (b) y Eduardo Arenales (a) (a) Befesa Aluminio, Crta. Luchana Asúa, 13, Erandio (Vizcaya), España (b) Refractory Solutions Insertec (RSI), Camino Etxerre, 21, Basauri (Vizcaya), España. Hacia la Economía Circular: Valorización de un subproducto de la industria del aluminio como alternava a la bauxita (CRM: materia prima críca) en la industria refractaria La industria del aluminio y refractario son grandes consumidoras de Bauxita en sus diferentes grados: metalúrgico y refractario. Anualmente, 250 Mt son explotadas en el mundo, de los cuales 10 Mt corresponden al grado no metalúrgico y se convierten en 4 Mt de Bauxita Calcinada, materia prima en la fabricación de ladrillos refractarios de altos requerimientos. Las minas que abastecen la producción mundial de Bauxita de grado refractario están localizadas en China (95%) y Guayana (5%), situando a la Unión Europea en una posición critica respecto a esta materia prima, viéndose Europa obligada a importar 0,5 Mt anuales de Bauxita calcinada . En los últimos años, las restrictivas políticas medioambientales asiáticas conllevan volatilidad en los precios e inestabilidad en el suministro de las materias primas. Por todo esto, y en línea con la iniciativa europea de materias primas en sus tres pilares fundamentales, la Bauxita como recurso mineral está cerca de ser considerado como materia prima crítica (CRM) para Europa . El mercado refractario en Europa supone 3,5 billones de euros al año, por lo que la continuidad en esta problemática supone una pérdida de competitividad en las empresas refractarias europeas. Enfoque del Proyecto El proyecto Bauxal II tiene como objetivo principal la transformación un producto de origen reciclado, óxido de aluminio secundario, en una materia prima alternativa a las bauxitas en su uso como refractario. Trituración y clasificación Tamaño de partícula optimo (100 µm), más fino empieza a promocionar la porosidad Objevo El proceso de reciclado del aluminio para producir aleaciones de segunda fusión genera un residuo peligroso denominado escorias salinas (EWR 100308). Este residuo puede ser valorizado mediante un complejo proceso de 5 etapas, a partir del cual se logra la recuperación de tres subproductos: concentrados de aluminio, sales fundentes y óxido de aluminio secundario, comercialmente Paval. El óxido de aluminio secundario, Paval, de acuerdo a sus características físicas y químicas puede ser considerado una bauxita secundaria, con un 10% de MgO en forma de espinela. Los requerimientos de las bauxitas no metalúrgicas son más exigentes que para otros usos, limitando el contenido en halógenos y sales fundentes. El proyecto Bauxal II está centrado en refinar el Paval, eliminando las impurezas que permitan transformar el Paval en una materia prima alternativa en la fabricación de refractarios, Bauxal. Se ha definido una hoja de ruta PAVAL - REFINAL - BAUXAL Ajuste de la porosidad y densificación Descripción del Proyecto Hoja de Ruta Resultados Bauxal I (escala Piloto) Este proyecto ha sido financiado por el programa LIFE 17 bajo el acuerdo LIFE/ENV/ES/00160. Impacto esperado (2022) • En EU se producen 1Mt de escorias salinas. • 600.000 t son valorizadas (Befesa Aluminio) y producen 360.000 t/año de Paval • Podrían obtenerse 285.000t/año de una materia prima alternativa Bauxal • Consumo de Bauxita Calcinada en EU: 500.000t/año • El proyecto reduciría en un 43% las importaciones en EU Bauxal ll en cifras Bauxita Paval AI 2 O 3 >60% AI(OH) 3 .AIOOH () Baverita, diasporo... SiO 2 1-15% α-SiO 2 3-5% 0-0,5% 0-0,5% MgO 0-0,5% CaO 10-30% LOI OH- y orgánicos Fe 2 O 3 <6% non metalúrgica AI 2 O 3 60.