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Índice
ÍNDICE
0. RESUMEN ...................................................................................................................... 7
1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 12
2. LEGISLACIÓN MEDIOAMBIENTAL DE APLICACIÓN EN EL SECTOR ...........17
2.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 17
2.2 ATMÓSFERA ................................................................................................................ 17
2.2.1 Principales obligaciones..................................................................................... 19
2.2.2 Notas prácticas ...................................................................................................19
2.3 RESIDUOS INERTES O INERTIZADOS ............................................................................. 19
2.3.1 Principales obligaciones..................................................................................... 22
2.3.2 Notas prácticas ...................................................................................................22
2.4 RESIDUOS PELIGROSOS................................................................................................ 22
2.4.1 Principales obligaciones para los productores de RPs....................................... 26
2.4.2 Notas prácticas ...................................................................................................26
2.5 RUIDO INTERNO .......................................................................................................... 26
2.5.1 Principales obligaciones..................................................................................... 27
2.5.2 Notas prácticas ...................................................................................................27
2.6 LICENCIA DE ACTIVIDAD Y EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL ............................. 27
2.6.1 Principales obligaciones..................................................................................... 28
2.6.2 Notas prácticas ...................................................................................................28
2.7 DIRECTIVA IPPC......................................................................................................... 28
3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO Y
GENERACIÓN DE RESIDUOS Y EMISIONES ................................................................ 31
3.1 DESCRIPCIÓN DE LAS FASES DEL PROCESO DE FUSIÓN ................................................. 31
3.1.1 Oxidación...........................................................................................................32
3.1.2 Defosforación.....................................................................................................33
3.1.3 Formación de escoria espumosa ........................................................................ 33
3.2 DESCRIPCIÓN DE LAS FASES DEL PROCESO DE AFINO................................................... 33
3.2.1 Desoxidación .....................................................................................................34
3.2.2 Desulfuración.....................................................................................................34
3.2.3 Control de Nitrógeno, Hidrógeno y Oxígeno .................................................... 35
3.2.4 Descarburación ..................................................................................................35
3.2.5 Metalurgia de inclusiones ..................................................................................35
3.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO DE ARCO
ELÉCTRICO .......................................................................................................................... 35
3.4 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE HORNO-CUCHARA ...................................................... 37
3.5 GENERACIÓN DE RESIDUOS Y EMISIONES .................................................................... 39
4. PRODUCCIÓN LIMPIA EN LAS ACERÍAS.............................................................. 40
4.1 ESCORIAS .................................................................................................................... 41
4.1.1 Factores que influyen en la formación de escorias espumosas..........................42
4.1.1.1 Contenido de FeO en la escoria negra ........................................................... 42
4.1.1.2 Basicidad de la escoria...................................................................................43
4.1.1.3 Volumen de alimentación de oxígeno............................................................43
4.1.1.4 Tipo de carbón utilizado ................................................................................45
4.1.1.5 Eficiencia del arco eléctrico........................................................................... 45
4.1.2 Medidas de Producción Limpia......................................................................... 46
4.1.2.1 Cribado de la chatarra .................................................................................... 47
4.1.2.2 Optimización del proceso de formación de escoria negra ............................. 48
4.1.3 Análisis de prerreducidos................................................................................... 50
4.2 OTROS RESIDUOS GENERADOS .................................................................................... 50
1
Libro Blanco. Escorias de acería
4.2.1 Polvos de acería ................................................................................................. 50
4.2.1.1 Medidas de Producción Limpia..................................................................... 51
4.2.2 Refractarios........................................................................................................ 52
4.2.2.1 Medidas de Producción Limpia..................................................................... 53
4.3 TENDENCIA DE LA ACTUACIÓN MEDIOAMBIENTAL DEL SECTOR CARA AL FUTURO ..... 53
4.3.1 Emisiones atmosféricas ..................................................................................... 53
4.3.2 Residuos generados ........................................................................................... 54
4.3.3 Impacto acústico ................................................................................................ 55
4.3.4 Efluentes líquidos .............................................................................................. 55
4.3.5 Afección a suelos............................................................................................... 56
5. RECICLAJE DE ESCORIAS ....................................................................................... 57
5.1 CRITERIOS MEDIOAMBIENTALES PARA LA VALORIZACIÓN DE LAS ESCORIAS DE ACERÍA
EN DIFERENTES APLICACIONES ........................................................................................... 57
5.1.1 Incorporación de las escorias a la composición del suelo ................................. 57
5.1.2 Usos permitidos de las escorias ......................................................................... 57
5.2 ALTERNATIVAS DE RECICLAJE DE LAS ESCORIAS EN LAS ACERÍAS VASCAS................. 59
5.2.1 Explanadas, bases y sub-bases de carretera....................................................... 59
5.2.1.1 Aspectos medioambientales .......................................................................... 59
5.2.1.2 Aspectos técnicos .......................................................................................... 61
5.2.1.3 Estimación de utilización en explanada, bases y sub-bases de carretera
(CAPV)...................................................................................................................... 62
5.2.2 Capa de rodadura ............................................................................................... 63
5.2.2.1 Aspectos medioambientales .......................................................................... 63
5.2.2.2 Aspectos técnicos .......................................................................................... 65
5.2.2.3 Estimación de utilización en capa de rodadura (CAPV) ............................... 67
5.2.2.4 Tramo de prueba en capa de rodadura........................................................... 68
5.2.3 Utilización en cementera de escorias negras ..................................................... 70
5.2.3.1 Aspectos medioambientales .......................................................................... 70
5.2.3.2 Aspectos técnicos .......................................................................................... 72
5.2.3.3 Estimación de utilización en cementera (CAPV) .......................................... 72
5.2.4 Utilización en cementera de escorias blancas.................................................... 73
5.2.4.1 Aspectos medioambientales .......................................................................... 73
5.2.4.2 Aspectos técnicos .......................................................................................... 74
5.2.4.3 Estimación de utilización en cementera (CAPV) .......................................... 75
5.3 INFLUENCIA DEL ENFRIAMIENTO Y VERTIDO DE LA ESCORIA NEGRA EN LAS
POSIBILIDADES DE REUTILIZACIÓN...................................................................................... 75
6. COMPROBACIÓN DE LAS POSIBILIDADES DE MINIMIZACIÓN Y RECICLAJE
DE ESCORIAS EN LAS ACERÍAS VASCAS.................................................................... 77
6.1 POSIBILIDADES DE MINIMIZACIÓN DE LAS ESCORIAS .................................................. 77
6.2 POSIBILIDADES DE RECICLAJE DE LAS ESCORIAS ......................................................... 78
6.3 EMPRESA A: ACERÍA DE ACERO COMÚN ..................................................................... 82
ANEXO I: ANALÍTICA REALIZADA SOBRE LAS ESCORIAS NEGRAS DE 11
ACERÍAS VASCAS ............................................................................................................. 84
ANEXO II: ASPECTOS TÉCNICOS ANALIZADOS SOBRE LAS ESCORIAS ............. 89
ANEXO III: ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES. METODOLOGÍA EMPLEADA
PARA LA OBTENCIÓN DE LOS VALORES LÍMITE PROPUESTOS ........................... 95
ANEXO IV: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE CONTROL DE EVALUACIÓN
DEL TRAMO DE PRUEBA REALIZADO CON ESCORIAS DE HORNO DE ARCO
ELÉCTRICO ....................................................................................................................... 105
2
Índice de Tablas
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Producción de los diferentes tipos de acero en la CAPV (1997)...............................7
Tabla 2: Generación relativa de residuos en la fabricación de acero (datos estimativos 1997)
.........................................................................................................................................8
Tabla 3: Composición base de las escorias negras de acería y composición tipo de una
escoria blanca...................................................................................................................9
Tabla 4: Condiciones técnicas y medioambientales para el reciclaje de escorias de acerías 10
Tabla 5: Balance económico y capacidades de absorción de las diferentes alternativas de
reciclaje de escorias en la CAPV ...................................................................................11
Tabla 6: Producción de acero en la CAPV durante el año 1997 (datos estimativos) ............14
Tabla 7: Generación de escorias negras de acería en la CAPV durante el año 1997 (datos
estimativos)....................................................................................................................15
Tabla 8: Generación de escorias blancas de acería en la CAPV durante el año 1997 (datos
estimativos)....................................................................................................................15
Tabla 9: Actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera en el sector de
siderurgia y fundición ....................................................................................................18
Tabla 10: Residuos industriales inertes..................................................................................21
Tabla 11: Categorías o tipos genéricos de residuos peligrosos, presentados en forma líquida,
sólida o de lodos, clasificados según su naturaleza o la actividad que los genera.........24
Tabla 12: Residuos peligrosos según sus constituyentes.......................................................25
Tabla 13: Principales fases en el proceso de fabricación del acero .......................................31
Tabla 14: Etapas de formación de la escoria espumosa.........................................................33
Tabla 15: Residuos y cantidad generada de éstos por cada tonelada de acero producida .....39
Tabla 16: Rango de composición de las escorias de las acerías vascas.................................41
Tabla 17: Cantidad generada de escoria negra y escoria blanca según el tipo de acero
producido .......................................................................................................................42
Tabla 18: Valores de basicidad óptica para los óxidos más comunes que contienen las
escorias...........................................................................................................................43
Tabla 19: Características del carbón para inyección en horno de arco eléctrico ...................45
Tabla 20: Esquema general de las medidas aplicables de Producción Limpia......................47
Tabla 21: Cálculos del contenido en hierro de la escoria según el porcentaje de FeO..........48
Tabla 22: Influencia de la basicidad sobre la cantidad de escoria generada..........................49
Tabla 23: Cálculo de la cantidad de escoria generada utilizando prerreducidos ...................50
Tabla 24: Concentraciones medias del polvo de acería en diferentes países europeos .........51
Tabla 25: Valores de referencia y cambios admisibles en la composición del suelo para los
elementos bario, cromo, molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos......................................60
Tabla 26: Valores límite para el ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C), y
resultados obtenidos de ensayar las escorias muestreadas según dicho ensayo ............60
Tabla 27: Máximos hinchamientos obtenidos para las escorias muestreadas .......................62
Tabla 28: Grado de envejecimiento de las escorias muestreadas ..........................................62
Tabla 29: Valores límite para el ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C), en el
caso que se considere un espesor de capa igual a 1 cm, y resultados obtenidos de
ensayar las escorias muestreadas según dicho ensayo...................................................64
Tabla 30: Valores mínimos del Coeficiente de Pulido Acelerado.........................................65
Tabla 31: Estudio de opciones de las mezclas bituminosas...................................................69
Tabla 32: Testigos extraídos del tramo experimental de prueba ...........................................69
Tabla 33: Análisis de los gases de combustión muestreados en la chimenea de salida del
horno ..............................................................................................................................70
Tabla 34: Niveles de emisión permitidos a cementeras según el decreto 833/75..................70
3
Libro Blanco. Escorias de acería
Tabla 35: Análisis elemental de las muestras de clinker recogidas....................................... 71
Tabla 36: Valores límite para el caso de la utilización de una capa de escorias igual a 1 cm
....................................................................................................................................... 71
Tabla 37: Resultados del ensayo de lixiviación europeo realizado sobre las muestras de
cemento.......................................................................................................................... 71
Tabla 38: Determinación analítica de las escorias blancas.................................................... 73
Tabla 39: Valores de resistencia del clinker.......................................................................... 74
Tabla 40: Comparación de la analítica de la escoria de la empresa A con los valores límite83
Tabla 41: Resultados de la densidad y porosidad de las once acerías ensayadas.................. 84
Tabla 42: Parámetros químicos (humedad, pH y cal libre) de las escorias ensayadas.......... 84
Tabla 43: Contenido en carbono y azufre en las escorias ensayadas .................................... 84
Tabla 44: Contenido en aniones de las escorias ensayadas ................................................... 84
Tabla 45: Compuestos orgánicos presentes en las escorias muestreadas.............................. 84
Tabla 46: Compuestos mayoritarios presentes en las escorias ensayadas............................. 84
Tabla 47: Elementos traza presentes en las escorias ensayadas ............................................ 85
Tabla 48: Valores de resumen de la lixiviación según el ensayo de columna para las once
escorias muestreadas y en la relación líquido/sólido de diez ........................................ 85
Tabla 49: Resultados del ensayo de disponibilidad realizado sobre las escorias muestreadas
....................................................................................................................................... 86
Tabla 50: Resultados del ensayo de disponibilidad en condiciones oxidativas realizado sobre
las escorias muestreadas ................................................................................................ 87
Tabla 51: Resultados del ensayo a pH estático realizado sobre las escorias muestreadas a pH
= 11................................................................................................................................ 87
Tabla 52: Resultados del ensayo de pH estático realizado sobre las escorias muestreadas a
pH = 8 ............................................................................................................................ 88
Tabla 53: Resultados obtenidos del ensayo prEN 12457 (procedimiento C) realizado sobre
las escorias muestreadas ................................................................................................ 88
Tabla 54: Granulometrías de la fracción 0-6 mm después de ser clasificadas (sin
machaqueo).................................................................................................................... 89
Tabla 55: Granulometrías de la fracción 0-6 mm después de ser machacadas y clasificadas
....................................................................................................................................... 89
Tabla 56: Granulometrías de la fracción 6-12 mm después de ser clasificadas (sin
machaqueo).................................................................................................................... 89
Tabla 57: Granulometrías de la fracción 6-12 mm después de ser machacadas y clasificadas
....................................................................................................................................... 90
Tabla 58: Granulometrías de la fracción 12-25 mm después de ser clasificadas (sin
machaqueo).................................................................................................................... 90
Tabla 59: Granulometrías de la fracción 12-25 mm después de ser machacadas y
clasificadas .................................................................................................................... 90
Tabla 60: Densidades de la fracción 0-6 mm obtenidas tras el tratamiento de las escorias.. 90
Tabla 61: Densidades de la fracción 6-12 mm obtenidas tras el tratamiento de las escorias 90
Tabla 62: Densidades de la fracción 12-18 mm obtenidas tras el tratamiento de las escorias
....................................................................................................................................... 91
Tabla 63: Resultados del ensayo de durabilidad ................................................................... 91
Tabla 64: Indice de lajas y agujas de las distintas fracciones de las escorias muestreadas... 94
Tabla 65: Coeficientes de forma de las distintas fracciones de las escorias muestreadas..... 94
Tabla 66: Comparación de la composición de las escorias con los valores de referencia de
los suelos de la CAPV ................................................................................................... 95
Tabla 67: Valores de inmisión debidos a las escorias en el plazo de tiempo de 100 años, y
valores de inmisión de un suelo natural en el mismo plazo ........................................ 100
4
Índice de Tablas
Tabla 68: Valores de inmisión de las escorias corregidos con la inmisión propia del suelo
.....................................................................................................................................101
Tabla 69: Valores de inmisión máxima calculados a partir de los valores de referencia del
suelo .............................................................................................................................102
Tabla 70: Valores de referencia y cambios admisibles en la composición del suelo para los
elementos bario, cromo, molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos....................................103
Tabla 71: Valores límite para el ensayo prEN 12457 (procedimiento C) que no deben
superar las escorias a la hora de proceder a su gestión ................................................103
Tabla 72: Valores límite para el caso de la utilización de escorias en mezclas bituminosas
.....................................................................................................................................104
Tabla 73: Características Marshall de las muestras obtenidas durante el extendido ...........106
Tabla 74: Granulometría de extracción de áridos ................................................................107
Tabla 75: Inmersión-Compresión de muestras tomadas durante el extendido ....................107
Tabla 76: Testigos extraidos del tramo experimental de prueba .........................................107
Tabla 77: Valores obtenidos en el ensayo del Círculo de Arena .........................................116
Tabla 78: Valores obtenidos con el péndulo TRRL.............................................................117
Tabla 79: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección Alava). Aglomerado con
escoria ..........................................................................................................................118
Tabla 80: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección Alava). Aglomerado con
ofita ..............................................................................................................................119
Tabla 81: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección San Sebastián).
