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Progresivamente las escorias se han transformado en un producto seguro y estable, capaz de cumplir
especificaciones técnicas, criterios de aceptación y control de calidad para su uso en la construcción,
agricultura y procesos de filtración.
SUSTENTABILIDAD DE LA INDUSTRIA
Reciclado de escorias de acería
Por Jorge Madías, Gerente de empresa Metallon, Argentina
INTRODUCCIÓN
La industria siderúrgica genera unos 400 Mt/año de escoria (incluyendo la escoria de alto horno). En
las acerías el mayor volumen corresponde a las escorias de convertidor; en segundo lugar, a las de los
hornos eléctricos de arco. Luego se ubican las escorias de cuchara y las escorias de desulfuración de
arrabio.
La eficiencia en el uso de los materiales se basa en la reducción de los consumos específicos de materias
primas y la generación de residuos y el uso eficiente de los coproductos y su reciclado interno (dentro
de los procesos siderúrgicos) o externo (en otras industrias). Su uso refuerza la sustentabilidad de la
industria, ya que ayuda a preservar los recursos naturales y reducir las emisiones de CO2. Algunas
empresas informan sobre la utilización y/o reciclado de prácticamente la totalidad de estas escorias [1].
En trabajos anteriores se analizó el reciclado de polvos de horno eléctrico [2], barros y polvos de acería
[3], polvos y barros de alto horno [4] y materiales refractarios [5]. En el presente artículo el tema central
es el reciclado de las escorias de acería. Se trata de compuestos con sílice, óxido de calcio, óxido de
magnesio, aluminio y hierro. Durante la fusión, se agregan fundentes en el horno de acería, para extraer
impurezas de los materiales de carga. La escoria es menos densa que el acero líquido, flota y puede
separarse fácilmente.
La escoria de acería se puede reciclar de diversas formas, aunque es mayoritario su uso en la
construcción de caminos. Por ejemplo, en la FIGURA 1 se presenta la distribución de los destinos de la
escoria de acería en Alemania en 2007.
El reciclado de la escoria en los circuitos metalúrgicos puede estar limitado por su contenido en
elementos indeseables para los aceros. Por ejemplo, las escorias provenientes de la desulfuración de
arrabio y de la metalurgia de cuchara pueden estar limitadas por su contenido de azufre, en tanto que las
de defosforación de arrabio, acería al oxígeno y horno eléctrico, por su contenido de fósforo.
DOSSIER TECNOLÓGICO
La cantidad de escoria utilizada
como fertilizante depende de las
condiciones de mercado. Existen
limitantes como las distancias para
su transporte, debido a la fuerte
competencia con los fertilizantes
basados en piedras calcáreas.
Las escorias con aplicación en la
construcción de caminos con menos
requerimientos sobre la calidad de
los agregados (por ejemplo, capas
no ligadas en calles y áreas de
estacionamiento) compiten con otros
productos industriales. Se requiere
el desarrollo de nuevos procesos y
mercados para que su utilización
sea ya no como áridos, sino como
elementos activos que pueden
alcanzar propiedades puzolánicas
(cementicias). El potencial de las
escorias de acería aún no está
totalmente explotado.
El objetivo de los esfuerzos de los
productores de acero es aumentar la
utilización de la escoria mejorando
sus propiedades y llevándola a ser
un producto con características
normalizadas, ya que todavía existe
una cantidad de escoria que debe
ser enviada a disposición final por
diversas causas (tamaño, composición
química) y que deberá ser minimizada
en el futuro.
A continuación se presentan aspectos
específicos del reciclado de cada tipo
de escoria de acería, y ejemplos de
desarrollos realizados recientemente
para su reciclado externo o su
reutilización en la producción de
acero.
ESCORIAS DE CONVERTIDOR
Se trata del mayor volumen, ya que
por esta vía se produce el 70% del
acero mundial. La presencia de cal
libre hace que el material se expanda
en presencia de humedad y esta
característica lo limita para su uso en
la construcción y caminos. Por ello
se han desarrollado diversos tipos de
tratamientos de estabilización.