-70 AI(OH) 3 .AIOOH (38%) α-AI 2 O3: Corundum (32%) 4-12% Na 2 O+K 2 O 0,5-5% TiO2 Na 2 O+K 2 O SiO 2 F 2-20% 5-10% MgO 2% CaO 10-12% LOI OH- Espato flúor, criolita anortita Sales de halógenos espinela aluminosilicatos, α-SiO 2 Fe 2 O 3 >2% Fe metal u óxidos · Color gris · ρ ap: 1,05-1,35 g/cm 3 · Humedad: 15-30% · D50=0,2 µm) · Color rojo, gris, amarilla · ρ ap: 2,00-3,55 g/cm 3 · Seca en forma de grandes bloques · Dependiendo del origen Optimización de las condiciones de densificación del Refinal-Bauxal. Construcción de una planta pre industrial de 500 t/año para la producción de Refinal. PAVAL-to-REFINAL REFINAL-to-PAVAL RSI PAVAL REFINAL BAUXAL HYDROMETALLURGICAL REFINING TUNNEL KILN SINTERING ROTARY KILN AGGLOMERATING PELLETIZING PRESSING BRIQUETTING EXTRUDING MILLING BALL MILLING PENDULAR MILLING Comportamiento excelente Comparativa entre hormigón comercial y hormigón Bauxal I Efecto Densidad aparente Menor Podría limitar la resistencia al aluminio fundido Mejora comportamiento termomecánico Mayor Excelente Excelente Porosidad Resistencia a flexión frío Resistencia a compresión frío Caracterización del hormigón y comparativa con REFCAST Ensayo de contacto con aleación Al 7075 (72 h) Determinación de las condiciones de procesado Refinal vs Bauxitas Bauxita Guayana Bauxita china super Bauxita china estándar Bauxita based mullita - 78 Refinal Calcinado AI 2 O 3 89,37 6,85 0,02 1,03 0,02 0,03 2,68 -- 88,82 5,60 0,22 1,68 0,03 0,14 3,51 -- 86,42 8,37 0,22 1,40 0.03 0,20 3,36 -- 78,38 14,64 0,26 2,29 0,04 0,41 3,43 -- 78,38 14,30 2,62 2,40 -- 0,22 1,20 0,87 CaO Fe 2 O 3 Na 2 O K 2 O TiO 2 Others SiO 2 + MgO (%) SOFTENING=1660ºC MELTING > 1700 ºC Curvas de sinterización del Refinal: temperatura de sinterización y reblandecimiento Refinal Calcinado puede sustituir a la Bauxite based Mullita-78 Paval Refinal 69,0 7,6 7,8 2,4 2,6 1,7 1,6 0,6 1,0 0,5 71,8 6,0 7,1 2,4 2,2 0,0 0,2 0,3 1,1 0,5 AI 2 O 3 SiO 2 (%) MgO CaO Fe 2 O 3 Na 2 O K 2 O F TiO 2 BaO Producción de Refinal en escala piloto (producción 4t/año) Paval vs Refinal Reducción dentro de límites admisibles de los elementos críticos Tª sinterización <1660ºC Área Test piece height THEORETICAL SINTERING (1) (1) (2) (2) Demostración en escala pre industrial de Paval–Refinal-Bauxal Una reducción de 1000t/año de residuos peligrosos (escorias salinas). Garantizar el mejor uso de recursos naturales, evitando la extracción de 250t de Bauxita (CRM), lo que conlleva una reducción de: - Gases efecto invernadero de 1,225t de CO2 eq. - Consumo de agua de 75 m3 - Consumo de energía de 3,820 KWh - Consumo de combustibles fósiles 235,5 kg - Mejora de la calidad del aire, reduciendo las emisiones de polvo Garantizar la replicabilidad en EU 1 2 3 4 Niobium• •PMG •Germanium • Rare Earths •Magnesium •Galium •Indium •Antimony •Beryllium •Barytes Supply Risk Economic Importance Diatomite • Perlite • • Talo • Clays Silver• • Gypsum Feldspar• •Titanium •Copper Silica • Limestone Bentonite • •Borate Lithium •Fluorspar •Tantalum •Rhenium •Tellurium •Iron Magnesite• Chromium Vanadium Molybdenum • Manganese • Zino• • Nickel • Bauxite 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 6.0 4.0 3.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 5.0 Aluminium• • Cobalt Graphite • Tungsten •
Transcript of Hacia la Economía Circular: Valorización de un subproducto ...