Aglomerado con escoria. .............................................................................................119
Tabla 82: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección San Sebastián).
Aglomerado con ofita ..................................................................................................120
Tabla 83: Resultados de las medidas de regularidad superficial transversal sobre el tramo de
escorias.........................................................................................................................120
Tabla 84: Resultados de las medidas de regularidad superficial transversal sobre el tramo
con ofita .......................................................................................................................121
5
Libro Blanco. Escorias de acería
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Localización de las acerías situadas en la Comunidad Autónoma del País Vasco 13
Figura 2: Porcentajes de producción de acero por Territorio Histórico ................................ 14
Figura 3: Producción de acero en varios países europeos durante el año 1997..................... 15
Figura 4: Esquema general de un horno de arco eléctrico..................................................... 36
Figura 5: Diagrama del proceso de fabricación del acero ..................................................... 41
Figura 6: Efecto del consumo de oxígeno en la fabricación del acero .................................. 44
Figura 7: Eficiencia de la transferencia energética mediante arco directo ............................ 46
Figura 8: Esquema de las diferentes partes de una carretera................................................. 58
Figura 9: Valores del Coeficiente de Pulido Acelerado (CPA)............................................. 66
Figura 10: Valores del Coeficiente de desgaste de Los Angeles........................................... 66
Figura 11: Valores del ensayo de adhesividad Riedel-Weber............................................... 67
Figura 12: Pasos a seguir por el acerista para poder reutilizar las escorias negras y las
escorias blancas ............................................................................................................. 78
Figura 13: Pasos a seguir por el valorizador para aplicar las escorias negras en cualquiera de
las alternativas de reciclaje presentadas ........................................................................ 80
Figura 14:Representación de los resultados del ensayo de durabilidad ................................ 91
Figura 15: Máximos hinchamiento obtenidos para las escorias muestreadas según la norma
ASTM-D-4792-95 ......................................................................................................... 92
Figura 16: Hinchamiento en arenas ....................................................................................... 92
Figura 17: Grado de envejecimiento de la fracción 5-10 de las escorias muestreadas ......... 93
Figura 18: Grado de envejecimiento de la fracción 10-20 de las escorias muestreadas ....... 93
Figura 19: Medición realizada con fecha 02.03.98. Sentido San Sebastián (rodadas derecha e
izquierda)..................................................................................................................... 112
Figura 20: Medición realizada con fecha 10.12.98. Sentido San Sebastián (rodadas derecha e
izquierda)..................................................................................................................... 113
Figura 21: Medición realizada con fecha 02.03.98. Sentido Vitoria (rodadas derecha e
izquierda)..................................................................................................................... 114
Figura 22: Medición realizada con fecha 10.12.98. Sentido Vitoria (rodadas derecha e
izquierda)..................................................................................................................... 115
Figura 23: Punto nº 1 Escoria-dirección Vitoria ................................................................. 121
Figura 24: Punto nº 3 Escoria-dirección Vitoria ................................................................. 122
Figura 25: Punto nº 18 Escoria-dirección SS ...................................................................... 122
Figura 26: Punto nº 20 Escoria-dirección SS ...................................................................... 123
Figura 27: Punto nº 31 Ofita-dirección Vitoria ................................................................... 123
Figura 28: Punto nº 35 Ofita-dirección SS .......................................................................... 124
6
Resumen
0.
RESUMEN
La Comunidad Autónoma del País Vasco está altamente especializada en industrias básicas
y transformadoras especialmente en el sector metálico, por lo que presenta la estructura de
una región de tradición industrial. Los comienzos de esta industrialización están
estrechamente relacionados con el desarrollo de la siderurgia habiéndose iniciado este
proceso en 1870.
A partir de 1920 las acerías del País Vasco han ido sustituyendo los hornos Siemens y
convertidores L/D por hornos de arco eléctrico, al permitir estos últimos fabricar cualquier
tipo de acero, desde los aleados hasta el acero al carbono.
En la actualidad, desde la desaparición de Altos Hornos de Vizcaya en 1996, la totalidad del
acero producido en la Comunidad Autónoma del País Vasco se fabrica en hornos de arco
eléctrico.
Un total de 14 acerías fabrican 5,2 millones de toneladas anuales de acero que suponen un
38% de la producción del Estado Español. La mayor parte del acero fabricado es acero
común, siendo mínimo el acero inoxidable que se produce en la CAPV.
Tipo de acero
Acero común
Acero especial
Acero inoxidable
TOTAL
Producción (tm/a)
3.640.000
1.476.800
83.200
5.200.000
% producción
70 %
28,4 %
1,6 %
100%
Tabla 1: Producción de los diferentes tipos de acero en la CAPV (1997)
7
Libro Blanco. Escorias de acería
El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales, el arrabio obtenido
en horno alto y la chatarra de acero.
Estas dos materias primas condicionan el proceso de fabricación. En líneas generales, para
fabricar acero a partir de arrabio se utiliza el convertidor de oxígeno, mientras que partiendo
de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno de arco eléctrico.
En este último caso la obtención de un acero de alta calidad, es decir, que se ajuste a las
especificaciones establecidas, pasa necesariamente por un estricto control del proceso en
todas sus fases, empezando por llevar una óptima supervisión de las chatarras y otras
materias primas cargadas en el horno.
Las etapas básicas de la fabricación del acero en el horno eléctrico son la fusión de las
chatarras por una corriente eléctrica y el afino posterior del baño fundido.
La etapa de fusión incluye una serie de fases como la oxidación dirigida a eliminar
impurezas de manganeso y silicio, la defosforación y la formación de escoria espumante en
la que se acumulan todas las impurezas. La etapa de afino incluye la desoxidación que
permite eliminar los óxidos metálicos del baño, la desulfuración y la descarburación del
acero.
La fabricación de acero genera una serie de residuos procedentes del proceso y de la
depuración de humos como son las escorias negras y blancas, los polvos de acería y los
refractarios.
Tipo residuo
Escoria negra
Escoria blanca
Polvo de acería
Refractario
Electrodo
Proceso de origen
Calificación
residuo
fusión
afino
...
...
...
inerte
inerte
peligroso
inerte
inerte
Generación
relativa
kg/Tm acero
110-150
20-30
18-28
4-10
1,3-2
Generación en
CAPV (Tm/a)
660.000
175.000
80.000
36.400
7.800
Tabla 2: Generación relativa de residuos en la fabricación de acero (datos estimativos 1997)
Adicionalmente el proceso de fabricación de acero genera otros impactos ambientales como
son los ruidos en la etapa de fusión, la generación de aguas residuales de refrigeración, la
generación limitada y puntual de emisiones atmosféricas de polvos de acería y el elevado
consumo energético.
Consecuentemente las acerías vascas han centrado sus esfuerzos en minimizar los impactos
ambientales por:
- Búsqueda de las posibilidades de reutilización de los residuos de escorias y polvos de
acería que genera
- Reducción del impacto acústico en el parque de chatarra y nave de acería
- Cerramiento al máximo de los circuitos de refrigeración de agua
- Optimización de los sistemas de aspiración de humos, instalando sistemas para la cubierta
de nave y no sólo para el 4º agujero del horno de arco eléctrico
- Búsqueda de tecnologías que permitan el reciclado del polvo de acería al propio horno de
fusión
8
Resumen
- Aprovechamiento del poder calórico de los humos de escape para precalentar la chatarra y
reducir el consumo energético
El Libro Blanco de Minimización y Reciclaje de Escorias de acería se centra básicamente en
evaluar alternativas de utilización de las escorias negras y blancas procedentes de los
procesos de fusión y afino respectivamente dentro de la fabricación de acero en horno de
arco eléctrico.
Aún y cuando existen posibilidades puntuales de minimización en origen de las escorias de
acería, residuos inertes con altos contenidos de cal, sílice, hierro y magnesio, las alternativas
reales de solución se centran en las diferentes vías de valorización de estos residuos.
Escoria Negra (%)
CaO: 27-37
SiO2: 11-25
FeO: 3-25
Fe2O3: 2-22
MgO: 4-11
Cr2O3: 0,6-4
Escoria Blanca (%)
Calcio: 34,5
Silicio: 11,7
Hierro: 3,2
Magnesio: 8,1
Aluminio: 2,7
Tabla 3: Composición base de las escorias negras de acería y composición tipo de una escoria blanca
De hecho, medidas de minimización presentadas en el Libro Blanco como el cribado de la
chatarra, la optimización del proceso de formación de escoria negra (incluido la menor
adición de cal) y el análisis de prereducidos son aplicables únicamente en situaciones
puntuales debido a que las condiciones de operación habituales en la actualidad en las
acerías vascas, en las que se prima la productividad acortando al máximo las diferentes
etapas de producción, no favorecen la aplicación de dichas medidas. Además, algunas de
estas medidas en ocasiones conllevan un mayor consumo energético.
Uno de los objetivos principales de este Libro Blanco para la minimización y reciclaje de
escorias de acería es precisamente la presentación de todas las alternativas operativas de
reciclaje de las escorias negras y de las escorias blancas, realizando para cada caso una
valoración detallada, tanto desde el punto de vista técnico como medioambiental e incluso
económico. Asimismo, se indican con más detalle los pasos a dar, tanto por el propio
generador como el valorizador de las escorias a la hora de aplicar este subproducto en
cualquiera de las alternativas presentadas.
En este sentido el Libro Blanco presenta con más detalle la única alternativa de valorización
de escorias blancas, confirmada en la práctica en la CAPV a través de experiencias
realizadas a escala industrial, como es su utilización en cementera en sustitución de la
marga. Esta alternativa no presenta ningún tipo de impactos de carácter medioambiental.
Las escorias negras tienen tres alternativas de valorización cuya validez técnica, económica
y medioambiental ha sido confirmada en experiencias de demostración a gran escala en la
CAPV en los últimos años en proyectos de colaboración entre la administración vasca,
IHOBE, S.A. y todos los agentes industriales implicados en el mundo acerista (recicladores,
acerías, ...)
La primera alternativa es su introducción en cementera como aporte de hierro en el proceso
de fabricación del clinker. Esta vía de reciclaje no presenta restricción alguna ni desde el
9
Libro Blanco. Escorias de acería
aspecto medioambiental ni desde el aspecto técnico, aún y cuando hace necesario un
pretratamiento de cribado de la escoria para evitar distorsiones en las cintas transportadoras.
La segunda alternativa es la utilización de las escorias negras en la capa de rodadura, es
decir, formando parte del ligante bituminoso de las capas asfálticas de las carreteras. Desde
el punto de vista medioambiental el análisis de la escoria valorizada debe someterse al test
de lixiviación prEN 12457. Teniendo en cuenta criterios internacionales así como los
valores específicos desarrollados en la CAPV para la protección del suelo esta utilización de
las escorias debe cumplir los límites establecidos para Cadmio y Selenio. Desde el punto de
vista técnico, la escoria debe cumplir que el resultado del test de hinchamiento no sea
superior al 0,5% y debiéndose realizar además un pretratamiento de machaqueo y cribado,
condiciones que derivan de experiencias tanto a nivel piloto como a escala real
(construcción de 500 m de capa de rodadura de una carretera guipuzcoana y el consiguiente
seguimiento técnico) realizadas en la CAPV.
La tercera alternativa de reciclaje es la utilización de escorias negras como explanada,
bases y sub-bases de carretera. Desde el punto de vista medio ambiental las escorias no
deben superar los límites de concentración según el test prEN en una serie de sustancias
como los metales pesados Bario, Cadmio, Cromo, Molibdeno, Níquel, Plomo, Selenio,
Vanadio y Cinc, así como de sulfatos y fluoruros. Asimismo, el espesor máximo de material
con escorias de acería, en caso de utilizar esta alternativa, en ningún caso debe superar los
0,7 m.. Desde el punto de vista técnico el hinchamiento no debe superar el 0,5% y debe
asegurarse una granulometría fija por medio de un pretratamiento de cribado.
Vía reciclaje
Limitaciones
Limitaciones técnicas
Medioambientales
Explanada, bases y sub- Contenido Ba, Cd, Cr, Hinchamiento < 0,5%
bases de carretera
Mo, Ni, Pb, Se, V, Zn,
SO4-2, FEspesor máximo: 0,7 m.
Capa de rodadura
Contenido Cd, Se
Hinchamiento < 0,5%
Fabricación de cemento ninguna
(escoria negra)
Fabricación de cemento ninguna
(escoria blanca)
Ninguna
Ninguna
Pretratamientos
necesarios
Separación de la fracción
metálica, machaqueo y
clasificación
Separación de la fracción
metálica, machaqueo y
clasificación
Separación de la fracción
metálica y machaqueo
Separación de la fracción
metálica
Tabla 4: Condiciones técnicas y medioambientales para el reciclaje de escorias de acerías
El análisis de alternativas de reciclaje a escala global de la CAPV confirma que las
diferentes vías de reciclaje son capaces de absorber casi el 100% del total de escorias
de acería generadas en nuestra Comunidad Autónoma. El balance económico de la
gestión de escorias para las acerías puede considerarse aceptable al mantenerse
prácticamente similares los costes de valorización frente a los costes de no valorización,
siempre y cuando los vertederos de las propias acerías estén debidamente legalizados.
10
Resumen
Capacidad de
absorción
(tm/año)
COSTES DE VALORIZACIÓN
Transporte Pretratamiento Analítica
(pts/tm)
(pts/tm)
(pts/tm)
Explanada,
bases y subbases de
carretera
Capa de
rodadura
327.600
≈ 600 (radio
de 50 km)
400
54
274.400
≈ 600 (radio
de 50 km)
400
31
Fabricación de
cemento
(escoria negra)
85.000
≈ 600 (radio
de 50 km)
400
-
Fabricación de
cemento
(escoria
blanca)
100.000
≈ 600 (radio
de 50 km)
-
-
COSTES DE NO VALORIZACIÓN
Depósito en
Coste materia
vertedero
prima
(pts/tm)
convencional
(pts/tm)
Vertedero propio
Calizas: 1.000
≈ 200
Vertedero: 400800
Vertedero propio
Calizas: 1.000
≈ 200
Vertedero: 400800
Vertedero propio
Cascarilla: 900
≈ 200
Vertedero: 400800
Vertedero propio
≈ 200
Vertedero: 400800
Marga: 150
Tabla 5: Balance económico y capacidades de absorción de las diferentes alternativas de reciclaje de
escorias en la CAPV
A modo de conclusión, cabe destacar finalmente tres de las ventajas que presenta el
reciclaje de escorias de acería como materia prima secundaria. En primer lugar se reduce el
consumo de recursos naturales en las explotaciones de canteras de las calizas naturales, en
segundo lugar se gana espacio en los escasos vertederos de inertes existentes en la
Comunidad Autónoma del País Vasco y por último, se pone en marcha una dinámica de
cambio de mentalidad que permitirá nuevas actuaciones ambientales orientadas a la
Producción Limpia en el sector de la fabricación de acero.
