Riciclaggio a caldo basato su un freddo calcolo

Industria dell'acciaio: riciclaggio automatizzato dei rifiuti provenienti dagli altiforni

Nell'industria dell'acciaio, i costi relativi allo smaltimento e al combustibile costituiscono un importante fattore concorrenziale. Presso l'acciaieria ArcelorMittal in Messico, la ditta costruttrice di impianti Diproinduca gestisce un impianto di riciclaggio per i rifiuti provenienti dagli altiforni. Festo ha automatizzato l'impianto con una soluzione completa che coinvolge vari livelli della piramide dell'automazione.

A Lázaro Cárdenas ha sede la più grande azienda produttrice d'acciaio del mondo: situata in una posizione strategica, direttamente sul più importante porto di smercio delle materie prime, la ArcelorMittal produce bramme d'acciaio con il procedimento DRI-EAF. Questo processo di produzione consente di realizzare annualmente 3,8 milioni di tonnellate di bramme di ottima qualità e dalla struttura superficiale omogenea. Un elemento di importanza fondamentale nel processo di produzione delle bramme è il coke, che fornisce il calore necessario per il funzionamento dell'altoforno e viene poi riciclato al termine del processo di produzione.

Produzione di bramme

La bramma è un blocco di acciaio, alluminio o rame fusi la cui larghezza o lunghezza corrispondono a un multiplo del suo spessore. Le bramme vengono prodotte per colata continua e mediante laminazione e costituiscono il materiale base per la fabbricazione di lamiere e nastri. Le dimensioni della bramma vengono adattate alle misure del prodotto desiderato.

Durante la produzione delle bramme, il processo di combustione in altoforno genera dei residui come, ad esempio, le cosiddette polveri di coke e i fanghi d'altoforno. Questi materiali sono riciclabili e possono essere nuovamente inseriti nel processo di combustione. A tale scopo, presso la sede dell'acciaieria è presente un impianto della Diproinduca destinato al riciclaggio dei prodotti di scarto degli altiforni.


Il segreto di un riciclaggio ben riuscito

Negli ultimi vent'anni, l'azienda canadese si è costruita una solida reputazione nell'ambito del riciclaggio dei rifiuti industriali provenienti dal settore minerario e siderurgico. La Diproinduca ha installato impianti per il riciclaggio in Canada, Messico, Venezuela e Trinidad. L'azienda specializzata nel riciclaggio di rifiuti industriali trasforma i residui derivanti dal processo di produzione dell'acciaio in bricchette pronte per essere nuovamente bruciate negli altiforni delle acciaierie. Per la fabbricazione delle bricchette, è necessario individuare il corretto rapporto di mescolamento tra i vari componenti. I residui di combustione vengono quindi miscelati ad acqua, cemento e additivi chimici selezionati che agiscono da legante delle varie sostanze.

A Lázaro Cárdenas, il preciso dosaggio dei diversi componenti è affidato a una soluzione di automazione realizzata da Festo. "Si tratta di un'autentica soluzione completa: gli esperti di tecnologia dei sistemi di Festo Mexico si sono occupati di tutte le fasi di realizzazione, dallo sviluppo del fondamento tecnico fino alla fornitura della tecnica di comando", spiega Alexander Vargas, responsabile per l'automazione del processo di gestione del prodotto presso Festo.

Formate con una miscela perfetta

Il sistema di automazione integrato include un sistema di pesatura dotato di celle di carico poste sui nastri trasportatori e sulla tramoggia per cemento appositamente sviluppata. A ciò si aggiungono il sistema di pre-miscelazione e miscelazione con motori elettrici e il sistema di dosaggio dell'acqua e degli additivi chimici dotato delle valvole pneumatiche necessarie per lo svolgimento del processo. Il sistema di pesatura si avvale della tramoggia per materiale grezzo per determinare il dosaggio esatto dei materiali di scarto necessari per la carica in oggetto. Quest'ultima viene trasportata al pre-miscelatore per essere sottoposta alla fase di omogeneizzazione. Il prodotto così ottenuto passa quindi al miscelatore, per l'aggiunta del cemento e degli additivi chimici. Quando la miscela raggiunge la giusta composizione, il miscelatore viene aperto e la carica complessiva viene trasportata alla bricchettatrice per la produzione delle bricchette.

Imbuto per materie prime

Tramoggia per materiale grezzo automatizzata: il sistema di pesatura determina il dosaggio esatto dei materiali di scarto necessari per la carica in oggetto.

Un successo su tutti i fronti

"Durante le fasi di sviluppo di questa soluzione completa, gli ingegneri messicani hanno messo a frutto il proprio know-how nell'ambito dell'automazione dei processi a vari livelli della piramide dell'automazione", spiega Vargas, che in qualità di esperto ha seguito il progetto sin dall'inizio dalla sede centrale di Festo. Al livello del sensore/attuatore, il passaggio di tutti i fluidi all'interno dell'impianto è comandato e regolato da diverse valvole di processo automatizzate, tra cui l'attuatore oscillante DAPS che governa l'apertura e la chiusura della valvola a farfalla.

A livello di campo, tre terminali CPX distribuiti, collegati mediante Profibus DP rilevano il segnale degli strumenti installati in loco. I quadri di comando compresi nella fornitura, realizzati in acciaio inossidabile e pronti per il montaggio, offrono un alto grado di protezione e consentono l'impiego dell'impianto anche in spazi esterni esposti al torrido clima della costa messicana del Pacifico.

Il controllore PLC CECX-X-C1 funge da "cervello" dell'impianto al livello di comando. Un sistema SCADA consente all'operatore di visualizzare i diversi settori e le varie apparecchiature. La comunicazione con il PLC e il sistema SCADA avviene mediante rete Ethernet. Il programma PLC con sistema SCADA controlla l'intero processo produttivo, che può essere controllato in modo completamente automatizzato oppure manualmente. Il master PLC sotto forma di sistema di comando CECX-X-C1 elabora le informazioni e le trasmette al software SCADA. Quattro monitor visualizzano il layout generale dell'impianto, i parametri, gli eventi e i rapporti relativi all'impianto.

Aumento costante della produttività

"In questo progetto, gli esperti messicani di tecnologia dei sistemi hanno messo in gioco le proprie conoscenze relative all'automazione in tutte le fasi del processo, dallo sviluppo tecnico alla fornitura della tecnica di comando, fino all'After Sales Service", sottolinea l'esperto di automazione Vargas. L'automazione organizzata su quattro piani della piramide dell'automazione consente oggi di riciclare in modo altamente efficiente il combustibile noto come "coke", contemporaneamente tutelando l'ambiente e accrescendo la produttività nel settore della fabbricazione di bramme.

Diproinduca Canada Limited

9140 Leslie Street, Suite 404
Richmond Hill, ON, L4B 0A9
Canada

www.diproinduca.com

Campo di attività: costruzione di impianti per il riciclaggio industriale

Arcelor Mittal

Berkeley Square House, 7th Floor
Berkeley Square
Londra W1J 6DA
Inghilterra

www.arcelormittal.com

Campo di attività: il più grande produttore mondiale di acciaio, con acciaierie e miniere di minerali di ferro sparse in tutto il mondo

  1. Questo articolo è apparso nella rivista per i clienti Festo trends in Automation 2.2014

settembre 2014

Panoramica