Natural Magnesite
Refractory Grade Bauxite
Flake Graphite
Paval
Jessica Montero (a); Roberto Caballero (b); Maximino Herias (b) y Eduardo Arenales (a)(a) Befesa Aluminio, Crta. Luchana Asúa, 13, Erandio (Vizcaya), España
(b) Refractory Solutions Insertec (RSI), Camino Etxerre, 21, Basauri (Vizcaya), España.
Hacia la Economía Circular: Valorización de un subproducto de la industria del aluminio como alternativa a la bauxita (CRM: materia prima crítica) en la industria refractaria
La industria del aluminio y refractario son grandes consumidoras de Bauxita en sus diferentes grados: metalúrgico y refractario. Anualmente, 250 Mt son explotadas en el mundo, de los cuales 10 Mt corresponden al grado no metalúrgico y se convierten en 4 Mt de Bauxita Calcinada, materia prima en la fabricación de ladrillos refractarios de altos requerimientos.
Las minas que abastecen la producción mundial de Bauxita de grado refractario están localizadas en China (95%) y Guayana (5%), situando a la Unión Europea en una posición critica respecto a esta materia prima, viéndose Europa obligada a importar 0,5 Mt anuales de Bauxita calcinada. En los últimos años, las restrictivas políticas medioambientales asiáticas conllevan volatilidad en los precios e inestabilidad en el suministro de las materias primas. Por todo esto, y en línea con la iniciativa europea de materias primas en sus tres pilares fundamentales, la Bauxita como recurso mineral está cerca de ser considerado como materia prima crítica (CRM) para Europa .
El mercado refractario en Europa supone 3,5 billones de euros al año, por lo que la continuidad en esta problemática supone una pérdida de competitividad en las empresas refractarias europeas.
Enfoque del Proyecto
El proyecto Bauxal II tiene como objetivo principal la transformación un producto de origen reciclado, óxido de aluminio secundario, en una materia prima alternativa a las bauxitas en su uso como refractario.
Trituración yclasificación
Tamaño de partícula optimo (100 µm), más fino empieza a promocionar la porosidad
Objetivo
El proceso de reciclado del aluminio para producir aleaciones de segunda fusión genera un residuo peligroso denominado escorias salinas (EWR 100308). Este residuo puede ser valorizado mediante un complejo proceso de 5 etapas, a partir del cual se logra la recuperación de tres subproductos: concentrados de aluminio, sales fundentes y óxido de aluminio secundario, comercialmente Paval.
El óxido de aluminio secundario, Paval, de acuerdo a sus características físicas y químicas puede ser considerado una bauxita secundaria, con un 10% de MgO en forma de espinela. Los requerimientos de las bauxitas no metalúrgicas son más exigentes que para otros usos, limitando el contenido en halógenos y sales fundentes.
El proyecto Bauxal II está centrado en refinar el Paval, eliminando las impurezas que permitan transformar el Paval en una materia prima alternativa en la fabricación de refractarios, Bauxal. Se ha definido una hoja de ruta
PAVAL - REFINAL - BAUXAL
Ajuste de la porosidad y densificación
Descripción del Proyecto
Hoja de Ruta
Resultados Bauxal I (escala Piloto)
Este proyecto ha sido financiado por el programa LIFE 17 bajo el acuerdo LIFE/ENV/ES/00160.
Impacto esperado (2022)
• En EU se producen 1Mt de escorias salinas.• 600.000 t son valorizadas (Befesa Aluminio) y producen 360.000 t/año de Paval• Podrían obtenerse 285.000t/año de una materia prima alternativa Bauxal• Consumo de Bauxita Calcinada en EU: 500.000t/año• El proyecto reduciría en un 43% las importaciones en EU
Bauxal ll en cifras
Bauxita Paval
AI2O3 >60% AI(OH)3.AIOOH ()Baverita, diasporo...
SiO2 1-15% α-SiO2
3-5%
0-0,5%
0-0,5%MgO
0-0,5%CaO
10-30%LOI OH- y orgánicos
Fe2O3 <6% non metalúrgica
AI2O3 60.-70 AI(OH)3.AIOOH (38%)α-AI2O3: Corundum (32%)
4-12%
Na2O+K2O 0,5-5%TiO2
Na2O+K2O
SiO2
F 2-20%
5-10%MgO
2%CaO
10-12%LOI OH-
Espato flúor, criolita
anortita
Sales de halógenos
espinela
aluminosilicatos, α-SiO2
Fe2O3 >2% Fe metal u óxidos
· Color gris· ρ ap: 1,05-1,35 g/cm3
· Humedad: 15-30%· D50=0,2 µm)
· Color rojo, gris, amarilla· ρ ap: 2,00-3,55 g/cm3
· Seca en forma de grandes bloques· Dependiendo del origen
Optimización de las condiciones de densificación del Refinal-Bauxal.