11
Libro Blanco. Escorias de acería
1.
INTRODUCCIÓN
Según la Norma Española UNE 36.001-73, se define como acero al “producto férreo,
generalmente apto para la conformación en caliente, en el que el contenido en carbono se
mantiene inferior al que corresponde al límite de saturación de la austenita con excepción
de ciertos aceros de alto contenido en cromo, en los que el carbono puede ser superior al
citado límite”.
La producción de acero en la CAPV se remonta en sus orígenes a mediados del siglo
pasado, pero su fabricación a partir de la chatarra en hornos de arco eléctrico no comenzó
hasta 1904.
La principal materia prima empleada para la fabricación de acero en horno eléctrico es la
chatarra de hierro dulce o acero. Como elementos de adición auxiliares se cargan también en
los hornos eléctricos pequeñas cantidades de fundición, de mineral de hierro y de
ferroaleaciones.
Para la formación de escoria se añade caliza, cal, arena, espato de flúor y coke, y al final del
proceso se añade ferrosilicio, ferromanganeso, aluminio, carburo de calcio y silicio-calcio,
como elementos desoxidantes y auxiliares del proceso.
Atendiendo a su composición se pueden dividir los aceros en dos clases fundamentales:
aceros al carbono y aceros aleados:
-
Se denominan aceros ordinarios o al carbono (comunes) aquellos que están formados
fundamentalmente por hierro y carbono. El grupo de los aceros al carbono, de
construcción, está formado por aceros cuyas composiciones oscilan entre los siguientes
límites:
C: 0,1-0,8%
Mn:0,3-0,7%
Si: 0,15-0,3%
P y S: <0,04%
Estos aceros están fabricados en general en horno eléctrico, garantizando su
composición entre límites muy estrechos y contenidos de azufre y fósforo en general
menores que 0,03%, muy inferiores a los de los aceros obtenidos en hornos MartinSiemens y los convertidores Bessemer y Thomas.
-
Aceros aleados (especiales), son los que contienen, además del carbono e impurezas,
elementos de aleación voluntaria como cromo, níquel, molibdeno, vanadio, wolframio,
etc. Estos elementos influyen de muy diversas maneras en las propiedades de los
aceros, aumentando o disminuyendo la templabilidad, la dureza, la maquinabilidad, etc.
Dentro de este grupo entran los aceros inoxidables, que son aceros resistentes a la
corrosión atmosférica, a los ácidos y álcalis y también a la oxidación a temperaturas no
muy elevadas. En la composición de los aceros inoxidables el porcentaje de cromo
puede llegar hasta el 24%.
En las acerías de la Comunidad Autónoma del País Vasco la producción se centra en aceros
comunes y aceros especiales, siendo mucho menor la producción de aceros inoxidables. Las
acerías han ido sustituyendo paulatinamente sus hornos Siemens, donde se obtenían aceros
12
Introducción
comunes, por hornos eléctricos donde se pueden fabricar aceros al carbono y aleados. Por
tanto, se distinguen tres tipos de acerías, según el tipo de acero que fabrican:
-
Acerías que fabrican acero común (acero al carbono).
Acerías que fabrican aceros especiales (aleados).
Acerías que fabrican aceros inoxidables (aleados).
La base de la fabricación del acero en el horno eléctrico consta de dos etapas: una
denominada metalurgia primaria (en adelante se denominará como etapa de fusión) donde
se produce la fusión de las materias primas (mayoritariamente en hornos de arco eléctrico),
dando como resultado un acero líquido, cuya composición debe ser correctamente ajustada,
y una etapa secundaria denominada metalurgia secundaria (en adelante denominada como
etapa de afino), donde se producen las operaciones de ajuste o afino de la composición del
acero líquido a las especificaciones requeridas.
Cada una de las etapas de que consta la fabricación de acero en horno de arco eléctrico,
etapa de fusión y etapa de afino, genera un tipo diferente de escoria, denominadas
respectivamente escoria “negra”, por su color oscuro debido al contenido en óxido ferroso, y
escoria “blanca”, por su color blanquecino.
El sector siderúrgico de la CAPV se encuentra representado por catorce acerías que
producen al año más de 5 millones de toneladas de acero común y especial, incluido acero
inoxidable.
Figura 1: Localización de las acerías situadas en la Comunidad Autónoma del País Vasco
13
Libro Blanco. Escorias de acería
Territorio Histórico
Producción acero (tm)
Araba
625.000
Bizkaia
2.225.000
Gipuzkoa
2.350.000
Total
5.200.000
Tabla 6: Producción de acero en la CAPV durante el año 1997 (datos estimativos)
Araba
12%
Gipuzkoa
45%
Bizkaia
43%
Figura 2: Porcentajes de producción de acero por Territorio Histórico
La producción se distribuye de la siguiente forma:
-
70% acero común
28,4% acero especial
1,6% acero inoxidable
Hay que destacar que si bien las acerías se definen como fabricantes de acero común o acero
especial, existen algunos casos en los que el análisis exhaustivo de los productos fabricados
o del procedimiento de fabricación utilizado llevan a la conclusión de que tal distribución no
es del todo cierta, por no existir una frontera nítida entre las empresas fabricantes de aceros
comunes y las de aceros especiales.
Asimismo, es importante indicar, tal y como se observa en la siguiente tabla, la relevancia
del sector en la CAPV comparándola con otros países europeos:
14
Introducción
50
45
45
40
35
30
25,8
Mtm 25
19,8
20
18,5
15
10,8
8,5
10
6,6
5,2
5
5,1
2,6
o
rg
a
bu
m
xe
PV
iz
Su
Lu
Pa
A
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Es
C
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ña
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Fr
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do
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an
ci
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al
It
R
A
le
m
an
ia
0
Figura 3: Producción de acero en varios países europeos durante el año 1997
Por otra parte, la totalidad de las acerías situadas en la CAPV generan al año unas 660.000
tm de escorias negras y unas 175.000 tm de escorias blancas, las cuales se desglosan de la
siguiente forma a nivel de Territorios Históricos:
Territorio Histórico
Generación escorias negras (tm)
Araba
70.000
Bizkaia
265.000
Gipuzkoa
325.000
TOTAL
660.000
Tabla 7: Generación de escorias negras de acería en la CAPV durante el año 1997 (datos estimativos)
Territorio Histórico
Generación escorias blancas (tm)
Araba
30.000
Bizkaia
75.000
Gipuzkoa
70.000
TOTAL
175.000
Tabla 8: Generación de escorias blancas de acería en la CAPV durante el año 1997 (datos estimativos)
El destino más habitual para las escorias dentro de la CAPV consiste en la deposición en
vertedero, bien sea propio de cada empresa, mancomunado o privado.
Recordando que la cantidad total de escorias generadas en la CAPV es de 835.000 tm/año
(ver Tabla 7 y Tabla 8), es necesaria la existencia de grandes superficies de terreno libre, lo
cual, dada la complicada orografía de la CAPV y su elevada densidad de población, hace
que año tras año el problema se agrave, al no encontrar espacios en los que depositar tal
cantidad de residuos. Este tipo de gestión plantea además a corto y medio plazo serios
problemas, tanto para las empresas generadoras como para el medio ambiente.
15
Libro Blanco. Escorias de acería
Por otra parte, las políticas medioambientales a nivel europeo en relación a los residuos
industriales se están orientando sobre tres ejes fundamentales: la prevención, es decir, la
reducción o minimización de los volúmenes generados; la recuperación o reutilización de
dichos residuos; y en último lugar, y siempre que no exista otra alternativa, la disposición en
vertedero en condiciones medioambientalmente seguras.
Por todo ello, el objetivo principal de este Libro Blanco es el ser una guía práctica que
facilite la minimización de residuos dentro del sector, enfocada básicamente hacia la
generación de escorias, así como el reciclaje de las escorias mediante alguna de las
alternativas presentadas.
16
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
2.
LEGISLACIÓN MEDIOAMBIENTAL DE APLICACIÓN EN EL SECTOR
2.1 INTRODUCCIÓN
Dentro de este apartado se indica la legislación más relevante que afecta al sector de la
fabricación de acero, dividiéndose en:
-
Atmósfera
Las emisiones a la atmósfera se producen principalmente durante el proceso de fusión.
-
Residuos inertes e inertizados
Las escorias del proceso de fusión y afino, así como los refractarios del horno son
residuos inertes.
-
Residuos Peligrosos
Los polvos de acería procedentes de los sistemas de depuración de los gases de salida se
consideran residuos peligrosos y deben tratarse mediante gestor autorizado.
-
Ruido interno
El ruido se genera fundamentalmente durante el proceso de fusión.
-
Licencia de Actividad y Evaluación de Impacto Ambiental
Toda actividad necesita para su funcionamiento la obtención de una licencia municipal
de actividad y en algunos casos del sometimiento a un procedimiento de evaluación de
impacto ambiental.
2.2 ATMÓSFERA
Las acerías generan durante su actividad emisiones a la atmósfera.
Para conseguir una protección del medio ambiente existen una serie de obligaciones
derivadas de la Ley 38/1972, de 22 de diciembre, de protección del ambiente atmosférico y
la Orden de 18 de octubre de 1976 de prevención y corrección de la contaminación
atmosférica de origen industrial.
17
Libro Blanco. Escorias de acería
Según esta Ley, las actividades se clasifican en función del potencial contaminante de las
mismas en tres grupos:
-
Grupo A
Grupo B
Grupo C
En concreto, dentro del sector de siderurgia encontramos actividades de grupo A, B y C:
Sector
Grupo A
Grupo B
Siderurgia y - Siderurgia integral
- Producción de fundición de
fundición
- Aglomeración de minerales
hierro, hierro maleable y acero
- Parque de minerales
en hornos rotativos y cubilotes y
- Producción de arrabio en hornos
hornos de arco eléctrico, con
altos
capacidad de producción igual o
- Baterías de coke en las plantas
inferior a 10 toneladas métricas.
siderúrgicas y fundiciones
- Fabricación de ferroaleaciones
- Acerías de oxigeno, incluidos
en horno eléctrico cuando la
los procesos LD, LDAC,
potencia del horno sea igual o
KALDO y similares
inferior a 100 kw
- Fabricación y afinado de acero
- Tratamiento de escorias
en convertidor con inyección de
siderúrgicas
aire, con o sin oxigeno, incluidos
los convertidores Bessemer
- Acerías Martin
- Fabricación de acero en hornos
de arco eléctrico de capacidad
total de la planta superior a 10
tm
- Fabricación de ferroaleaciones
en horno eléctrico cuando la
potencia del horno sobrepasa los
100 kw
Grupo C
- Tratamientos térmicos de
metales férreos y no férreos
- Operaciones de moldeo y
tratamiento de arenas de
fundición y otras materias de
moldeo
- Hornos de conformado de
planchas o perfiles
Tabla 9: Actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera en el sector de siderurgia y
fundición
18
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
2.2.1 Principales obligaciones
-
Cumplir límites de emisión.
-
Controles periódicos por parte de Entidades de Inspección y Control Reglamentario
Acreditadas (ENICRES):
* Foco emisor grupo A: cada dos años
* Foco emisor grupo B: cada tres años
* Foco emisor grupo C: cada cinco años
-
Autocontroles de las emisiones (foco emisor del grupo A: cada 15 días; grupo B: según
indique el Departamento de Industria del Gobierno Vasco).
-
Llevar un libro registro sobre emisiones, incidentes, etc. Este libro debe estar
debidamente sellado por el Departamento de Industria del Gobierno Vasco.
2.2.2 Notas prácticas
-
El industrial debe conocer en primer lugar el número y características de los focos
emisores a la atmósfera. Una vez conocidos debe clasificar cada foco en: grupo A,
grupo B, grupo C (ver Tabla 9).
-
El hecho de tener un foco grupo A, clasifica a la actividad como Actividad
Potencialmente Contaminadora de la Atmósfera grupo A. Sin embargo, los controles a
los que estén sometidos los focos depende de la clasificación de cada uno de ellos, no
de la clasificación general de la actividad.
-
Preparar un libro registro donde conste, al menos, foco emisor, día, mediciones,
posibles averías, etc. y llevarlo a las Oficinas Territoriales de la Dirección de
Administración de Industria, Energía y Minas del Gobierno Vasco para que lo selle.
2.3 RESIDUOS INERTES O INERTIZADOS
Los residuos inertes son residuos sólidos o pastosos que no experimentan transformaciones
significativas (por ejemplo, no contienen materia orgánica degradable), no son Residuos
Peligrosos (RP), y se generan en:
19
Libro Blanco. Escorias de acería
-
Determinadas actividades o procesos fabriles o industriales. Los residuos de estas
actividades se denominan Residuos Industriales Inertes (ver Tabla 10).
Los residuos inertizados son RP que han sido generados por gestores autorizados en
procesos de inertización y han perdido el carácter de peligrosos.
-
Tipo I
Escorias de fabricación de acero
Escorias de fundición de hierro
Escorias de fusión del aluminio
Escorias de fusión de otros metales
Cenizas de combustión de combustibles sólidos y
líquidos
Cenizas de combustión de residuos sólidos urbanos
Arenas de moldeo
Arenas de machos
Restos y desechos de materiales procedentes de las
empresas de materiales para la construcción
Material refractario
Abrasivos
Tipo II
- Restos de cal
- Chatarras metálicas
- Restos cerámicos o producidos por la industria
cerámica en general
- Vidrio
- Plásticos o polímeros en forma de productos
acabados, o no conformados, o desechos de
producción
- Envases de plásticos vacíos
- Otros plásticos
- Fibra de vidrio
- Poliésteres en forma de productos acabados, o no
conformados, o desechos de producción
20
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
Tipo I
Cascarillas
Catalizadores
Restos de carbonato cálcico
Arenas de filtros
Lodos inorgánicos
Carbón activo no contaminado
Cenizas volantes
Polvos de depuración de humos
Polvos metálicos
Polvos no metálicos
Cenizas de combustión de combustibles para
calefacción
- Otros residuos de carácter inerte
Tipo II
- Caucho y elastómeros
- Neumáticos
- Envases metálicos vacíos
-
Tabla 10: Residuos industriales inertes
21
Libro Blanco. Escorias de acería
2.3.1 Principales obligaciones
-
Los productores de Residuos Industriales Inertes deben inscribirse en el Registro de
productores de residuos industriales inertes; solicitar carta de aceptación del residuo a
Gestor Autorizado (titular del vertedero) antes de su envío; rellenar documento de
control y seguimiento y enviar copia del mismo a la Viceconsejería de Medio Ambiente
del Gobierno Vasco.