FIGURA 1. Destinos para la escoria de acería en Alemania, año 2007 [6]
4
7
10
Construcción de caminos
Misceláneo
Uso metalúrgico
56
11
Depósito
Fertilizante
Almacenamiento provisorio
12
Lo más usual es mantener la escoria
a la intemperie por largos períodos.
Existen diversas formas de acelerar
este proceso, que interesan cuando no
se dispone de espacio suficiente para
el almacenamiento a la intemperie.
Entre ellas cabe mencionar:
FIGURA 2. Proceso BSSF
de Baosteel. Pote de escoria luego
de descargarla en el recipiente que
la convierte [7]
• la inyección de vapor, utilizada en
plantas de Japón;
• la adición de sílice, que liga los
óxidos de cal y de magnesio libres,
desarrollada por ThyssenKrupp
Steel y el Instituto de Materiales
de Construcción (FEhS, por sus
iniciales en alemán) [6]; y
• el proceso BSSF (Baosteel Short
Slagtreatment Facility) desarrollado
por el gigante siderúrgico chino
Baosteel a partir de 1995 [7].
En este último proceso, la escoria
fundida, a alta temperatura, se
trata en un contenedor rotativo
especial durante 3 a 5 minutos.
Mediante la acción combinada de la
fuerza mecánica y el enfriamiento,
la escoria se solidifica y luego se
tritura en trozos pequeños. Debido
a sus puntos de fusión diferentes, la
escoria y el metal residual solidifican
separadamente dentro del contenedor,
por lo que no se mezclan [8]. El
espacio ocupado por el equipamiento
es de 10 x 15 m (FIGURA 2).
El producto obtenido se utiliza como
base para pavimentos y ladrillos,
y como abrasivo para granallado.
También se recicla para la planta de
sínter o a los convertidores, como
fundente. Esta tecnología china se
aplica también en Corea y la India
(CUADRO 1).
41
42
FIGURA 3. Izquierda: colocación de bloques Ferroform en puerto. Centro: aspecto una vez completada
la colocación. Derecha: adhesión de algas luego de un año y medio de la colocación [9]
Área de muestreo: 50 cm2
Profundidad del agua: 2,5 m
3m
Bloques
Sargassum sp.
Undaria sp.
Algas
Lomentaria sp.
Piedras artificiales
En el caso particular de Japón, donde
las obras públicas eran las principales
consumidoras de escoria, en un
período en que estas disminuyeron,
este material debió competir con las
cenizas volantes provenientes de
la combustión de carbón y con el
reciclado de los propios materiales
extraídos de los caminos. Hubo que
buscar otras aplicaciones [9]. JFE
Steel, en particular, desarrolló un
bloque denominado comercialmente
Ferroform, con utilización como
defensa de costas, muelles y escolleras
marinas, compitiendo con los bloques
de hormigón (FIGURA 3). Como
ligante se utiliza escoria granulada y
molida de alto horno, cenizas volantes
y activadores alcalinos. Como arena
y piedra se emplea escoria de acería.
Los bloques se producen mediante
mezclado de los componentes,
colocación en moldes y curado,
utilizando los mismos equipos que
para hacer bloques de hormigón.
Ulva pertusa
CUADRO 1. Empresas que adoptaron el proceso BSSF para el tratamiento
de la escoria de la acería LD [8]
Empresa
Planta
País
Año de arranque
Baosteel
Luojing
China
2006
Masteel
N° 4
China
2007
India
2008
JSW Steel*
Baosteel
Bayi Steel
China
2008
Baosteel
Luoying
China
2009
India
2010
JSW Steel*
POSCO
Acería II
Corea
2010
Baosteel
Meishan
China
2010
Baosteel
Acería II
China
2010
POSCO
Gwangyang
Corea
2011
Baosteel
Acería I
China
2011
* Los nombres de las plantas de JSW no aparecen en la lista de referencias provista por Baosteel
Engineering.
