Industria Metallurgica e del Vetro.

 

L’utilizzo di ossigeno puro nella fusione dei metalli ferrosi e non è una tecnologia ormai consolidata per i forni rotativi. Recenti sviluppi nel campo del preriscaldo siviera e dei forni di riscaldo acciaio hanno riportato l’interesse sulla tecnologia dell’ossigeno puro.

Fusione dei metalli ferrosi e non ferrosi

In linea generale per la fusione di vari metalli ferrosi e non, quali acciaio, ghisa, alluminio, rame etc, si impiegano vari tipi di forni fusori quali i rotativi o a camera. Da molti anni oramai la tecnica più diffusa e consolidata di fusione è la Ossicombustione ad ossigeno puro che ha soppiantato i vecchi sistemi ad aria . Di seguito vediamo alcune applicazioni e relativi vantaggi applicativi.

Ghisa (bruciatore Oxy-Fuel)
I sistemi di combustione ad ossigeno garantiscono:
  • ridotti consumi specifici di combustibile
  • ridotti fattori di emissione
  • migliore controllo della combustione
  • grande flessibilità di esercizio
  • incremento del rendimento termico del processo
  • riduzione dei costi operativi e di conduzione
  • ottimi risultati in termini metallurgucu
  • riduzione del consumo di refrattario con conseguente allungamento della campagna dei forni

Alluminio

Alla stessa maniera della ghisa, anche per l’alluminio valgono gli stessi criteri di applicabilità della combustione ad ossigeno puro che volendo si riassumono nei seguenti principali vantaggi: 

  • Riduzione del consumo di metano variabile tra il -50 % ed il – 60% rispetto ai sistemi di combustione ad aria
  • Riduzione della quantità di scorie durante il processo fusorio dovuto alla ossidazione del metallo; tenendo conto del valore dell’alluminio, la riduzione dell’1% delle scorie si traduce in un notevole risparmio di metallo primo.
  • Aumento della capacità fusoria del forno fino al +50%
  • Riduzione delle emissioni di V.O.C dovuta generalmente al processo di gassificazione dei materiali organici presenti sui rottami di alluminio
  • Riduzione delle emissioni di NOx sino al 90%
  • Riduzione delle emissioni di CO2 sino al 50 %

Trattamenti termici

Nella maggior parte dei processi di trattamento termico, i forni devono operare in atmosfera neutra o riducente per evitare modifiche nella composizione superficiale del metallo dovute a fenomeni di ossidazione che determinerebbero un deterioramento dell’aspetto superficiale e la modifica delle proprietà tribo logiche. In altre parole l’atmosfera non deve reagire con la superficie del metallo nei casi di ricottura o tempra. Unica eccezione sono i processi di cementazione o nitrurazione dove l’atmosfera serve a trasferire rispettivamente carbonio o azoto, andando a formare carburi o nitruri, per conferire maggior durezza e resistenza all’usura meccanica.

Nella seguente tabella possiamo vedere i più comuni trattamenti termici dei metalli ed i relativi gas tecnici impiegati.

Tempra/Cementazione Cementazione/ Tempra Azoto – Metanolo
Cementazione a bassa pressione e tempra in gas ad alta pressione Acetilene per cementazione;
Azoto – Elio Idrogeno per tempra
Carbonitrurazione Azoto – Metanolo – Ammoniaca
Nitrurazione Ammoniaca – Azoto – Protossido di azoto
Nitrocarburazione Ammoniaca – Azoto – Anidride carbonica
Tempra criogenica Azolo liquido
Ricottura Ricottura/rinvenimento Azoto – Idrogeno – Idrocarburi
Generatore endotermico con diluizione in azoto
Brasatura/Sinterizzazione Brasatura/Sinterizzazione Azoto – idrogeno
Generatore endotermico con diluizione in azoto

Vetro industriale tecnico

Anche per il settore del vetro valgono i vantaggi generali della fusione mediante ossi combustione ad ossigeno . Dobbiamo però considerare che i forni fusori per vetro sono di notevoli dimensioni e per questo motivo funzionano a ciclo continuo per diversi anni sino alla necessità di dover sostituire i mattoni refrattari che contengono il vetro fuso. Per questa particolarità le applicazioni della combustione ad ossigeno richiedono normalmente l’applicazione di diversi sistemi di combustione per ogni forno e generano un fabbisogno di ossigeno che spesso arriva fino a 3.000 mch per ogni forno ; di conseguenza anche il fabbisogno di metano è molto elevato e questo si traduce in un prezzo molto basso del metano consumato e conseguente necessità di un prezzo molto basso dell’ossigeno. Di norma una grande vetreria è fornita tramite tubazioni oppure con sistemi on-site del tipo VPSA che richiede degli investimenti molto elevati.

Talvolta in attesa della applicazione di un sistema ad ossigeno puro potrebbe essere richiesto dal cliente un potenziamento temporaneo di sistemi per l’arricchimento dell’aria di combustione al fine di poter aumentare la produttività temporaneamente.

 

Principali vantaggi della conversione ad ossigeno di un forno per vetro

VANTAGGI

Vetro Tecnico

200 tpd borosilicate

Vetro Cavo

400 tpd soda lime
Forno ad aria con rigeneratori Forno ad aria con recuperatori
emissioni NOx -80% -75%
emissioni CO2 -40% -38%
Risparmio di combustibile -35% -33%
Risparmio costi operativi -5% -5%

 

Fusione, tecnologie, ossigeno puro