-
Los Gestores de Residuos Inertes deben solicitar autorización; enviar documento de
aceptación de residuos; rellenar documentos de control y seguimiento y remitir copia a
la Viceconsejería de Medio Ambiente del Gobierno Vasco.
-
Para los rellenos (más de 5.000 m3) se necesita autorización por parte de la
Viceconsejería de Medio Ambiente del Gobierno Vasco.
2.3.2 Notas prácticas
-
Realizar un inventario de residuos. Identificar los Residuos Industriales Inertes.
-
Solicitar información sobre gestores autorizados por la Viceconsejería de Medio
Ambiente del Gobierno Vasco.
-
Si el residuo tiene una temperatura superior a 50ºC, una humedad superior al 65% o
está en autoignición, el vertedero no aceptará los residuos.
-
Si el contenido en aceites y grasas es elevado, aunque sea no peligroso para el medio
ambiente no se aceptará.
-
Si el contenido en zinc es alto, no será aceptado en algunos vertederos como residuo
inerte.
2.4 RESIDUOS PELIGROSOS
Los residuos industriales generados durante el desarrollo de la actividad suelen contener
elementos nocivos. Estos residuos, en función de la naturaleza o actividad que los genere,
constituyentes y características de los mismos, pueden clasificarse como Residuos
Peligrosos (RPs). Los productores de RPs están obligados a entregar los residuos a gestor
autorizado. Algún tipo de RPs tiene además legislación específica: aceites usados,
policlorobifenilos (PCBs) y policloroterfenilos (PCTs), pilas y acumuladores, amianto, etc.
22
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
PARTE A
Residuos que están formados por:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sustancias anatómicas; residuos hospitalarios u otros residuos clínicos
Productos farmacéuticos, medicamentos, productos veterinarios
Conservantes de la madera
Biocidas y productos fitofarmacéuticos
Residuos de productos utilizados como disolventes
Sustancias orgánicas halogenadas no utilizadas como disolventes, excluidas las materias polimerizadas
inertes
Sales de temple cianuradas
Aceites y sustancias oleosas minerales (lodos de corte, etc)
Mezclas aceite/agua o hidrocarburo/agua, emulsiones
Sustancias que contengan PCB y/o PCT (dieléctricas, etc)
Materias alquitranadas procedentes de operaciones de refinado, destilación o pirólisis (sedimentos de
destilación, etc)
Tintas, colorantes, pigmentos, pinturas, lacas, barnices
Resinas, látex, plastificantes, colas
Sustancias químicas no identificadas y/o nuevas y de efectos desconocidos en el hombre y/o el medio
ambiente que procedan de actividades de investigación y desarrollo o de actividades de enseñanza (residuos
de laboratorio, etc)
Productos pirotécnicos y otros materiales explosivos
Sustancias químicas y productos de tratamiento utilizados en fotografía
Todos los materiales contaminados por un producto de la familia de los dibenzofuranos policlorados
Todos los materiales contaminados por un producto de la familia de las dibenzo-para-dioxinas policloradas
23
Libro Blanco. Escorias de acería
PARTE B
Residuos que contengan cualquiera de los componentes que figuran en la lista de la siguiente Tabla y que estén
formados por:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Jabones, materias grasas, ceras de origen animal o vegetal
Sustancias orgánicas no halogenadas no empleadas como disolventes
Sustancias inorgánicas que no contengan metales o compuestos de metales
Escorias y/o cenizas
Tierra, arcillas o arenas incluyendo lodos de dragado
Sales de temple no cianuradas
Partículas o polvos metálicos
Catalizadores usados
Líquidos o lodos que contengan metales o compuestos metálicos
Residuos de tratamiento de descontaminación (polvos de cámaras de filtros de bolsas, etc) excepto los
incluidos en los dos puntos siguientes y los lodos de depuración no tratados o no utilizables en agricultura
Lodos de lavado de gases
Lodos de instalaciones de purificación de agua
Residuos de descarbonatación
Residuos de columnas intercambiadoras de iones
Lodos de depuración no tratados o no utilizables en agricultura
Residuos de la limpieza de cisternas y/o equipos
Equipos contaminados
Recipientes contaminados (envases, bombonas de gas, etc) que hayan contenido uno o varios de los
constituyentes mencionados en la siguiente Tabla.
Baterías y pilas eléctricas
Aceites vegetales
Objetos procedentes de recogidas selectivas de basuras domésticas
Cualquier otro residuo que contenga uno cualesquiera de los constituyentes enumerados en la siguiente
Tabla.
Tabla 11: Categorías o tipos genéricos de residuos peligrosos, presentados en forma líquida, sólida o de
lodos, clasificados según su naturaleza o la actividad que los genera
Residuos que tienen como constituyentes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Berilio, compuestos de berilio
Compuestos de vanadio
Compuestos de cromo hexavalente
Compuestos de cobalto
Compuestos de níquel
Compuestos de cobre
Compuestos de zinc
Arsénico, compuestos de arsénico
Selenio, compuestos de selenio
Compuestos de plata
Cadmio, compuestos de cadmio
Compuestos de estaño
Antimonio, compuestos de antimonio
Teluro, compuestos de teluro
Compuestos de bario, excluido el sulfato bárico
Mercurio, compuestos del mercurio
Talio, compuestos del talio
Plomo, compuestos del plomo
Sulfuros inorgánicos
Compuestos inorgánicos de flúor, excluido el fluoruro cálcico
24
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
• Cianuros inorgánicos
• Los siguientes metales alcalinos o alcalinotérreos: Litio, sodio, potasio, calcio, magnesio en forma no
combinada
• Soluciones ácidas o ácidos en forma sólida
• Soluciones básicas o bases en forma sólida
• Amianto (polvos y fibras)
• Fósforo; compuestos de fósforo, excluido los fosfatos minerales
• Carbonilos metálicos
• Peróxidos
• Cloratos
• Percloratos
• Nitratos
• PCB y/o PCT
• Compuestos farmacéuticos o veterinarios
• Biocidas y sustancias fitofarmacéuticas (plaguicidas, etc)
• Sustancias infecciosas
• Creosotas
• Isocianatos, tiocianatos
• Cianuros orgánicos (nitrilos, etc)
• Fenoles, compuestos fenólicos
• Disolventes halogenados
• Disolventes orgánicos excluidos los disolventes halogenados
• Compuestos organohalogenados, excluidas las materias polimerizadas inertes y las demás sustancias
mencionadas en esta tabla
• Compuestos aromáticos, compuestos orgánicos policíclicos y heterocíclicos
• Aminas alifáticas
• Aminas aromáticas
• Éteres
• Sustancias de carácter explosivo, excluidas las ya mencionadas en la presente tabla
• Compuestos orgánicos de azufre
• Todo producto de la familia de los dibenzofuranos policlorados
• Todo producto de la familia de las dibenzo-para-dioxinas policloradas
• Hidrocarburos y sus compuestos oxigenados, nitrogenados y/o sulfurados no incluidos en la presente tabla
Tabla 12: Residuos peligrosos según sus constituyentes
25
Libro Blanco. Escorias de acería
2.4.1 Principales obligaciones para los productores de RPs.
-
Solicitar la autorización de productores de RPs ante la Viceconsejería de Medio
Ambiente y realizar declaración anual de residuos en caso de que se produzcan más de
10.000 kg/año.
-
En caso de que se produzcan menos de 10.000 kg/año de RPs es conveniente la
inscripción en el Registro de Pequeños Productores de RPs de la Viceconsejería de
Medio Ambiente del Gobierno Vasco, puesto que exime de la obligación de la
autorización de productores de RPs, así como de la realización de la declaración anual
de RPs.
-
Solicitar documento de aceptación al gestor antes de enviarlos (guardar este documento
durante 5 años).
-
Rellenar el documento de control y seguimiento (guardar este documento durante 5
años).
-
Entregar los residuos a transportistas y gestores autorizados.
-
En el plazo de cuatro años los productores de RPs deben realizar un estudio de
reducción (minimización) de residuos y comprometerse a reducirlos en la medida de
sus posibilidades.
-
No se pueden almacenar los residuos más de seis meses.
-
Mantener un registro de los RPs generados.
-
Seguir las normas de envasado, etiquetado y almacenamiento.
2.4.2 Notas prácticas
-
-
Solicitar listado de gestores autorizados a la Viceconsejería de Medio Ambiente del
Gobierno Vasco o consultar el Catálogo de Reciclaje Industrial de la Comunidad
Autónoma del País Vasco editado por IHOBE, S.A.
No mezclar residuos.
Los envases que hayan contenido RPs son también RPs. Asimismo, el serrín utilizado
para contener derrames, los trapos, etc., son RPs.
Los productos peligrosos caducados son RPs. Solicitar al proveedor su retirada.
Pedir a los proveedores que recojan los envases usados.
2.5 RUIDO INTERNO
Un aspecto fundamental a tener en cuenta cuando se habla de nivel acústico (ruido) es el
impacto que se produce directamente sobre los trabajadores en planta. Por ello, es
obligatorio realizar mediciones de los niveles sonoros alcanzados en el interior de la fábrica,
con objeto de controlar este aspecto y adoptar las medidas correctoras adecuadas en caso de
que sea necesario.
26
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
2.5.1 Principales obligaciones
-
Evaluación de exposición al ruido de los trabajadores.
Formación y/o información al trabajador.
Controles médicos periódicos.
Proporcionar y/o obligar al uso de protectores auditivos.
Archivar y registrar los datos de las evaluaciones, información a trabajadores, etc.,
durante 30 años.
2.5.2 Notas prácticas
-
En las nuevas adquisiciones de maquinaria solicitar información sobre el ruido que
producen.
Ponerse en contacto con las Mutuas de Trabajo.
2.6 LICENCIA DE ACTIVIDAD Y EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL
Toda actividad necesita para su funcionamiento contar con una licencia de actividad
otorgada por el Ayuntamiento del municipio en el que se ubique.
Asimismo están sometidos al procedimiento de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA)
determinadas actividades, entre ellas las plantas siderúrgicas integrales y los
establecimientos siderúrgicos comprendida la fundición, forjas, perfilados y laminados
cuando se sitúen en su totalidad o en parte en zonas ambientalmente sensibles (dominio
público marítimo-terrestre, dominio público-hidráulico, espacios naturales, etc.).
La licencia de actividad la concede el Ayuntamiento donde está radicada la actividad,
mientras que la evaluación de impacto ambiental depende de la Viceconsejería de Medio
Ambiente del Gobierno Vasco.
27
Libro Blanco. Escorias de acería
2.6.1 Principales obligaciones
-
Solicitar las Licencias de Actividad y Apertura mediante presentación de la Memoria y
Proyecto Técnico al Ayuntamiento donde se radica la actividad. El Ayuntamiento lo
tramitará ante el resto de organismos competentes.
-
Iniciar el procedimiento de la Evaluación de Impacto Ambiental mediante la
presentación de un Estudio de Impacto Ambiental. Se presentará junto a la Memoria y
Proyecto de Licencia de Actividad al Ayuntamiento, quien lo remitirá a la
Viceconsejería de Medio Ambiente.
2.6.2 Notas prácticas
-
Para las nuevas actividades es conveniente realizar una consulta previa al Ayuntamiento
y a la Viceconsejería de Medio Ambiente sobre la idoneidad de la ubicación de la
actividad.
-
Antes de redactar la Memoria y Proyecto para solicitar la Licencia de Actividad, es
conveniente ponerse en contacto con el Ayuntamiento para conocer el contenido de los
mismos. En caso de que no exista un índice para estos documentos, es conveniente
presentar uno al Ayuntamiento para su aprobación, que debe recoger al menos los
siguientes apartados: descripción de las nuevas instalaciones, descripción de las obras
y/o nuevos equipos, planos, presupuesto, calendario de actuaciones.
-
El Ayuntamiento tiene un plazo de seis meses para contestar. En caso de no obtener
respuesta habrá que enviar un escrito solicitando la concesión por no haber respondido
(silencio administrativo positivo).
-
No hay que confundir la Licencia de Actividad con la Licencia de Obra, ni con otras
autorizaciones, por ejemplo, con las actas de puesta en marcha, concedidas por el
Departamento de Industria del Gobierno Vasco.
2.7 DIRECTIVA IPPC
El Consejo de la Unión Europea adoptó el 24 de septiembre de 1996 la Directiva 96/61/CE
relativa a la prevención y el control integrado de la contaminación, más conocida como
IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control).
Además, se establecen medidas para evitar o, cuando ello no sea posible, reducir las
emisiones de las citadas actividades en la atmósfera, el agua y el suelo, incluidas las
medidas relativas a los residuos, con el fin de alcanzar un nivel elevado de protección del
medio ambiente considerado en su conjunto.
Esta directiva viene a establecer la obligatoriedad de una autorización previa para ciertas
instalaciones industriales contaminantes, que evite o reduzca su impacto, adoptando lo que
se ha dado en llamar las Mejores Técnicas Disponibles (MTD).
La selección de las MTDs se realizará en base a los siguientes criterios:
28
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
-
Generación de sustancias menos peligrosas.
Uso de sustancias menos peligrosas.
Desarrollo de técnicas de recuperación y reciclado de sustancias generadas y de
residuos.
Reducción del consumo de materias primas.
Aumento de la eficacia del consumo energético.
Disminución del riesgo de accidentes.
Prevención o reducción al mínimo de las emisiones y de los riesgos industriales.
Asimismo, las administraciones públicas deben establecer un mecanismo de coordinación
para la puesta en marcha de un permiso único de funcionamiento de las instalaciones.
La solicitud de permiso o autorización debe describir adecuadamente la instalación, el tipo y
alcance de sus actividades (es decir, los procesos de producción), las materias primas
empleadas, las fuentes de emisión, la tecnología para evitarlas o, si ello no fuera posible,
para reducirlas, las medidas relativas a la prevención y valorización de los residuos
generados y todos aquellos aspectos y medidas adecuadas para prevenir y controlar la
contaminación usando las mejores técnicas disponibles “en condiciones económica y
técnicamente viables, tomando en consideración los costes y beneficios”.
Estas autorizaciones serán preceptivas para aquellas industrias que prevé la directiva en su
anexo I, que se instalen o se amplíen a partir del 30 de octubre de 1999, fecha en la que
entrará en vigor. Ocho años después se aplicará también a las industrias que estuvieran en
29
Libro Blanco. Escorias de acería
funcionamiento en aquella fecha. En concreto, las acerías se verán todas afectadas a partir
del 31 de octubre del 2007.
Las actividades industriales a las que afecta esta directiva relacionadas con el sector del
acero son:
Producción y transformación de metales
-
Instalaciones de calcinación o sinterización de minerales metálicos incluido el mineral
sulfuroso.
-
Instalaciones para la producción de fundición o de aceros brutos (fusión primaria o
secundaria), incluidas las correspondientes instalaciones de fundición continua de una
capacidad de más de 2,5 toneladas por hora.
-
Instalaciones para la transformación de metales ferrosos:
* Laminado en caliente con una capacidad superior a 20 toneladas de acero en bruto
por hora.