Construcción de una planta pre industrial de 500 t/año para la producción de Refinal.
PAVAL-to-REFINAL REFINAL-to-PAVAL
RSI
PAVAL
REFINAL
BAUXAL
HYDROMETALLURGICALREFINING
TUNNEL KILN
SINTERING
ROTARY KILN
AGGLOMERATING
PELLETIZINGPRESSING BRIQUETTING EXTRUDING
MILLING
BALLMILLING
PENDULARMILLING
Comportamiento excelente
Comparativa entre hormigón comercial y hormigón Bauxal I
Efecto
Densidad aparente MenorPodría limitar la resistencia al aluminio fundido
Mejora comportamiento termomecánico
Mayor
Excelente
Excelente
Porosidad
Resistencia a flexión frío
Resistencia a compresión frío
Caracterización del hormigón y comparativa con REFCAST
Ensayo de contacto con aleación Al 7075 (72 h)
Determinación de las condiciones de procesadoRefinal vs Bauxitas
BauxitaGuayana
Bauxitachina super
Bauxitachina estándar
Bauxita basedmullita - 78
RefinalCalcinado
AI2O3 89,37
6,85
0,02
1,03
0,02
0,03
2,68
--
88,82
5,60
0,22
1,68
0,03
0,14
3,51
--
86,42
8,37
0,22
1,40
0.03
0,20
3,36
--
78,38
14,64
0,26
2,29
0,04
0,41
3,43
--
78,38
14,30
2,62
2,40
--
0,22
1,20
0,87
CaO
Fe2O3
Na2O
K2O
TiO2
Others
SiO2 + MgO (%)
SOFTENING=1660ºCMELTING > 1700 ºC
Curvas de sinterización del Refinal: temperatura de sinterización y reblandecimiento
Refinal Calcinado puede sustituir a la Bauxite based Mullita-78
Paval Refinal
69,0
7,6
7,8
2,4
2,6
1,7
1,6
0,6
1,0
0,5
71,8
6,0
7,1
2,4
2,2
0,0
0,2
0,3
1,1
0,5
AI2O3
SiO2(%)
MgO
CaO
Fe2O3
Na2O
K2O
F
TiO2
BaO
Producción de Refinal en escala piloto (producción 4t/año) Paval vs Refinal
Reducción dentro de límites admisibles de los elementos críticos
Tª sinterización <1660ºC
Área
Test piece height
THE
OR
ETI
CA
L SI
NTE
RIN
G
(1)(1)
(2)(2)
Demostración en escala pre industrial de Paval–Refinal-BauxalUna reducción de 1000t/año de residuos peligrosos (escorias salinas).Garantizar el mejor uso de recursos naturales, evitando la extracción de 250t de Bauxita (CRM), lo que conlleva una reducción de: - Gases efecto invernadero de 1,225t de CO2 eq. - Consumo de agua de 75 m3 - Consumo de energía de 3,820 KWh - Consumo de combustibles fósiles 235,5 kg - Mejora de la calidad del aire, reduciendo las emisiones de polvoGarantizar la replicabilidad en EU
12
3
4
Niobium•
•PMG
•Germanium
•Rare Earths
•Magnesium•Galium
•Indium
•Antimony
•Beryllium•Barytes
Supp
ly R
isk
Economic Importance
Diatomite • Perlite
• •Talo
•Clays Silver•
•Gypsum
Feldspar• •Titanium •Copper
Silica
•LimestoneBentonite •
•BorateLithium
•Fluorspar
•Tantalum
•Rhenium•Tellurium
•Iron
Magnesite• ChromiumVanadium
Molybdenum • Manganese
• Zino• •Nickel •
Bauxite
10.09.08.07.06.06.04.03.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
Aluminium•
• Cobalt
Graphite •
Tungsten•
