A Kaldo-eljárás vagy a Stora-Kaldo-folyamat egy ősi finomítási eljárás, amelyet az acéliparban használnak a foszfor nyersvas finomítására . Ez adott modelljének átalakító , hogy az oxigén tiszta, ahol a keverést a megolvadt fém biztosítja a forgatás a retorta . A "Kaldo" elnevezés egy kitalált szó , amelyet feltalálója, Bo Kalling professzor , valamint a folyamatot 1948-ban fejlesztő és iparosító Domnarvets Jernverk nevéből építettek fel .
Ezt a folyamatot a színesfémek kohászatához igazították, ahol gyakran TBRC-nek ( Top Blown Rotary Converter ) hívják . Van egy nagyon sokoldalú eszköz, mind olvasztására hulladékok gazdag nemesfém finomításra fémkeverék a réz , a nikkel , a ón vagy ólom .
Bessemer már 1856-ban figyelembe vette , hogy a levegő helyett tiszta oxigén használata logikus javulás lenne a Bessemer és Thomas átalakítóknál . Valóban :
1895-ben Carl von Linde sikeresen cseppfolyósította a levegőt. Ettől a megközelítéstől függetlenül Georges Claude megbízta a1905. április 23ipari levegő cseppfolyósítási folyamat. Ezek a szabadalmak engedélyezésére az ipari, és mindenekelőtt gazdasági, termelési nagy mennyiségű oxigén és folyékony nitrogén. A vállalatok gyorsan születnek (Claude megalapítja az Air Liquide-t , míg von Linde létrehozza a Linde AG-t és a Praxair-t ). Ez a hozzáférés a széndioxidmentesítés kulcsfontosságú eleméhez nem veszett el Georges Claude-tól, aki 1910-ben tiszta oxigén használatát javasolta az acéliparban .
A levegő egyszerű cseréje tiszta oxigénnel azonban jelentős nehézségeket okoz. A reakciót a tiszta oxigén öntöttvas vezet hőmérsékleten 2500 a 2700 ° C-on : ilyen körülmények között, hűtés nélkül a fúvókák , az alján egy átalakító megsemmisült néhány óra.
1949-ben, Robert Durrer és Theodor Eduard Suess talált kielégítő megoldást: fejlesztették, a VOEST acélmű a Linz , a habosító oxigén útján lándzsa behatol függőlegesen a retorta . A találmány gyorsan áttörést jelentő technológiának tűnik : hat hónappal az első teszt után a prototípus gazdaságosabbnak tűnik, mint a legjobb hagyományos átalakítók! Az új LD konverterek hatékonyabban és ezért kevesebb, mint a levegőben lévő egyenértékűek, csak körülbelül kétharmad beruházást igényelnek, és az üzemeltetési költségek a hasonló, hasonló kapacitású hagyományos üzem költségeinek 55% -ára korlátozódnak.
Az LD konverterben a keverést a szén-monoxid-buborékok felszabadulása biztosítja a szén-dioxid-mentesítés következtében. De ez a mozgás, amely a fújás kezdetén hatékony, lassul, ha az oldott szén 0,1% alá csökken, és a salakkal való keveredés ennek megfelelően csökken. A foszfor oxidációja azonban csak az összes szén távozása és a P 2 O 5 oxid megkötése után következik be.erőteljes keverést igényel a salakból származó mésszel. A történelem megismétli önmagát: a Bessemer-konverterhez hasonlóan az LD-folyamat is forradalmasította az acélipart, de alkalmatlannak bizonyult a foszformentesítésre. Kidolgozták a foszforöntvény kezelésére alkalmas változatot: az LD-AC konvertert, amely abból áll, hogy por alakú mészt injektálnak oxigénnel összekeverve. Ezen az elven más variációkat is kidolgoztak (LBE, LD-Pompey, OLP stb. ), De az LD-folyamat jelentősen elveszíti érdeklődését, amint foszforos öntöttvasak finomítására használják.
Ezenkívül ezek a folyamatok nagyon gyors kémiai reakciókat alkalmaznak. Megjelenésüket követő években az LD konvertereket és származékaikat kizárták a minőségi acélok gyártásából. A folyamatos öntés megjelenése , amely az olvadt acél hőmérsékletének kiváló szabályozását igényli, a finomítás jó szabályozását is megköveteli.
Végül a tiszta oxigénátalakítók óriási mennyiségű vöröses füstöt képeznek vas-oxiddal feltöltve. Ezen füstök kezelése elengedhetetlen. A portalanító rendszerek azonban drágák, és még akkor is, ha lehetővé teszik az éghető gáz (0,7 GJ / tonna acél) előállítását, az első olajsokk előtt a beruházás jövedelmezősége megkérdőjelezhető.