* Forjado con martillos cuya energía de impacto sea superior a 50 kilojulios por
martillo y cuando la potencia térmica utilizada sea superior a 20 MW.
* Aplicación de capas de protección de metal fundido con una capacidad de
tratamiento de más de 2 toneladas de acero bruto por hora.
-
Fundiciones de metales ferrosos con una capacidad de producción de más de 20
toneladas por día.
30
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
3.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO Y
GENERACIÓN DE RESIDUOS Y EMISIONES
La desaparición de Altos Hornos de Vizcaya a mediados de 1996, hace que en la
Comunidad Autónoma del País Vasco, el 100% del acero se fabrique en hornos de arco
eléctrico.
Tanto la fabricación del acero común como del especial (donde se incluyen los aceros
inoxidables) se compone de dos etapas: una primera denominada metalurgia primaria o
fusión que se realiza en hornos de arco eléctrico y la segunda denominada metalurgia
secundaria o afino, que se inicia en el horno de arco eléctrico y finaliza en el horno-cuchara.
Las diferencias fundamentales entre la fabricación de acero común y acero especial radican
en la etapa de afino, mientras que en el caso del acero inoxidable, su fabricación se
diferencia desde la etapa inicial, que generalmente es de fusión y que se realiza en atmósfera
controlada de oxígeno para evitar la oxidación del cromo.
En el siguiente cuadro se indican las diferencias más importantes en la fabricación de los
diferentes aceros:
ACERO COMUN
FUSION
! Oxidación
! Defosforación
AFINO
! Desoxidación
! Desulfuración
ACERO ESPECIAL
! Oxidación
! Defosforación
!
!
!
!
!
!
Con vacío
Desoxidación
Desulfuración
Control H2
Control N2
Control O2
Metalurgia
inclusiones
Sin vacío
! Desoxidación
! Desulfuración
! Metalurgia
inclusiones
ACERO INOXIDABLE
!
Atmósfera
controlada
!
!
Desulfuración
Descarburación
Tabla 13: Principales fases en el proceso de fabricación del acero
3.1 DESCRIPCIÓN DE LAS FASES DEL PROCESO DE FUSIÓN
Durante el proceso de fusión se obtiene el acero líquido y la escoria, que se presenta
nadando sobre la superficie del acero líquido. El proceso de fusión contempla las fases de
oxidación, defosforación y formación de la escoria.
31
Libro Blanco. Escorias de acería
3.1.1 Oxidación
En esta fase se produce la oxidación de parte del metal contenido en el líquido fundido. La
alimentación de oxígeno al horno de arco eléctrico oxida el hierro contenido en la chatarra
según la siguiente reacción química:
Fe + 1/2 O2 ⇒ FeO + 64.430 cal
Esta oxidación es la primera en producirse debido a la gran cantidad de hierro presente en la
chatarra. A continuación el óxido de hierro oxida al silicio y manganeso según las siguientes
reacciones:
2 FeO + Si ⇒ SiO2 + 2 Fe + 78.990 cal
FeO + Mn ⇒ MnO + Fe + 32.290 cal
Las reacciones de oxidación de hierro, manganeso y silicio son fuertemente exotérmicas,
por lo que producen un aumento brusco de la temperatura de fusión, con la consiguiente
reducción del consumo energético.
Los óxidos de hierro, manganeso y silicio pasan a formar parte de la escoria que cubre el
líquido fundido.
Finalmente, cuando se ha oxidado prácticamente todo el silicio y gran parte del manganeso,
la temperatura del líquido fundido ha aumentado considerablemente (1600 ºC
aproximadamente) y la escoria tiene suficiente porcentaje de FeO libre. La adición de
carbón en polvo permite la reducción del FeO presente en la escoria según la siguiente
reacción química:
FeO + C ⇒ CO + Fe - 34.460 cal
El monóxido de carbono (CO) gas generado al desprenderse del líquido fundido produce lo
que se conoce como hervido del baño. El hervido del baño es necesario para uniformizar la
composición y temperatura del baño y facilitar la eliminación de gases.
32
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
El paso de monóxido de carbono (CO) a través de la escoria produce lo que se conoce como
escoria espumante y que facilita la penetración en la misma de los electrodos,
incrementándose la eficiencia energética del horno.
La reducción de la ebullición del líquido fundido es un indicador de que la mayor parte del
carbono se ha oxidado.
3.1.2 Defosforación
La presencia de fósforo es perjudicial porque se presenta disuelto en el líquido fundido y se
manifiesta por una gran fragilidad del acero en frío. La defosforación se realiza según las
siguientes reacciones químicas:
2P + 5FeO ⇒ P2O5 + 5Fe + 46.900 cal
P2O5 + 4CaO ⇒ (CaO)4 P2O5
P2O5 + 3 CaO ⇒ (CaO)3 P2O5
El fósforo oxidado desaparece del líquido fundido para pasar a formar parte de la escoria.
3.1.3 Formación de escoria espumosa
El mecanismo de formación de la escoria espumosa se basa en las siguientes reacciones
químicas:
Fe + 1/2 O2 ⇒ FeO + 64.430 cal
FeO + C ⇒ CO + Fe - 34.460 cal
__________________________________
C + 1/2 O2 ⇒ CO + 29.970 cal
Como resultado se obtiene CO que se desprende en forma de gas. Las burbujas de CO que
se forman pasan a través de la escoria espumándola.
Para obtener una buena espumación de la escoria es preciso que la viscosidad de la escoria
sea superior a 4 poises. Por debajo de este valor, las burbujas de CO atraviesan fácilmente la
escoria sin espumarla.
Etapas
Formación
Mantenimiento
Fin
•
•
•
•
•
Composición de la escoria
Basicidad (CaO/SiO2) comprendida entre 1,5-2
Contenido en FeO: 30%<FeO<60%
Relación O2/C >0,8
Relación O2/C = 0,8
Relación O2/C <0,8
Fuente: Jose Luis Arana.Profesor UPV
Tabla 14: Etapas de formación de la escoria espumosa
3.2 DESCRIPCIÓN DE LAS FASES DEL PROCESO DE AFINO
El proceso de afino contempla las siguientes fases:
33
Libro Blanco. Escorias de acería
!
!
!
!
!
!
!
Desoxidación
Desulfuración
Control de Nitrógeno
Control de Hidrógeno
Control de Oxígeno
Descarburación
Metalurgia de inclusiones
3.2.1 Desoxidación
El líquido fundido procedente del proceso de fusión está muy oxidado por lo que en el
proceso de afino se procede a cubrirlo con una escoria fuertemente reductora, formada
normalmente por 3 partes de cal, una parte de espato-flúor y una parte de coke o grafito.
En esta fase se consigue la desoxidación del líquido fundido, por simple contacto del mismo
con la escoria fuertemente reductora. El líquido fundido tiende a oxidar la escoria, y ésta a
desoxidar el líquido fundido, por lo que en ese momento la mayor preocupación del
encargado del afino es la de mantener la escoria reductora añadiendo el carbono en polvo
necesario, ya que supone una garantía de la correcta desoxidación del líquido fundido.
La desoxidación definitiva del acero se consigue cuando se añaden ferroaleaciones de silicio
y manganeso. Conviene añadir primero el manganeso y luego el silicio. Así se consigue
formar en el baño metálico partículas líquidas, primero de óxido de manganeso (MnO) y
luego de sílice (SiO2), que tienen tendencia a cohexionarse entre sí dando lugar a partículas
de gran tamaño que suben a la escoria.
El contenido en óxido de hierro de la escoria reductora al comienzo de la etapa de afino es
del 6-12%, a los 10 minutos el contenido es del 2% y al cabo de unos 30 minutos se
encuentra entre el 0,5-1%
Esta fase se conoce como calmar el acero y se realiza con objeto de evitar la efervescencia
del líquido fundido y el desprendimiento de gases, que puede dar lugar a porosidades
durante el enfriamiento y solidificación del acero.
3.2.2 Desulfuración
Esta fase se produce paralelamente a la fase anterior. La presencia de azufre es perjudicial
porque forma sulfuro de hierro (FeS) que funde a 1.190 ºC y forma con el hierro un
eutéctico cuyo punto de fusión es muy bajo (988ºC). El sulfuro y el eutéctico solidifican
formando membranas que envuelven los cristales de hierro solidificados anteriormente a
temperaturas de 1.535 ºC. El acero resultante si es forjado o laminado a temperaturas
comprendidas entre 1.000-1.300 ºC presenta fragilidad en caliente apareciendo numerosas
grietas durante el proceso. Este fenómeno se produce como consecuencia de la fusión del
eutéctico y del sulfuro de hierro haciendo que los cristales de hierro pierdan cohesión.
La desulfuración se produce con el simple contacto del líquido fundido con la escoria
reductora, en presencia de una cantidad suficiente de óxido de calcio y carbón según la
siguiente reacción:
FeS + CaO + C ⇒ Fe + CaS + CO
MnS + CaO + C ⇒ Mn + CaS + CO
34
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
La desulfuración es más eficaz cuanto más básica sea la escoria y menor sea el contenido de
óxido de hierro en la misma.
3.2.3 Control de Nitrógeno, Hidrógeno y Oxígeno
Esta fase se da en los procesos de afino a vacío para la fabricación de aceros especiales,
donde se procede a la corrección de la composición del acero en función de las
especificaciones requeridas.
3.2.4 Descarburación
Esta fase se utiliza para la fabricación de aceros inoxidables, donde se puede utilizar el
método de descarburación con oxígeno al vacío (VOD) o el método de descarburación con
oxígeno-argón (AOD)
Los dos métodos se basan en la eliminación del carbono por reducción de la presión parcial
del monóxido de carbono (CO) formado durante la etapa de oxidación que se realiza con
mínimos contenidos de oxígeno para evitar la oxidación del cromo.
El método AOD insufla oxígeno durante el afino con un mínimo de oxidación metálica y se
alimenta argón para homogeneizar el líquido fundido. Este sistema permite recuperar
prácticamente todo el cromo y el acero puede descarburarse por debajo del 0,005%, el
contenido de hidrógeno se sitúa en menos de 2 ppm y el de nitrógeno en menos de 50 ppm.
3.2.5 Metalurgia de inclusiones
Esta fase se realiza cuando las inclusiones no metálicas presentes en el acero son
perjudiciales para la calidad del mismo, por lo que se procede a su ajuste. El control de la
morfología de las inclusiones tendrá como objetivo el que las inclusiones que permanezcan
en el acero sean compatibles con las propiedades mecánicas del mismo.
3.3 DESCRIPCIÓN
DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO DE ARCO
ELÉCTRICO
El horno de arco eléctrico, normalmente, es cilíndrico y está recubierto de refractario básico,
dispone de una bóveda por donde se alimentan las diferentes materias primas, con la ayuda
de una cesta, una puerta utilizada para operar durante la fusión y para desescoriar, y una
piquera situada en el fondo o en un costado del horno que se utiliza para colar el acero.
La materia prima principal utilizada en la fabricación del acero en horno de arco eléctrico es
la chatarra junto con pequeñas cantidades de mineral de hierro, prerreducidos,
ferroaleaciones, cal, espato-flúor, coke y oxígeno.
El prerreducido es carga virgen que se utiliza para diluir los metales indeseables que pueda
contener la chatarra utilizada para la fabricación del acero.
35
Libro Blanco. Escorias de acería
Figura 4: Esquema general de un horno de arco eléctrico
La chatarra junto al resto de materias primas se alimentan por la bóveda del horno. A
continuación se cierra el horno y se procede a hacer saltar el arco eléctrico, que fundirá la
chatarra mediante la alimentación de energía eléctrica en corriente alterna trifásica y tres
electrodos de grafito entre los que se hace saltar el arco eléctrico.
La alimentación de energía también puede realizarse utilizando corriente continua. En este
caso, se utilizan dos electrodos: uno de grafito y el otro metálico. Como consecuencia, se
consigue mejorar el efecto distorsionador que el arco eléctrico puede generar en la red
eléctrica.
Cuando los electrodos entran en contacto con la chatarra y se hace saltar el arco eléctrico, se
producen saltos entre los electrodos y la chatarra como consecuencia de los espacios vacíos
que se crean al fundirse la chatarra. La aparición del líquido fundido hace que el trabajo
entre los electrodos sea más regular.
En cuanto se observa la existencia de líquido fundido debajo de los electrodos, debe
procederse a la alimentación de cal, para cubrirlo superficialmente y generar la escoria, y de
oxígeno puro, mediante un sistema de lanzas que lo inyectan, que hará que el líquido
fundido se oxide. Esta fase se conoce como fase oxidante.
La adición de oxígeno provoca la oxidación del hierro presente en la chatarra, a
continuación el óxido de hierro oxida el silicio y el manganeso, y por último se alimenta el
carbono en polvo para la formación de la escoria espumosa. El CO al desprenderse del
líquido fundido genera un burbujeo en el mismo y se dice que el líquido hierve.
La presencia de cal en la escoria asegura la eliminación del fósforo del líquido, lo que se
denomina defosforación.
36
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
Durante las fases de oxidación y defosforación se procede por una de las puertas del horno a
la extracción de la escoria, conocida como escoria negra, que es de colores muy oscuros,
teniendo aspecto poroso, morfología regular, cúbica y fractura puntiaguda.
A continuación comienza la fase de afino, con objeto de obtener un metal de bajo contenido
en oxígeno y eliminar la mayor parte del azufre. El líquido fundido se alimenta al horno de
afino y se cubre inmediatamente con una escoria reductora, que se denomina escoria
blanca, que permita la reducción de los óxidos metálicos presentes en el baño, esta fase se
conoce como desoxidación.
Para obtener aceros según las especificaciones requeridas, junto con el líquido fundido se
procede a la alimentación de ferroaleaciones que se añaden directamente sobre el líquido
fundido con objeto de ajustar la composición del mismo. Para aceros especiales se añaden,
además, ferroaleaciones más complejas.
Paralelamente a la fase de desoxidación se inicia la desulfuración del líquido fundido, que
finalizará en el horno-cuchara.
Antes de colar el líquido fundido se vuelve a desescoriar, eliminando la escoria blanca.
El líquido fundido se cuela por la piquera, volcando el horno hacia la piquera situada
enfrente de la puerta de desescoriado, para evitar que el líquido fundido arrastre algo de
escoria. Una vez vaciado, el horno se vuelve a su posición horizontal y comienzan las
operaciones de arreglo del mismo para la siguiente operación de fusión.
3.4 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE HORNO-CUCHARA
La materia prima del proceso de afino es el líquido fundido, procedente del horno de arco
eléctrico. El líquido fundido se vuelve a cubrir con una escoria reductora y se agita
continuamente con el soplado de gas inerte, normalmente argón, que se utiliza para
homogeneizar la composición química del líquido fundido y la temperatura, evitar la
oxidación secundaria del líquido fundido y facilitar el desplazamiento de las inclusiones
metálicas hacia la escoria.
37
Libro Blanco. Escorias de acería
En esta fase se produce la desulfuración del líquido fundido, que se produce por simple
contacto del líquido fundido con la cal existente en la escoria blanca. Cuando se quieren
obtener niveles muy bajos de azufre, menor de 0,008%, se añaden compuestos que
contengan Si-Ca.