En la FIGURA 4 se comparan
los componentes de los bloques
Ferroform con los de los bloques de
hormigón.
estabilidad frente a las olas y un
mejor desarrollo de las algas. Este
es un aspecto importante en Japón
ya que hay un fuerte impulso para
revertir el deterioro del ecosistema
marino mediante la repoblación de
sus especies, tales como las algas.
Las propiedades mecánicas
obtenidas luego del curado son del
mismo orden que el concreto. Dos
aspectos ventajosos son el mayor
peso específico, debido a la escoria
de acería, que permite una mayor
Con respecto al uso de escoria de
convertidor como fertilizante, en
Alemania es creciente. Mientras
hace 15 años se ofrecía una amplia
variedad de fertilizantes, actualmente
solo se promueve “cal de convertidor”
con un tamaño de grano de menos
de 3 mm y con el 10%-20% de
humedad. Se espera que este mercado
se desarrolle más, particularmente
debido a la escasez de fosfato para
uso agrícola. El contenido de fósforo
de los fertilizantes es escoria del 1%
al 2%. La investigación futura se
focalizará en incrementar el contenido
de fósforo, lo que debe hacerse en el
pote de escoria para evitar el contacto
del acero con el fósforo.
DOSSIER TECNOLÓGICO
ESCORIAS DE HORNO ELÉCTRICO
Las escorias de horno eléctrico suelen
tener menor basicidad y mayor
contenido de óxido de hierro que las
de convertidores. Como estas, también
encuentran aplicación mayoritaria en
la construcción de caminos, luego de
procesos de estabilización.
A título de ejemplo, una instalación
típica es la desarrollada por Danieli en
su planta siderúrgica ABS, en Udine,
Italia [10]. Se trata de una instalación
altamente automatizada, en la que se
hacen diversas etapas de separación
magnética, trituración y molienda.
Se obtiene para el caso de ABS
una recuperación del 3% de hierro
FIGURA 4. Comparación entre los componentes que se mezclan para
preparar un bloque de hormigón y un bloque Ferroform con reciclado
de escoria de acería, de alto horno y cenizas volantes [9]
3.000
Agua
Contenido unitario (kg/m3)
2.500
Agua
Agregado grueso
Escoria de acería
1.000
Agregado fino
500
0
Cemento
Ceniza volante
Escoria alto horno
Hormigón normal
Ferroform
La escoria es descargada por la pala
mecánica sobre una zaranda estática,
que tiene la función de separar trozos
muy gruesos. El material que atraviesa
esta zaranda es procesado por un
alimentador vibratorio que lo dosifica
para la primera etapa de tratamiento.
Esta incluye un separador magnético y
una trituradora de mandíbulas. Luego
hay un segundo separador magnético
que procesa el material triturado, y una
zaranda primaria. La zaranda primaria
genera tres fracciones granulométricas:
• una fracción gruesa que se muele
en un molino a martillos y se
vuelve a pasar por esta zaranda;
• una fracción intermedia, por
ejemplo de 12 a 22 mm; y
• una fracción fina, que se envía a
una zaranda secundaria.
2.000
1.500
metálico, que se recicla como parte de
la carga metálica del horno eléctrico.
Esta es la principal justificación
económica de la inversión.
Activador
La zaranda secundaria a su vez genera
tres productos diferentes:
• una fracción gruesa, de por
ejemplo 8 a 12 mm;
FIGURA 5. Esquema de instalación realizada por Danieli en ABS para el tratamiento de la escoria de acería
(recuperación de acero y separación de la escoria en diversas fracciones granulométricas) [10]
43
44
• una fracción intermedia de por
ejemplo 4 a 8 mm; y
• una fracción fina, de menos de 4
mm.
FIGURA 6. Aspecto de la planta de procesamiento de escoria de acería en
ABS [10]
En la FIGURA 5 se presenta un
esquema de la instalación descrita.
Las diferentes fracciones se someten
luego a la degradación atmosférica
para su estabilización volumétrica y
se comercializan para diversos usos
con la denominación Ecogravel.
