1. ¿Qué son los contaminantes producidos por la combustión de combustible?
Los hornos de recocido (especialmente los continuos) típicamente usan gas natural, gas de carbón (como gas horno de coque) o petróleo pesado como combustible (algunas unidades más pequeñas aún usan carbón). El proceso de combustión produce los siguientes contaminantes:
Las partículas (PM₂.₅, PM₁₀): la combustión incompleta o el combustible que contenga impurezas (como carbón y petróleo pesado) emitirá polvo, negro de carbono y otros contaminantes. Las emisiones a largo plazo pueden conducir a concentraciones elevadas de partículas atmosféricas locales.
Los óxidos de azufre (SO₂): los combustibles que contienen azufre (como petróleo pesado y carbón alto en azufre) producen SO₂ tras la combustión. So₂ es una causa importante de lluvia ácida y corrosivo para el equipo y la vegetación circundante.
Óxidos de nitrógeno (NOₓ): durante la combustión de alta temperatura (especialmente el gas natural, donde las temperaturas de la llama pueden alcanzar más de 1500 grados), los óxidos de nitrógeno (N₂) en el aire reaccionan con óxidos de oxígeno (O₂) para producir óxidos de nitrógeno (NO₂ y NO₂), que son gases altamente irritantes y contribuyen a la mancha fotoquímica. Los gases de efecto invernadero (CO₂): el producto principal de la combustión de combustibles fósiles, exacerbando directamente el calentamiento global, es una fuente de emisión en la que debe centrarse bajo el objetivo de "doble carbono".
2. ¿Cuáles son los contaminantes en los gases de escape de procesos?
Para prevenir la oxidación de la tira de acero, se introduce un gas de blindaje mezclado con hidrógeno nitrógeno en el horno de recocido. Además, la materia orgánica residual en la superficie de la tira, como el aceite rodante y los agentes de desengrasamiento, volatilizará o se descompondrá a altas temperaturas, produciendo:
Compuestos orgánicos volátiles (VOC): aceites minerales y ésteres de ácidos grasos en aceites rodantes, por ejemplo, se volatilizan a altas temperaturas para formar hidrocarburos no metano, algunos de los cuales participan en reacciones fotoquímicas y contribuyen a la contaminación de ozono.
Cantidades menores de gases nocivos: el control de la atmósfera de horno inadecuado (por ejemplo, el punto de rocío excesivamente alto) puede producir pequeñas cantidades de H₂s (si el combustible contiene azufre y la reacción de reducción es incompleta) o HCl (si los iones de cloruro permanecen en la superficie de la tira después del encurtido), potencialmente corrosivo a la atmósfera y el equipo.
3. ¿Qué impacto tiene el proceso de enfriamiento en la etapa de recocido en los recursos hídricos?
Consumo de agua de enfriamiento
El enfriamiento rápido (por ejemplo, en la producción de lámina automotriz, donde la tira de acero se enfría de 800 grados a menos de 300 grados a través del enfriamiento del rodillo) requiere grandes cantidades de agua de enfriamiento circulante. El uso de un sistema de enfriamiento abierto (como una torre de enfriamiento) consume agua dulce debido a pérdidas de evaporación, lo que puede exacerbar la escasez de agua, particularmente en las regiones de escasez de agua.
Riesgos de descarga de aguas residuales
Si el agua de enfriamiento circulante no se trata adecuadamente, se puede contaminar por las siguientes razones:
La fuga de inhibidores de la corrosión (como los cromatos) e inhibidores de la escala (como los fosfatos) agregados al agua de enfriamiento puede provocar metales pesados o contaminación eutrófica del cuerpo de agua;
Pequeñas cantidades de aguas residuales de encinterchación (como el ácido clorhídrico) que quedan en la superficie de la tira de acero pueden ingresar al agua de enfriamiento junto con el vapor, potencialmente bajando el valor de pH y formando aguas residuales ácidas.
4. ¿Cuáles son los desechos sólidos en el proceso de recocido?
Materiales refractarios de desechos
Los revestimientos del horno de recocido (como las secciones de calefacción y remojo de hornos de recocido continuo) están hechos de materiales como ladrillos refractarios y fibras refractarias. Estos materiales envejecen y copos a altas temperaturas prolongadas, generando materiales refractarios de desechos durante el reemplazo. Si estos materiales contienen asbesto (como se ve en algunos equipos más antiguos), se vuelven desechos peligrosos y requieren un manejo especial para evitar que las fibras de asbesto contaminen el aire.
Catalizadores de desechos y adsorbentes
En algunos procesos de recocido, el gas de blindaje (mezcla de nitrógeno-hidrógeno) requiere purificación (por ejemplo, eliminar la humedad y el CO₂). Se pueden usar adsorbentes como los tamices moleculares y el carbono activado, que se convierten en desechos sólidos tras la descomposición. Si el hidrógeno se produce a través de la descomposición de amoníaco (para proporcionar una fuente H₂), los catalizadores utilizados en el proceso de descomposición (por ejemplo, catalizadores a base de níquel) también deben tratarse como desechos peligrosos tras la descomposición.
Otras escorias de desechos
Las escorias de la combustión de combustible (por ejemplo, cenizas de carbón y combustión de petróleo pesado) que contienen metales pesados (por ejemplo, vanadio y níquel de petróleo pesado) pueden contaminar el suelo y el agua subterránea si no se usan.
5. ¿Qué impacto tiene el proceso de recocido en el consumo de energía y las emisiones de carbono?
Tomar un horno de recocido continuo como ejemplo, producir una tonelada de bobina galvanizada consume aproximadamente 50-80 metros cúbicos de gas natural (o otras fuentes de energía equivalentes), lo que resulta en aproximadamente 100-160 kg de emisiones de co₂ (calculado en base a un factor de emisión de carbono de gas natural de 2.0 kgco₂/m³).
Si el horno de recocido se basa en la energía térmica (como un horno de recocido calentado eléctricamente), y la electricidad proviene de unidades de carbón, las emisiones de carbono aumentarán aún más (el factor de emisión de carbono para la generación de energía a carbón es de aproximadamente 800 GCO₂/KWH).