Llegados a este momento, se procede a realizar análisis tanto del líquido fundido como de la
escoria para cerciorarse de que el acero obtenido tiene la composición adecuada y que la
temperatura del líquido fundido es la correcta. En caso de que la analítica desprenda unos
resultados diferentes a los esperados, se procederá al ajuste de la composición de la colada,
añadiendo las cantidades adecuadas de los elementos que faltan.
En el caso de la fabricación de aceros aleados se procederá al ajuste de otros parámetros
como nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, carbono, etc, en función de las especificaciones del
acero a fabricar.
Finalizada la operación de afino, se procede a su colado.
38
Legislación medioambiental de aplicación en el sector
3.5 GENERACIÓN DE RESIDUOS Y EMISIONES
Durante el proceso de fusión y afino se forman tres fases:
! Fase líquida: formada por el líquido fundido
! Fase sólida: formada por la escoria (negra procedente de fusión y blanca procedente del
afino)
! Fase gaseosa: formada por los gases de fusión y las partículas finas (polvo de acería)
Los residuos generados como consecuencia del proceso productivo son los siguientes:
1. Gases generados como consecuencia de los procesos de fusión y afino. Los gases son
depurados, normalmente, en instalaciones de filtración por vía seca que retienen las
partículas arrastradas con los gases. Los gases una vez depurados son emitidos a la
atmósfera, mientras que las partículas retenidas en los sistemas de filtración por vía seca,
conocidas como polvos de acería, son almacenadas para su posterior gestión.
2. Sólidos. Entre los que se pueden distinguir las escorias (escorias negras procedentes del
proceso de fusión y escorias blancas procedentes del proceso de afino), los refractarios
procedentes de la rotura del refractario o de la reconstrucción y reparaciones del horno y
los electrodos como consecuencia de la degradación o rotura de los mismos.
La generación de residuos por tonelada de acero fabricado es la siguiente:
RESIDUOS
CANTIDAD (Kg)
Escoria negra
110-150
Escoria blanca
20-30
18-28
Polvo de aceria
10-15
Polvo primario
3
Polvo secundario
5-10
Polvo de afino
Refractarios
4-10
Electrodos
1,3-2
Tabla 15: Residuos y cantidad generada de éstos por cada tonelada de acero producida
39
Libro Blanco. Escorias de acería
4.
PRODUCCIÓN LIMPIA EN LAS ACERÍAS
Producción Limpia significa analizar las materias primas, productos obtenidos y cada una
de las etapas que configuran el proceso productivo desde una perspectiva medioambiental.
Se trata por tanto de aplicar una estrategia ambiental de prevención integrada a los procesos
y productos con el fin de aumentar la eficiencia y reducir los riesgos para las personas y el
medio ambiente.
En otras palabras, se trata de poner en práctica aquellas medidas que supongan una
reducción en el consumo de materias primas y energía por unidad de producción y la
generación de una menor cantidad de residuos.
La Producción Limpia se aplica mediante:
! Cambios en materias primas y/o su modo de utilización
! Medidas organizativas
Organización del proceso productivo
Optimización medioambiental de los procesos
Mejoras en las prácticas de mantenimiento y prevención
! Reutilización en fábrica
! Cambios en proceso
! Cambios en productos
Aplicando la estrategia de la Producción Limpia, se va a proceder a realizar el análisis de
los residuos generados en los procesos de fusión y afino que conduzcan a determinar las
medidas de Producción Limpia a utilizar en cada caso.
Un diagrama del proceso de fusión y afino puede ser el siguiente (los cálculos están
realizados para una tonelada de acero líquido fabricado):
40
Producción limpia en las acerías
Figura 5: Diagrama del proceso de fabricación del acero
Se puede decir por tanto, que los residuos mayoritarios que se generan como consecuencia
de los procesos de fusión y afino son tres: polvos de acería, refractarios y escorias (negras y
blancas)
4.1 ESCORIAS
El rango de composición de las escorias negras que se generan en la Comunidad Autónoma
del País Vasco es el siguiente:
Parámetro
Densidad absoluta
Cal libre
Aceites y grasas
Al2O3
CaO
Cr2O3
Fe0
FeO
Fe2O3
MgO
SiO2
TiO2
Unidad
g/cm3
%
mg/kg
%
%
%
%
%
%
%
%
%
Rango de composición
3,25-3,98
0,16-1,67
<100-500
3,96-8,01
26,78-37,22
0,58-4,18
0,22-0,6
3,26-25,08
1,71-22,4
4,01-10,82
10,79-24,84
0,25-1,54
Tabla 16: Rango de composición de las escorias de las acerías vascas
41
Libro Blanco. Escorias de acería
La formación de escoria se realiza para favorecer las reacciones químicas de los procesos de
fusión y afino. El mayor volumen de escoria se origina durante el proceso de fusión donde
se produce la fase oxidante del líquido fundido. La oxidación del hierro y otros metales
presentes en la chatarra, utilizada como materia prima, produce óxidos que pasan a la
escoria.
Acero
Común
Especial
Escoria Negra
(Kg/Tm acero)
120-150
90-110
Escoria Blanca
(Kg/Tm acero)
20-30
20
Tabla 17: Cantidad generada de escoria negra y escoria blanca según el tipo de acero producido
4.1.1 Factores que influyen en la formación de escorias espumosas
La cantidad de escoria producida depende de una serie de factores como son:
•
•
•
•
•
Contenido de FeO en la escoria negra
Basicidad de la escoria
Volumen de alimentación de oxígeno
Tipo de carbón utilizado
Eficiencia del arco eléctrico
4.1.1.1 Contenido de FeO en la escoria negra
La concentración de FeO (óxido ferroso) de la escoria se va incrementando como
consecuencia del grado de oxidación del acero líquido.
La presencia de FeO es absolutamente necesaria para la formación de escoria espumosa. Sin
embargo, supone una pérdida de materias primas ya que una mayor concentración de FeO
en la escoria implica pérdida de acero en la colada y la utilización de una mayor cantidad de
cal, para mantener la basicidad de la misma y evitar su ataque químico al refractario del
horno.
Para reducir el contenido de FeO se procede a la adición de carbón que reacciona con el
FeO según la siguiente reacción química
FeO + C ⇒ Fe + CO -34.460 calorias
Como resultado de la reacción química el hierro reducido vuelve al líquido fundido,
mientras que el CO se desprende como gas.
En las escorias negras el contenido en FeO puede rondar el 30%, mientras que en la escoria
blanca el contenido en FeO puede ser de un 1%.
42
Producción limpia en las acerías
4.1.1.2 Basicidad de la escoria
Se entiende como basicidad de la escoria1 la relación CaO/SiO2 en su composición química.
También se utilizan otras formulaciones donde se incluye la relación (CaO + MgO) / (SiO2
+ Al2O3)
Recientemente se ha comenzado a utilizar un indicador de basicidad de la escoria,
denominado basicidad óptica. La basicidad óptica puede determinarse mediante
información espectrográfica de un gran número de vidrios y los datos de electronegatividad
de Pauling2 En la Tabla 18 se presentan los valores de basicidad óptica (Λ) más comunes.
La basicidad óptica media (Λ) para una escoria determinada se calcula mediante la siguiente
expresión:
Λ= XAOX ΛAOX + XBOYΛBOY + ......
Donde:
X: Fracción molar del componente en función de los átomos de oxígeno dividido por Σ de la
fracción molar del componente por el número de oxígenos en la molécula de los
componentes
Oxido
Na2O
CaO
MgO
CaF2
TiO2
Al2O3
MnO
Cr2O3
FeO
Fe2O3
SiO2
Λ)
Basicidad Optica (Λ
1,15
1
0,78
0,67
0,61
0,61
0,59
0,55
0,51
0,48
0,48
Fuente: Jose Luis Arana. Profesor UPV
Tabla 18: Valores de basicidad óptica para los óxidos más comunes que contienen las escorias
La basicidad de la escoria es fundamental para evitar el ataque químico al refractario y la
correcta espumación de la escoria.
4.1.1.3 Volumen de alimentación de oxígeno
El oxígeno1 se utiliza en los hornos de arco eléctrico para acortar el tiempo de fusión y
reducir el consumo de energía eléctrica. Esta disminución del consumo de energía eléctrica
se debe principalmente al calor generado por las reacciones de oxidación en el interior del
horno, y por término medio se estima que el ahorro de energía eléctrica varía entre 3-5
1
José Luis Arana. Profesor Escuela Superior Ingenieros Industriales UPV
J.A Duffy, M.D, Ingram and I.D. Somerville Acid Base Properties of Molten Oxides and Metallurgical Slag,
Journal of Chemical Siciety, Faraday Transactions I, Vol 74, 1978
2
43
Libro Blanco. Escorias de acería
Kwh/Nm3O2. En la siguiente figura podemos observar el efecto del consumo de oxígeno en
el consumo de energía eléctrica y en el rendimiento metálico.
Figura 6: Efecto del consumo de oxígeno en la fabricación del acero
Se puede observar una disminución acusada del rendimiento metálico a medida que
aumenta el consumo de oxígeno. Ello es debido a la importante oxidación del hierro, que
como FeO pasa a la escoria.
La oxidación del Fe se inicia a bajas temperaturas, por lo que la práctica habitual de aportar
carbón en la carga tiene como objetivo frenar esa oxidación. A altas temperaturas, y cuando
el carbono del baño ha disminuido notablemente, la velocidad de oxidación del Fe aumenta
y, por lo tanto, disminuye el rendimiento metálico. Con objeto de aumentar el rendimiento
metálico de la colada se desarrolló la práctica de la escoria espumosa, basándose en la
inyección de carbón en polvo.
44
Producción limpia en las acerías
4.1.1.4 Tipo de carbón utilizado
El aspecto más importante en cuanto al tipo de carbón3 utilizado es su contenido en materias
volátiles, el cual modifica la capacidad de reacción del mismo. Como la velocidad de
reacción del carbón aumenta a medida que disminuye el contenido (%) en materias volátiles
del mismo, es deseable utilizar carbón cuyo contenido en materias volátiles sea inferior al
4%.
La influencia de materias volátiles (H2, N2, etc.) presentes en el carbón sólido sobre su
reactividad se explica por la formación de una película de gas, formada por esas materias
volátiles, que se sitúa alrededor de la partícula de carbón. Esta película de gas protege a la
partícula de carbón y tiende a inhibir su capacidad de reacción.
Un carbón en polvo típico empleado para la inyección es el polvo de coke y tiene las
características que se indican en la siguiente tabla:
C (%)
S (%)
Cenizas
(%)
89
0,6
9,6
Volátiles Humedad
(%)
(%)
1,4
<2
Granulometría (%)
0-0,25
32
0,25-0,5
28
0,5-1
23
1-1,5
14
>1,5
3
Fuente: Jose Luis Arana. Profesor UPV
Tabla 19: Características del carbón para inyección en horno de arco eléctrico
4.1.1.5 Eficiencia del arco eléctrico
La aplicación en horno de arco eléctrico de la práctica de formación de escoria espumosa,
ha puesto de manifiesto que el ahorro energético teórico, por las reacciones de oxidación y
reducción, es inferior al que realmente se obtiene. La acción de la escoria espumosa produce
un aumento del rendimiento eléctrico, ya que favorece la transferencia energética del arco
eléctrico hacia el líquido fundido.
En la figura se representa la eficiencia del arco eléctrico con la introducción del electrodo en
la escoria espumosa. En la posición 1, donde el arco eléctrico se encuentra fuera de la
escoria espumosa, la eficiencia es nula por existir un corto circuito. A medida que el
electrodo se va cubriendo con la escoria espumosa, la eficiencia del arco se va
incrementando, por lo que interesará trabajar con escoria espumosa y electrodo cubierto
para lograr los máximos aprovechamientos de energía eléctrica.
3
José Luis Arana. Profesor Escuela Superior Ingenieros Industriales UPV
45
Libro Blanco. Escorias de acería
1: corto circuito, 2:arco expuesto, 3: ½ arco cubierto, 4: arco cubierto
5: calentamiento parcial por resistencia, 6: calentamiento total por resistencia
Figura 7: Eficiencia de la transferencia energética mediante arco directo
4.1.2 Medidas de Producción Limpia
Durante el proceso de fusión se generan escorias negras como residuos, mientras que en el
proceso de afino se generan escorias blancas. La escoria generada tendrá diferente
composición química en función del tipo de chatarra utilizada, control de variables de
operación, etc.
La generación de escoria no se puede evitar, llegando a ser beneficiosa para el proceso de
fusión, puesto que incrementa la eficiencia energética del proceso.
La aplicación de la estrategia de la Producción Limpia pretende el análisis de cada proceso
productivo con el fin de detectar la potencialidad de la reducción de la generación de
residuos y el máximo aprovechamiento de las materias primas.
El análisis realizado sobre la generación de escorias en los procesos de fusión y afino
permite llegar a las siguientes conclusiones:
46
Producción limpia en las acerías
1. La calidad de la chatarra como materia prima del proceso de fusión tiene influencia
directa en la calidad de la escoria negra. En el apartado 4.1.2.1 se proponen medidas de
Producción Limpia directamente relacionadas.
2. El porcentaje de FeO en la escoria negra se sitúa entre el 30 y 40%, y a mayor basicidad,
mayor volumen de generación de escoria negra. En el apartado 4.1.2.2 se analizan estos
aspectos.
3. La utilización de prerreducidos como materias primas, permite eliminar sustancias no
deseadas en la composición final del acero fabricado. El control de la composición del
prerreducido permitirá controlar el volumen de escoria generada. Este aspecto se
analizará con más detalle en el apartado 4.1.3.
4. La escoria blanca no presenta cantidades importantes de elementos metálicos y su índice
de basicidad es muy elevado ya que presenta una sobresaturación en CaO.
A continuación se procede a enumerar las medidas de Producción Limpia que pueden
utilizarse:
•
Medidas de Producción Limpia
Control de materias primas
•
Optimización medioambiental del proceso
•
•
•
Acción
Cribado de la chatarra
Análisis de prerreducidos
Optimización del proceso de formación de
escoria negra
Tabla 20: Esquema general de las medidas aplicables de Producción Limpia
Podría pensarse en la reutilización de la escoria blanca como materia prima del proceso de
fusión. Para ello, debería procederse al almacenamiento de la escoria blanca en condiciones
óptimas de temperatura y humedad que impidieran su hidratación. El inconveniente que
presenta es que la escoria blanca, además de CaO contiene elementos metálicos en
cantidades tales que no le dan valor añadido pero que sin embargo, constituyen una fuente
de elementos indeseables para la fabricación del acero. Estos dos aspectos hacen que se
desestime esta medida de Producción Limpia.
4.1.2.1 Cribado de la chatarra
La calidad de la chatarra es fundamental para la fabricación del acero, por lo que cuanto
menos impurezas (finos, tierra, plásticos, etc) contenga, teniendo en cuenta que las
impurezas se oxidan para ser eliminadas con la escoria, menor será la cantidad de escoria
generada.