Az 1940-es évek óta Svédországban a Stora Kopparbergs Bergslags AB tulajdonában lévő gyár , a Domnarvets Jernverk aktívan kutat egy tiszta oxigénes folyamat kifejlesztésére, amely képes foszfor nyersvas kezelésére. Mivel a Domnarvet acélmű által kezelt nyersvas 1,8–2% foszfort tartalmaz , a defoszforizálás hatékonysága elengedhetetlen szempont. Eddig egy olyan országban, ahol az érc sokkal több, mint a selejt, az ilyen típusú öntöttvas feldolgozásának legrelevánsabb módja a Thomas konverter. De az oxigén befecskendezése a konverterbe a tűzálló anyagok gyors megsemmisülését okozza. Noha 1940-ben, Oberhausenben , Otto Lellep (1884–1975) sikeresen dekarbonizálta az öntöttvas tiszta oxigént, de nem sikerült defoszforizálnia: tiszta oxigénnel a foszfor oxidációja túl sok volt .. exoterm a konverter fúvókák számára.
Az oxigén 40% -ának túllépéséhez olyan hígítószerekre van szükség, amelyek hatékonyabbak, mint a nitrogén, és kevésbé károsak az acél tulajdonságaira. Ezután a Domnarvet acélmű szén-dioxidot vesz fel , amelynek magas hőmérsékletű, endoterm repedése lehetővé teszi a tűzálló anyag jelentős hűtését. 1947-1949-ben a fújás végén a domnarfveti Thomas konverterek így akár 58% oxigént tartalmazó gázelegyet fújnak.
Az oxigén keverése hűtőfolyadékkal azonban nem lehet kielégítő megoldás. A tiszta oxigén injektálásához ideiglenesen fel kell hagyni az alulról történő fújással, és biztosítani kell a fém keverését más módon. Ebben az összefüggésben a konverter forgása az egyik ritka, technikailag realisztikus konfiguráció, amely kompatibilis az oxigén lándzsával történő befecskendezésével.
Egy rotációs átalakító tesztjei a Domnarvetnél kezdődtek 1948-ban egy 3 tonnás belső kapacitású prototípussal, majd egy 15 tonnás pilótával. Az első, 30 tonnás ipari demonstrátort 1954-ben építették, és 1956-ban működött.
Ezt az átalakítót "Kaldo" -nak hívják, egy portmanteau szónak , amelyet feltalálója, Bo Kalling professzor és a folyamatot fejlesztő és iparosító gyár, a Domnarvets Jernverk nevéből építenek. Technikai sikernek bizonyul. A forgási sebesség és a lándzsa dőlésének beállításának lehetősége egyedülálló rugalmasságot biztosít. Különösen a forgatásnak köszönhetően a szén-dioxid-mentesítésnek már nem kell biztosítania a fürdő keverését, és az oxigén befecskendezése kevésbé erőszakos lehet. Az oxigén, amely ezután a retortán keresztül terjed, a szén-monoxidot szén-dioxiddá égeti , további hőt biztosítva. Ez az utóégetés felhasználható a vashulladék újrafeldolgozására , de az így elégetett gáz üzemanyagként már nem nyerhető vissza. A forgás okozta mechanikai bonyolultságot részben kompenzálja a gázvisszanyerő berendezés hiánya.
A lotharingiai acélgyártók , akiknek helyi érce, minette , foszforban gazdag, szorosan érdekli a folyamat. Meggyőződve arról, hogy át kell váltani az oxigén konverterre, 1960-ban létrehozták a második Kaldo konvertert. Ez, amelyet a florange-i acélgyárban telepítettek, jelentős megugrást jelent az elődhöz képest: 110 tonna foszforvasat képes finomítani. Ez egyben a Lorraine-ban jelen lévő legnagyobb tiszta oxigén-átalakító . Kapacitása ezt követően fokozatosan 140 tonnára nő.
A következő években a folyamatot szisztematikusan értékelik az LD folyamat és származékai alternatívájaként. 1965-től 10 gyár alkalmazta a Kaldo-folyamatot, Franciaországban, Svédországban, az Egyesült Államokban, Japánban és különösen az Egyesült Királyságban. Az új átalakítók kapacitása 50 és 140 tonna között van . De a folyamat jövője már kompromittáltnak tűnik: James Albert Allen kohász már 1967-ben úgy véli, hogy "Nagyobb tőkefogyasztás, technikai problémák és magasabb tűzálló anyagfogyasztás mellett meglehetősen kétségesnek tűnik, hogy hatékonyan tud-e versenyezni. -AC folyamatok vagy azok alakulása. "
Azonban 1969-ben, az „Egyéb kohászati dervisek voltak sikeresek [...], különösen a két 240 tonnás Kaido származó Sacilor a Gandrange . " Ezek a hatalmas, 1000 tonnás gépek, amelyek 30 fordulat / perc sebességgel forognak, kétszer akkorák, mint bármely más Kaldo konverter! Két évvel később azonban két 240 tonnás OLP konvertert állítottak üzembe ugyanabban az acélgyárban, mint a tervezett harmadik Kaldo lemondását. A méretarányú verseny, amelynek állítólag a méretgazdaságosságot kell elősegítenie , a megtakarítás helyett megölte a folyamatot: elérték a technológiai határt, a költségek a dimenzióval növekednek, míg ennek fordítottja volt várható.