La línea de tratamiento ocupa
una superficie de 50 x 80 m,
pero se necesita una superficie
mucho mayor para almacenar a la
intemperie la escoria tratada, hasta su
estabilización. La instalación de ABS
ocupa 5 hectáreas y trata 200.000
t/año (FIGURA 6).
Línea de procesamiento de escoria, almacenamiento a la intemperie de diversas fracciones
granulométricas de escoria procesada y planta de preparación de mezcla para hormigón.
CUADRO 2. Composición química promedio de la escoria de horno
eléctrico y de cuchara en Badische Stahlwerke [11]
Una de las principales aplicaciones
de este material es formando parte
de mezclas bituminosas, para la
parte superior de caminos donde
se destaca por su alta adhesión y
resistencia al desgaste, cumpliendo
con los requisitos de la Norma
Europea EN 13043 “Agregados para
mezclas bituminosas y tratamientos
superficiales para caminos,
aeropuertos y otras áreas de tráfico”.
La otra aplicación predominante es
como material inerte en hormigón para
pavimentos (el uso para hormigón
estructural está todavía bajo estudio).
En este caso el material cumple con las
normas europeas EN 12620 “Agregados
para hormigón” y EN 13242
“Agregados para materiales no ligados
y materiales ligados con aglutinantes
hidráulicos para uso en obras civiles y
construcción de caminos”.
Componente
Escoria de horno
Escoria de cuchara
Hierro total (%)
26,5
< 5,0
CaO (%)
28,5
35,0
SiO2 (%)
12,1
23,9
MnO (%)
4,2
4,2
MgO (%)
4,1
8,2
Al2O3 (%)
4,7
5,4
Cr2O3 (%)
0,79
0,27
P2O5 (%)
0,57
0,22
CaO/SiO2
2,4
1,5
Generación específica
(kg/t)
150
15
Se utilizan principalmente para
subbase y capa asfáltica en caminos
y para refuerzo en las orillas del río
Rhin (FIGURA 7).
encontró que la lixiviación de cromo
hexavalente se puede minimizar
mediante un enfriamiento brusco de
la escoria [12].
En la planta de Badische Stahlwerke,
que es un referente mundial para las
acerías de productos largos comunes,
se producen unas 280.000 t/año de
escoria de horno eléctrico y 28.000
t/año de escoria de cuchara [11]. Sus
composiciones químicas se presentan
en el CUADRO 2. La instalación para
el tratamiento tiene características
similares a la planta descrita
anteriormente.
En las acerías eléctricas que producen
aceros con cierto tenor de cromo,
puede haber una cierta cantidad
de cromo hexavalente presente en
la escoria, una vez enfriada. Como
este compuesto es soluble en agua,
se requiere un ensayo de lixiviación
antes de depositar o reciclar esta
escoria. Un estudio del CSM (Centro
Sviluppo Materiali) y TenarisDalmine
ESCORIAS DE CUCHARA
Estas escorias contienen generalmente
altos tenores de CaO. Debido a la
formación de silicato dicálcico y su
transformación en el enfriamiento,
así como la reacción de los óxidos de
calcio y de magnesio con la humedad,
pueden generarse muchos finos.
DOSSIER TECNOLÓGICO
FIGURA 7. Usos de la escoria de horno eléctrico de Badische Stahlwerke
Izquierda: pavimentación de camino. Derecha: refuerzo de orilla en el río Rhin.
Hay experiencias industriales
prolongadas de reciclado de la escoria
de cuchara en el horno eléctrico de
arco. Uno de ellos es el de Ferriere
Nord, Osoppo, Italia, que está
en marcha desde el año 2001. En
esta planta se mezclan materiales
refractarios usados y la escoria de
cuchara (FIGURA 8). La composición
final del material de inyección es
del 50%-55% CaO; del 15%-20%
SiO2; del 8%-10% MgO; del 5%-10%
Al2O3 y del 5% FeO. Desde un punto
de vista mineralógico, predomina el
silicato dicálcico [13].