La existencia de un gran número de acerías de horno de arco eléctrico en la Comunidad
Autónoma, hace que la generación de chatarra, incluso a nivel nacional, no sea suficiente
para cubrir la gran demanda existente, lo que lleva a las empresas del sector a la necesidad
de importarla. Esto dificulta la posibilidad de controlar la calidad de la materia prima.
La chatarra, normalmente se transporta en camiones, y la medida de Producción Limpia que
puede recomendarse como control de materias primas es la de realizar el cribado de la
misma entre 10-20 mm antes de proceder a su almacenamiento en el parque de chatarra.
Esta práctica permitirá la eliminación de impurezas (tierra, plásticos, gomas, etc) que irían
directamente a la escoria y que se estima suponen el 1% de la chatarra comprada.
47
Libro Blanco. Escorias de acería
4.1.2.2 Optimización del proceso de formación de escoria negra
La mayoría de las acerías vascas obtienen unas escorias negras cuyo contenido en FeO se
sitúa entre el 30 y 40%. A continuación se realizan unos cálculos para determinar el
contenido de Fe en la escoria negra, en función del volumen de escoria generada en el
proceso, entre 110-150 Kilogramos por Tonelada de acero fabricado:
Escoria negra
(Kg/Tm acero)
110
120
125
140
150
Contenido FeO
(%/Tm escoria)
20
30
40
20
30
40
20
30
40
20
30
40
20
30
40
Contenido FeO
(Kg/Tm acero)
22
33
44
24
36
48
25
37,5
50
28
42
56
30
45
60
Contenido Fe
(Kg/Tm acero)
17,2
25,7
34,3
18,7
28,1
37,4
19,4
29,2
38,9
21,8
32,8
43,7
23,4
35,1
46,8
Tabla 21: Cálculos del contenido en hierro de la escoria según el porcentaje de FeO
Si se calcula la diferencia existente en el contenido de Fe para contenidos en FeO del 20 y
40%, puede observarse que a mayor generación de escoria, la diferencia en el contenido de
Fe también es mayor. Así, para 110 Kg/Tm acero la diferencia es de 17,2 Kg de Fe,
mientras que para 150 Kg/Tm de acero la diferencia es de 23,4 Kg de Fe.
48
Producción limpia en las acerías
El otro factor que influye en la generación de escoria negra es su basicidad. La basicidad de
la escoria está directamente relacionada con la cantidad de sustancias indeseables que
pretenden eliminarse. La basicidad de la escoria suele situarse entre los valores de 1,5 a 2.
Teniendo en cuenta que la cantidad de sustancias indeseables o escorificables se sitúa entre
45 - 50 Kg por Tonelada de acero fabricado, a continuación se procede a realizar el cálculo
de la generación de escoria en función de su basicidad.
Escorificable (A)
(Kg/Tm acero)
45
50
Basicidad
Consumo de cal (B)
(Kg/Tm acero)
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
68
72
77
81
86
90
75
80
85
90
95
100
Escoria formada
(A+B)
(Kg/Tm acero)
113
117
122
126
131
135
125
130
135
140
145
150
Tabla 22: Influencia de la basicidad sobre la cantidad de escoria generada
Puede observarse que para una misma cantidad de escorificable existente en las materias
primas utilizadas, el índice de basicidad utilizado influye directamente en la cantidad de
escoria generada. Así, la diferencia de escoria generada para un índice de basicidad 1,5 ó 2
es de 25 kilogramos de escoria por tonelada de acero fabricado.
Se propone la optimización medioambiental del proceso como medida de Producción
Limpia. Para ello se sugiere optimizar la basicidad de la escoria y su contenido en FeO.
Suponiendo que para un contenido en escorificables de 50 Kilogramos por Tonelada de
acero fabricado se reduce la basicidad de la escoria de 2 a 1,5, la cantidad de escoria
generada se habrá reducido de 150 a 125 Kilogramos, con lo que se habrá reducido en 25
Kilogramos el consumo de cal por tonelada de acero fabricado.
Para realizar los cálculos se tiene en cuenta la siguiente reacción química:
FeO + C ⇒ Fe + CO - 34.460 calorias
Si se reduce el contenido en FeO de la escoria de un 40 a un 20%, se pasará de un contenido
de 38,9 Kilogramos de Fe a 19,4 Kilogramos de Fe lo que supone una recuperación de 19,5
Kilogramos de Fe que han desaparecido de la escoria para pasar al líquido fundido.
La recuperación de los 19,5 Kilogramos de Fe ha supuesto el consumo adicional de 3,3
Kilogramos de carbón y de 9.332,7 Kcal lo que supondrá un mayor aprovechamiento del
calor generado durante el proceso de fusión y un pequeño incremento del tiempo de
operación.
49
Libro Blanco. Escorias de acería
Llegados a este punto deberíamos realizar un análisis de costos donde se deberán tener en
cuenta los costos adicionales (consumo de carbón y tiempo de operación del proceso) y la
reducción de costos (menor consumo de cal, por tanto menor cantidad de materias a fundir y
de oxígeno a utilizar, recuperación de materias primas (Fe), menor costo de gestión de
residuos). El resultado del balance determinará la bonanza de las medidas propuestas.
4.1.3 Análisis de prerreducidos
El prerreducido es mineral de hierro sometido a un proceso de reducción cuyo fin es el de
garantizar un elevado contenido en Fe metal que puede situarse entre el 80-95%. Se utiliza
fundamentalmente para la fabricación de aceros cuyo contenido en elementos residuales
como cobre, níquel, y cromo debe ser muy bajo.
La alimentación de prerreducidos al horno de arco eléctrico genera un mayor consumo
energético, su contenido en sílice puede llegar a ser de hasta un 4%. Por otro lado, se
alimenta de forma continua, sin necesidad de abrir la bóveda del mismo, lo que reduce el
consumo energético, siempre que la adición de prerreducidos sea menor al 30% de la carga
del horno.
Dependiendo de la procedencia del mineral, su composición es variable y será fundamental
en la generación de escorias. Así, un prerreducido con elevado contenido en fósforo, exigirá
la etapa de defosforación con el consiguiente incremento de escoria generada.
El control de materias primas como medida de Producción Limpia consistirá en el análisis
de la composición del prerreducido antes de proceder a su compra.
A continuación se va a realizar un cálculo del volumen adicional de escoria generado por la
adición de una Tonelada de prerreducido con un 3,5% de ganga (SiO2+Al2O3+CaO+MgO).
El cálculo se realizará en función de su basicidad ya que supone el 60% de la composición
final de la escoria.
Escorificable (A)
(Kg/Tm)
Basicidad
35
1,5
2
Consumo de cal (B)
(Kg/Tm)
52,5
70
Escoria generada
(A+B) Kg/Tm
87,5
105
Tabla 23: Cálculo de la cantidad de escoria generada utilizando prerreducidos
Puede observarse que el contenido en ganga del prerreducido incide directamente en la
cantidad de escoria negra generada, por lo que el control del contenido de ganga en los
prerreducidos influirá directamente en dicha cantidad.
4.2 OTROS RESIDUOS GENERADOS
4.2.1 Polvos de acería
En el proceso de fusión aproximadamente el 1,5% de la chatarra de acero cargada en el
horno de arco eléctrico surge como polvo de acería. En la siguiente tabla se dan los análisis
para la media nacional comparada con los procedentes de acerías eléctricas europeas
50
Producción limpia en las acerías
ELEMENTO
Zn
Pb
Fe
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
P
S
MEDIA ESPAÑOLA
FRANCIA
ALTO
GRADO
BAJO
GRADO
ALTO
GRADO
BAJO
GRADO
29,5
6
19,5
2,6
0,7
4,9
0,8
7
1,6
29,5
14,2
5,6
4,9
2,7
7,1
1,8
39,8




25,5
8,2
8,9
5,2
0,16
5,9
3,5
0,5







SUECIA
5-23
2-4
19-39
4-30

3-7



REINO
UNIDO
7,1-23,7
1-4,2
12-16
1,3-10
1,1-4,9
2-4,2
0,5-1,9
0,1-0,3
0,5-0,9
MEDIA EUROPEA
ALTO
GRADO
BAJO
GRADO
30-40
5-10
14-15,4
4-5
2-3
1-2
0,2-0,4
18-30
2-4
20,2-23,1
5-12
1,2-4,3
1,5-6
0,4-0,8

0,8-1,4

0,6-1,2
Fuente:Manual de reutilización de residuos de la industria minera, siderometalurgica y termoelétrica. Inst. Tec. Geominero de España
Tabla 24: Concentraciones medias del polvo de acería en diferentes países europeos
La realización del análisis de caracterización según la Orden de 13 de octubre de 1989,
sobre métodos de caracterización de los residuos peligrosos pone de manifiesto el carácter
tóxico del mismo, por lo que su gestión posterior vendrá determinada por los Reales
Decretos R.D. 952/1997, de 20 de junio, por el que se modifica el R.D. 833/1988 de 20 de
julio, por el que se aprueba el Reglamento para la ejecución de la Ley 20/1986, de 14 de
mayo, básica de residuos tóxicos y peligrosos.
4.2.1.1 Medidas de Producción Limpia
La toxicidad del polvo de acería viene determinada por el contenido en zinc, plomo y
cadmio; por lo que las medidas de Producción Limpia irán orientadas a evitar dichos
contaminantes, o en caso de que no sea posible a reutilizarlos en el propio proceso
productivo.
Eliminación de los elementos causantes de la contaminación
El cambio de materias primas como medida de Producción Limpia contempla la
utilización de chatarras libres de acero galvanizado, que permitirá evitar el contenido en
zinc de los polvos de acería.
Se han evaluado una serie de tecnologías, incluyendo el precalentamiento, tratamiento de
calor y cribado en caliente, calentamiento y volatilización en vacío y deszincado químico,
siendo la del deszincado químico la que mejores perspectivas presenta.
La investigación a escala de laboratorio se realizó por American Iron Steel Institute y
Argonne National Laboratories (ANL). La tecnología ANL implica la disolución anódica
del zinc, fuera de la escoria de acero galvanizado en una solución cáustica caliente y
posterior electrowinnig a la solución de zincato resultante para recubrir el zinc metálico. En
la actualidad la tecnología aguarda una evaluación y confirmación a escala semi-comercial.
Reciclado del polvo de acería al proceso de fusión
El objetivo de la medida de reutilización en fábrica persigue el mejor aprovechamiento de
las materias primas presentes en el polvo de acería (óxido de hierro mayoritariamente) y la
concentración de zinc en el residuo resultante.
51
Libro Blanco. Escorias de acería
La medida consiste en reciclar el polvo de acería al horno de arco eléctrico utilizando flujos
(fluxes) y reductores para incrementar el contenido en zinc en el mismo y pasarlo del 1525% al 40-45%.
La obtención de una mayor concentración del zinc en el polvo de acería interesa debido a
que el zinc puede ser fácilmente recuperado mediante técnicas de recuperación en horno
Waelz o sistemas hidrometalúrgicos tanto en medio básico como ácido, consiguiéndose la
recuperación en forma de ZnO o de Zn metal.
4.2.2 Refractarios
El refractario tiene como característica una elevada resistencia a altas temperaturas, por lo
que se utiliza para proteger el horno de arco eléctrico del líquido fundido. El refractario
puede tener carácter ácido o básico, aunque mayoritariamente se utiliza refractario de
carácter básico, debido a que las escorias formadas también lo son.
La generación de este tipo de residuo se produce como consecuencia de la rotura mecánica
de los ladrillos de refractario que cubren el horno, por ataque químico de la escoria negra de
fusión, o por la radiación del calor generado hacia el refractario cuando se produce el salto
del arco eléctrico, y sobre todo durante las reconstrucciones y reparaciones de los hornos y
hornos-cuchara.
52
Producción limpia en las acerías
La rotura mecánica de los ladrillos se produce como consecuencia de los golpes que puede
recibir el refractario.
El ataque químico de la escoria al refractario del horno de arco eléctrico se produce como
consecuencia del carácter fuertemente oxidante de la misma, que lo disuelve.
La radiación de calor sobre el refractario se produce cuando el arco eléctrico salta encima de
la escoria, lo que produce su radiación sobre el refractario de la bóveda.
4.2.2.1 Medidas de Producción Limpia
1. Para evitar el ataque químico de la escoria al refractario el responsable del horno deberá
asegurarse de la existencia de suficiente cal en la escoria negra.
2. Se debe asegurar que el arco eléctrico salta estando los electrodos cubiertos por la
escoria. En este caso se produce la reverberación del calor de la escoria hacia el líquido
fundido, con lo que, además, el aprovechamiento energético del arco eléctrico es mayor.
En el apartado 4.1.1 se analizan los efectos, sobre la eficiencia del arco eléctrico, de la
posición de los electrodos en la escoria.
4.3 TENDENCIA DE LA ACTUACIÓN MEDIOAMBIENTAL DEL SECTOR CARA AL FUTURO
En los últimos años se ha producido un cambio importante en el contexto normativo que
afecta al sector siderúrgico, en particular la Directiva 96/61/CE del Consejo de 24 de
septiembre de 1996 relativa a la Prevención y Control Integrado de la Contaminación. Esta
situación obliga al sector a prepararse para incorporar en sus instalaciones las medidas de
protección o corrección necesarias.
Las diferentes áreas prioritarias de actuación son las siguientes:
1.
2.
3.
4.
5.
Emisiones atmosféricas
Residuos generados
Impacto acústico
Efluentes líquidos
Afección a suelos
4.3.1 Emisiones atmosféricas
El sistema de depuración más adecuado para el proceso de fusión y afino consistirá en un
sistema integrado de captación y depuración que contemple la instalación de un sistema de
captación principal, normalmente por vía seca, de los humos procedentes del 4º agujero del
horno de arco eléctrico y de un sistema de apoyo encargado de la captación de las partículas
y gases del resto de la nave de acería. Este sistema de apoyo puede ser bien mediante una
aspiración ubicada en la cubierta de la nave (canoopy) o bien mediante un sistema de
encapsulamiento del horno (dog-house).
El sistema de depuración aumentará su eficacia en función a tres factores:
1. Cerramiento de la nave de acería
2. Volumen de gases y aire aspirado
53
Libro Blanco. Escorias de acería
3. Distancia y tamaño del sistema de apoyo
4.3.2 Residuos generados
Los residuos generados como consecuencia del proceso productivo son polvos de acería,
escorias negras y blancas y refractarios.
Polvo de acería
El polvo de acería recogido en los sistemas de depuración vía seca entraña un problema
significativo en la gestión ambiental de la empresa, ya que los costes derivados de su
captación y gestión repercuten en el coste final de los productos.
Frente a las tres vías existentes de tratamiento/deposición (valorización, inertización y
deposición en celda de seguridad) las líneas actuales de investigación se centran en el
tratamiento o revalorización del residuo:
1. Recuperación electroquímica: mediante técnicas hidrometalúrgicas se extrae el zinc
metálico de los polvos. El inconveniente que presenta es que en la fabricación del zinc
electrolítico no se pueden utilizar directamente los polvos de acería porque su porcentaje
de zinc es inferior al 50% y porque los porcentajes de otros elementos superan los
límites exigidos. Una vía de solución es la aplicación en cascada de procedimientos
pirometalúrgicos de forma que el concentrado resultante pueda ser considerado como
materia prima.