1958-ban, két évvel az első 30 tonnás acél Kaldo ipari beüzemelése után a Domnarvetnél, a kanadai Inco vállalat értékelni kezdte ennek a folyamatnak a nikkel kitermelő kohászatára való alkalmazását . Néhány mérnököt Svédországba küldött, hogy vizsgálja meg a nikkel matt tiszta oxigénné való átalakulását az eredeti 3 tonnás prototípussal. Miután minden tesztjük sikeres volt, az Inco kísérleti 7 tonnás konvertert épít Port Colborne kutatóközpontjában . Európában hasonló eljárást vállalt egy belga rézgyártó, a La Metallo-Chimique , amely az 1960-as években Kaldo kemencét épített, és 1970-ben szabadalmaztatta az újrahasznosított réz finomítását.
Ha úgy tűnik, hogy a La Métallo-Chimique az első vállalat, amely 70 tonnás ipari kaldót használ fel színesfémek finomítására, akkor az Inco az, amely 1971-ben két 50 tonnás átalakítót a Réz-sziklán ( Grand Sudbury ) üzembe helyezett , valóban elindítja a Kaldo alkalmazását a színesfém anyagok gyártásában. Ezt az alkalmazást TBRC-re (a Legfújtabb rotációs átalakítóra ) nevezik át . Ez strukturálja az Inco stratégiáját, és sikeresnek bizonyul: 1979-ben ez a két átalakító már egymillió tonna nikkelt termelt, és még 45 évvel az üzembe helyezésük után is gyártanak.
A kaldoshoz hasonlóan a TBRC konverterek integrálják azt a tényt, hogy a mattok oxidációja sokkal kevésbé exoterm, mint az öntöttvas oxidációja, az oxigénlándzsát oxigén-földgáz égővel lehet helyettesíteni . Az Inco azonnal megvizsgálja a TBRC konverterek azon képességét, hogy egymás után végrehajtsák a fémes töltés megolvadását és oxidációját, Port Colborne-i kísérleti átalakítójában. Ez a kutatási eszköz megerősíti az oxigén finomításának előnyeit az extraktív réz kohászatban , és a TBRC-t bármilyen komplex réz matt feldolgozására alkalmas eszközként pozícionálja. De a finomítás a TBRC-vel továbbra is lassú és költséges folyamat: luxus a felhalmozódott réz ércből történő felhasználása. A forgó átalakító csak akkor indokolt, ha nagyon összetett érceket kell feldolgozni, vagy nemesfémekben gazdag hulladékot kell újrahasznosítani.
1976-ban a svéd cég Boliden AB megbízta az első TBRC termelő vezet . Ennek a fémnek a kinyerése további lépést igényel, amely redukcióból áll, amely a takarmány megolvadása és oxidációja után megy végbe. Ezt a redukciót való elégetésével kapott szén-gazdag üzemanyag ( petrolkoksz , szénpor a koksz , stb ) az átalakító, hogy hozzon létre az ott redukáló atmoszférában gazdag CO közben hőközlés. Kezdetben szentelt a kitermelés ólomtartalomra por réz termelés, a Boliden TBRC 1980 lett sokoldalú eszköz, újrahasznosítás vagy elektronikai hulladék rezet tartalmazó vagy hulladék gazdag vezetést.
1978-ban, az öntöde a ón a Texas City bekapcsol egy TBRC dedikált redukáló érc koncentrátumok kassziteritet . Mint az ólom esetében, itt is oxigénégetésről van szó, amely biztosítja az ón-dioxid dezoxidálásához szükséges hőt és redukáló gázokat . A reduktív olvasztás végén fém ónt öntünk. De a konverterben maradt salak még mindig nem elhanyagolható mennyiségű ónt tartalmaz vasal kombinálva. A La Métallo-Chimique által 1974-ben kidolgozott salakos ón eltávolításának módszere kén (tiszta kén vagy pirit ) hozzáadásából áll, amely az ónnal kombinálva lehetővé teszi az ón- szulfidok gáz formában való elszabadulását. Az ólom- és ónkohászati bányászatok hasonlósága, amelyek mind reduktív olvasztást igényelnek, népszerűsítette az ólom-ón ötvözetek gyártását a hulladék újrahasznosításában TBRC-vel.