Una experiencia similar ha sido
llevada a cabo a partir de 2005 en
otra acería eléctrica italiana, la planta
Ospitaletto de Stefana SpA [14].
Un ejemplo de reciclado de escoria
de cuchara en acería al oxígeno
proviene de Posco Guangyang
[15]. En este caso se recurre a
modificar el diseño de los potes para
dividir la escoria a un tamaño lo
suficientemente pequeño como para
que sea posible cargarla directamente
en los convertidores sin causar daño
a los refractarios ni tener dificultades
en su refusión. En la FIGURA 9 se
presenta el aspecto interno del pote
y el de los trozos de escoria una vez
solidificados. Con este procedimiento
se disminuyó el consumo de cal sin
incurrir en un tratamiento complejo
de la escoria.
ESCORIAS DE DESULFURACIÓN
DE ARRABIO
Estas escorias pueden tener
composiciones variadas, en función
de los procesos previos, de la
práctica operativa y de la cantidad
y tipo de desulfurantes utilizados.
Generalmente se trata de escorias
ricas en CaO y con presencia de
cal libre. A título de ejemplo, en
JFE Steel se practica el reciclado de
esta escoria en el mismo proceso
de desulfuración de arrabio, que en
este caso es el llamado proceso KR,
con agitación mediante un impulsor
mecánico. El desarrollo se hizo en
un horno de inducción con 70 kg de
arrabio líquido; se procuraba mejorar
la eficiencia del proceso y disminuir la
generación de escoria [15].
La desulfuración con escoria reciclada
resultó ser el 70% de la obtenida con
el desulfurante nuevo (cal con el 5%
de fluorita). La caída en eficiencia
estuvo relacionada a la contaminación
con sílice proveniente del proceso
previo de desiliciación de arrabio.
Se verificó poca influencia de la
granulometría de la escoria. Mediante
una simulación con balance de masa,
se pudo definir que la proporción
máxima de escoria reciclada era el
FIGURA 8. Esquema de la instalación para la preparación de mezclas de escoria de cuchara y refractarios usados
en el horno eléctrico de arco de Ferriere Nord [13]
Grillas
Separador
magnético
Refractarios usados
Zaranda
Cajas de enfriamiento
Escoria de cuchara
Trozos de metal
Material magnético
Material granulado
para otros usos
Mezcla
básica
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DOSSIER TECNOLÓGICO
FIGURA 9. Izquierda: diseño interno del pote de escoria. Derecha: escoria
solidificada en el pote
60%, para poder tener una operación
estable. La escoria se podía reciclar
hasta dos veces, si las condiciones
eran las adecuadas.
El proceso se estableció en la
planta de Fukuyama, logrando un
descenso del 40% en el consumo
de desulfurante. En la planta de
Kurashiki se optó por realizar el
reciclado en caliente, logrando un
descenso del 50%.
LA EXPERIENCIA DE ARCELORMITTAL TUBARÃO CON LA ESCORIA DE ACERÍA
La reutilización de la escoria de convertidores al
oxígeno en esta planta es un ejemplo que se ha
destacado a nivel mundial. En la empresa se generan
unas 800.000 t/año. Hace ya 14 años que ArcelorMittal
Tubarão comenzó a investigar técnicas para nuevos usos
y buena performance de la escoria de LD en diversas
áreas.Se demostró la eficacia de la humectación y la
aireación diaria para estabilizarla y la importancia del
entrenamiento de los usuarios finales.
Estas escorias se pudieron transformar en un producto
seguro y estable, capaz de cumplir especificaciones
técnicas, criterios de aceptación y control de calidad
para su uso en la construcción, agricultura y procesos
de filtración. Una de las principales aplicaciones ha sido
la construcción de calles.
En 2003, comenzó el proceso de tratamiento de
la escoria de acería LD para usarla en capas base
y subbase de calles. En 2008, el primer nuevo
subproducto, Acerita®, fue aprobado y regulado
para este propósito por el Departamento Nacional
de Infraestructura de Transporte y el Instituto de
Investigación de Caminos.
Otro producto, Revsol, se desarrolló como revestimiento
primario para calles secundarias y caminos rurales.A
través de un contratista especializado, ArcelorMittal
Tubarão entrena a las autoridades locales en cómo
usar los productos y cómo monitorear la performance
de la cobertura. Rensol se usa también en “Nuevos
Caminos”, un programa de desarrollo socioeconómico
que ayuda a las autoridades locales a mejorar caminos
rurales y calles secundarias.
La escoria de LD así perdió su anterior estatus negativo
y devino en un producto amigable con el medio
ambiente, ya que su aplicación ayuda a disminuir
el volumen de extracción de piedra y de arena. La
siderurgia ya no tiene que pagar por grandes áreas
de almacenamiento o por tratamientos y transporte
antes de depositar la escoria, sino que tiene ingresos
adicionales por la venta de la escoria tratada.
La Acerita® recibió el premio FINEP 2007 como la
mejor innovación tecnológica nacional en Brasil. La
Avenida Industrial, en el municipio de Serra, ES, Brasil,
que tiene dos vías para tráfico pesado, está todavía en
perfectas condiciones luego de dos años; se usó Acerita®
pura en sus capas base y subbase (ver fotografía).
Desde el 2005, unas 400.000 t se usaron en caminos
federales en el estado de Río de Janeiro. En el interín,
el programa “Nuevos Caminos” usó 700.000 t de Revsol
desde 2001 y renovó 230 km de caminos.
Avenida Industrial, Serra, ES, Brasil, con capas base
y subbase de Acerita pura.
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CONCLUSIONES
Las escorias de acería son generadas durante la producción
de acero. Por una parte se recupera de ellas la parte
metálica, para volverla a cargar en los convertidores al
oxígeno u hornos eléctricos de arco. Por otra parte, la
escoria de acería encuentra su mayor utilización en la
construcción de caminos y otros usos relacionados con
la construcción civil. Para ello se requiere estabilidad
volumétrica, que se logra en general por la permanencia
a la intemperie durante períodos prolongados. Donde no
hay disponibilidad de superficie para almacenamiento,
se desarrollan procesos e instalaciones específicas para
acelerar la estabilización, por ejemplo mediante la inyección
de vapor, la adición de arena o el enfriamiento brusco en
tambores giratorios. En algunos países se han desarrollado
productos alternativos a base de escoria, para evitar la
competencia con reciclos de otros orígenes.
Una pequeña parte de la escoria se reutiliza en los procesos
siderúrgicos: por ejemplo, hay plantas que reciclan escorias
de desulfuración de arrabio en este mismo proceso, y otras
que reciclan escorias de cuchara en los hornos eléctricos de
arco o convertidores al oxígeno.
AGRADECIMIENTO
Al Ing. Armando Pettorossi, Soluciones de Ingeniería y Gestión
Industrial Consultores Asociados, San Nicolás, Argentina, por su
revisión del trabajo. ••
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DOSSIER TECNOLÓGICO
REFERENCIAS
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Association, Brussels, Belgium.
[2] Madías, J.; “Reciclado de polvos de horno eléctrico”.
Acero Latinoamericano, marzo-abril de 2009, pp. 38-47.
[3] Madías, J.; “Reciclado de barros y polvos de acería al
oxígeno”. Acero Latinoamericano, marzo-abril de 2012,
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[4] Madías, J.; Reciclado de polvo y barros de alto horno”.
Acero Latinoamericano, julio-agosto de 2014, pp. 36-46.
[5] Madías, J.; “Reciclado de materiales refractarios
utilizados en la siderurgia”. Acero Latinoamericano,
mayo-junio de 2010, pp. 46-54.
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recycling”. Steel Research International, 80 (2009) N° 10,
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[10] Zimolo, D.; Tomadin, L.; “EAF slag recovery turns a
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[11] Apfel, J.; Electric arc furnace slag: a product, not waste Saving or earning money by using slag as a building
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[14]Memoli, F.; Brioni, O.; Mapelli, C.; Guzzon, M.; Sonetti,
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