2. Separación por diámetro: se clasifican por tamiz o densidades las partículas metálicas
que componen el residuo. El óxido de zinc se obtendría en las fracciones de diámetro
inferior, lo que permitiría su recuperación.
3. Reciclado: mediante técnicas de concentración, se procede a la elaboración de un
producto de características carboreductoras, con un alto valor añadido que puede ser
reutilizado como materia prima del proceso productivo.
4. Introducción en el horno de fusión: mediante la introducción de los polvos en el horno
para que de esta forma, y dadas las altas temperaturas, permita la volatilización de gran
parte de los polvos recogiéndose el resto en el sistema de depuración. Este proceso está
prácticamente descartado debido al elevado coste energético de la operación y la
disminución de la calidad del producto fabricado.
Escorias negras y blancas
La tendencia del sector siderúrgico es la de proceder a la valorización del residuo generado.
Refractarios
La baja cantidad de refractario que se genera y su nula toxicidad posibilitan la opción de la
reutilización de este residuo como materia prima en la fabricación de nuevo refractario. Para
ello, deben eliminarse perfectamente todas las escorias y el acero que pueda tener adosado.
54
Producción limpia en las acerías
4.3.3 Impacto acústico
El impacto acústico principal se produce en el parque de chatarra y nave de acería, por lo
que se va a proceder a su análisis independiente.
Parque de chatarra
Los niveles de ruido que se generan por la carga, movimiento y descarga del material en el
parque de chatarra pueden reducirse aplicando técnicas de confinamiento y atenuación del
ruido mediante el cerramiento parcial del parque y la introducción de material
fonoabsorbente.
Nave de acería
Durante el inicio del proceso de fusión de la chatarra se generan puntas elevadas de ruido en
la nave de acería. Las posibles acciones que pueden adoptarse cara a la reducción del
impacto acústico son las siguientes:
1.
2.
3.
4.
el cerramiento de la nave
el aislamiento del horno de fusión
el empleo de material fonoabsorbente en las paredes de la nave
la introducción de paneles aislantes
4.3.4 Efluentes líquidos
El agua se utiliza para refrigerar los paneles y bóveda del horno de arco eléctrico y los gases
de escape del 4º agujero del horno. La tendencia del sector es la de trabajar con circuitos
55
Libro Blanco. Escorias de acería
cerrados de refrigeración para reutilizar el agua mientras su calidad lo permita, reduciendo
de esta forma el consumo y el volumen de aguas residuales generado.
4.3.5 Afección a suelos
Las posibles afecciones medioambientales que se pueden generar sobre el suelo se centran
en el almacenamiento de materias primas y residuos. Si el parque de almacenamiento de
chatarra no está bajo cubierta, las condiciones climatológicas adversas pueden producir
lixiviados que se filtran al suelo. La tendencia del sector es la de proceder al
almacenamiento de chatarra bajo cubierta.
El almacén de materias primas y el de residuos son dos puntos donde se pueden producir
fugas o escapes accidentales de materiales. Las líneas de trabajo se centran en el correcto
diseño de los almacenes y la instalación de cubetos de contención que eviten los posibles
incidentes medioambientales.
56
Reciclaje de escorias
5.
RECICLAJE DE ESCORIAS
5.1 CRITERIOS
MEDIOAMBIENTALES PARA LA VALORIZACIÓN DE LAS ESCORIAS DE
ACERÍA EN DIFERENTES APLICACIONES
La ausencia de criterios técnico-medioambientales de calidad para las escorias de acería,
junto con la existencia de ciertas experiencias anteriores, relacionadas con el tema de
reutilización de residuos en materiales de construcción, llevadas a cabo sin un control previo
de la calidad del residuo, y que en algunos casos han llegado a plantear serios problemas
para la seguridad de la obra y/o el medio ambiente, ponen de manifiesto la necesidad de
realizar una investigación que muestre la calidad técnico medioambiental de las escorias,
para su uso en materiales de construcción.
En la descripción de los criterios medioambientales se van a distinguir dos supuestos:
a) Incorporación de las escorias a la composición del suelo.
b) Usos permitidos de las escorias (evitando que lleguen a formar parte del suelo).
5.1.1 Incorporación de las escorias a la composición del suelo
Si la utilización de las escorias de acería se realiza de tal forma que con el tiempo dicho
residuo va a ser considerado como si de un suelo se tratase, será preciso determinar su
composición química y compararla con los valores de referencia para los suelos en la CAPV
(composición natural de los suelos), valores descritos en la Propuesta del Plan Director para
la protección del suelo en la CAPV. Este análisis comparativo se realiza siguiendo la
metodología analítica descrita en dicha propuesta (extracción en agua regia según la norma
ISO/DIS 11466), de tal forma que si los resultados muestran que la composición de las
escorias no sobrepasa estos valores de referencia, se considera que el residuo puede ser
utilizado como si de un suelo se tratase, y por consiguiente no sería preciso ahondar en el
estudio del comportamiento del residuo a largo plazo.
Sin embargo, si se compara la composición de las escorias de las acerías analizadas con los
valores de referencia de los suelos de la CAPV (ver anexo III en el que se describe la
metodología empleada para la obtención de los valores límite propuestos), se observa que
ésta es superior a los valores de referencia para la mayor parte de los elementos, por lo que
la utilización de las escorias en aquellos casos en los que se constituya en suelo (pistas
forestales, caminos rurales, rellenos...), no cumplen con el nivel de exigencia establecido y
por consiguiente debe descartarse como una de las posibilidades de uso de las escorias.
5.1.2 Usos permitidos de las escorias
En este caso, las escorias no van a formar parte de la composición del suelo, por lo que el
análisis del riesgo que su utilización como material granular (los principales usos van a ser
como explanada, bases y sub-bases de carretera y como capa de rodadura) supone para el
medio ambiente se realiza atendiendo al efecto que produce sobre el suelo el contacto
existente con las escorias.
57
Libro Blanco. Escorias de acería
CAPA DE RODADURA
BASE DE ZAHORRA ARTIFICIAL
6 cm.
12 cm.
25 cm.
CUNETA REVESTIDA
25 cm.
EXPLANADA
SUBBASE DE ZAHORRA NATURAL
FIRME PARA TRÁFICO MEDIO
Figura 8: Esquema de las diferentes partes de una carretera
Por ello, se determina para cada elemento de interés el aporte al suelo, en un periodo de
tiempo de 100 años, de los contaminantes presentes en las escorias, y se compara con el
aporte que produciría un cambio en la composición del primer metro de un suelo de
referencia igual a un 1%.
Si los resultados de dicha comparación muestran que no se alcanza el valor límite, es decir,
que el uso de las escorias en contacto con el suelo no supone un aporte de contaminantes tal
que produzca un cambio en la composición del primer metro de un suelo de referencia
superior a un 1% en 100 años, se considera que la utilización de escorias en contacto con el
suelo supone un riesgo aceptable para el medio ambiente. Por otro lado, si los resultados
sobrepasan los valores límite, es preciso establecer un estudio exhaustivo del cambio que
provoca en la composición del suelo la utilización de escorias, y del riesgo que dicho
cambio supone para el medio ambiente.
No obstante, la utilización de estos materiales en aplicaciones en contacto con el suelo
implica la retirada y posterior gestión de los mismos una vez que finalice el uso al que han
sido destinados.
Para estimar la liberación de contaminantes de las escorias se ha supuesto un espesor de
capa de 0,7 m, espesor que engloba las diferentes alturas de material granular utilizadas en
una carretera, y la utilización de capas granulares constituidas exclusivamente por escorias.
Sin embargo, en el caso de que las escorias vayan a utilizarse como material granular en
mezclas bituminosas (fundamentalmente capa de rodadura) y debido a las propias
características impermeabilizantes del betún, aunque se sigue la misma metodología
utilizada en el caso de la utilización de las escorias como material granular en bases y subbases de carretera, con el fin de obtener una mejor aproximación a la realidad, se considera
que el espesor de capa que está en contacto con el agua de lluvia es de 1 cm (zona
superficial de la capa de rodadura) y que la utilización de escorias se lleva a cabo
reemplazando el 100% de los áridos utilizados en las mezclas.
En lo referente a la utilización de escorias en la fabricación de cemento, se hace un control y
comparación de las emisiones durante la cocción del crudo, con o sin adición de escorias,
frente a los niveles de emisión permitidos por la normativa vigente.
58
Reciclaje de escorias
Por otra parte, y dado que el fraguado del cemento supone la inmovilización de la
composición del mismo, es esperable que no se produzca una liberación apreciable de estos
elementos una vez se proceda al uso de un cemento elaborado con escorias.
Debido a la inexistencia de criterios medioambientales se ha seguido la misma metodología
a la hora de valorar los riesgos ambientales que para el caso de la utilización de escorias en
la construcción de carreteras, considerándose también que el espesor de la capa que está en
contacto con el agua de lluvia es de 1 cm, y que la utilización de escorias se lleva a cabo
reemplazando el 100% de los áridos utilizados.
En lo que respecta a las escorias blancas, debido a imposibilidades de tipo técnico, sólo va a
ser posible su utilización en la fabricación de cemento, con las mismas consideraciones que
las escorias negras.
A continuación se describe de forma resumida la metodología seguida para el análisis de la
viabilidad de la utilización de las escorias para las diferentes aplicaciones, la cual está
basada en el decreto holandés “The building materials decree”. Asimismo, en caso de
necesitar una explicación más detallada de todos los pasos seguidos, consultar el anexo III.
5.2 ALTERNATIVAS DE RECICLAJE DE LAS ESCORIAS EN LAS ACERÍAS VASCAS
1) Explanada, bases y sub-bases de carretera
2) Capa de rodadura
3) Utilización en cementera
a) Escorias negras
b) Escorias blancas
5.2.1 Explanadas, bases y sub-bases de carretera
5.2.1.1 Aspectos medioambientales
El criterio general para el uso de escorias en contacto con el suelo debe suponer un cambio
en la composición del suelo inferior al 1% en un período de tiempo de 100 años,
considerándose en este caso que la utilización de escorias supone un riesgo aceptable para el
medio ambiente.
La aplicación del criterio mencionado implica el cálculo de valores denominados de
inmisión (aporte al suelo de los contaminantes presentes en la escoria). La intercomparación
de los valores de emisión de las escorias (cantidad de contaminantes que se liberan de las
escorias en el plazo de tiempo dado) con los valores máximos permitidos (que se calculan a
partir de los valores de referencia de los suelos de la CAPV aplicando el criterio establecido
para el cambio admisible), define el comportamiento de las escorias.
Los resultados de aplicar dicha metodología sobre las escorias ensayadas, muestran que
elementos como el bario, cromo, molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos superan el criterio
establecido en casi todas las escorias ensayadas, mientras que elementos como el cadmio,
níquel, plomo, selenio y zinc pueden llegar a superarlos, si bien de forma particularizada.
59
Libro Blanco. Escorias de acería
Con objeto de posibilitar la utilización del mayor número posible de escorias en este tipo de
aplicación, ha sido preciso realizar una valoración del riesgo que supondría para la salud
humana y el medio ambiente, si se permitiesen aumentos superiores al 1%, para aquellos
elementos que superan de forma generalizada el criterio seleccionado (bario, cromo,
molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos).
El caso de los sulfatos ha necesitado un enfoque diferente, ya que se trata de un compuesto
para el cual el suelo es incapaz de actuar como filtro, por lo que los contenidos del lixiviado
en dicho anión pasan directamente a incrementar el contenido en sulfatos de las aguas
subterráneas.
Dicha valoración concluye en aceptar con reservas cambios en la composición del suelo
superiores al 1% para dichos elementos, tal y como se indica en la tabla siguiente:
Elemento
Unidad
Valor de referencia
Comp. Final
Cambio (%)
Bario
mg/kg
150
255
70
Cromo
mg/kg
53
55
4
Molibdeno
mg/kg
1,1
4,4
300
Vanadio
mg/kg
77
86
12
Flúor
mg/kg
200
212
6
Sulfatos*
mg/kg
64
67
5
*Para el caso de los sulfatos, el valor de referencia se refiere al de las aguas subterráneas.
Tabla 25: Valores de referencia y cambios admisibles en la composición del suelo para los elementos
bario, cromo, molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos
Para el caso del cromo, y dado que se trata de un elemento lixiviable en su forma oxidada,
una adecuación del proceso de fabricación de acero a condiciones más reductoras podría
reducir la cantidad de cromo de esta especie, y por consiguiente lograr que su liberación no
suponga cambios, y limitando el cambio para el resto de los elementos de interés en el 1%,
se calculan los valores límite a aplicar sobre el ensayo de lixiviación prEN 12457
(procedimiento C), para los elementos que se definen en la lista siguiente: bario, cadmio,
cromo, molibdeno, níquel, plomo, selenio, vanadio, zinc, fluoruros y sulfatos.
La comparación de los valores límite propuestos, frente a los resultados obtenidos de las
escorias ensayadas se muestra en la siguiente tabla:
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 1
5,2
<0,001
0,1
0,4
<0,05
0,1
<0,006
0,04
0,5
5,8
45
Fact. 2
39
<0,001
2,4
4,6
<0,05
0,07
0,1
0,2
<0,16
21
231
Fact. 3
1,7
<0,001
0,2
0,2
<0,05
<0,09
<0,006
1,1
<0,7
5,7
139
Fact. 4
1,5
<0,001
2,3
0,4
<0,05
<0,06
<0,006
1,1
0,2
7,1
194
Fact. 5
11
<0,001
0,4
3,2
<0,05
4,6
0,6
0,02
0,4
27
33
Fact. 6
1,9
<0,001
2,6
0,6
<0,05
<0,11
<0,006
0,9
<0,4
4,4
112
Fact. 7
1,6
<0,001
0,06
0,3
<0,05
0,03
<0,006
0,7
0,2
15
368
Fact. 8
16
<0,001
0,03
0,4
<0,05
0,01
<0,006
<0,02
<0,2
5,5
44
Fact. 9
6
<0,001
0,4
0,3
<0,05
<0,05
<0,006
0,4
<0,3
3,9
89
Fact. 10
6,2
<0,001
<0,04
0,5
<0,05
<0,014
<0,006
1
<0,3
17
223
Fact. 11
2,7
<0,001
1
3,9
<0,05
<0,014
0,05
1,2
<0,3
5,8
204
Límite
17
0,009
2,6
1,3
0,8
0,8
0,007
1,3
1,2
18
377
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Tabla 26: Valores límite para el ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C), y resultados
obtenidos de ensayar las escorias muestreadas según dicho ensayo
A la vista de estos resultados podemos estimar que desde el punto de vista medioambiental
es posible la utilización de las escorias generadas por el 73% de las acerías.
Cabe destacar que los datos de esta tabla se corresponden a las escorias muestreadas, no
siendo extrapolables los resultados obtenidos a la totalidad de las escorias generadas.
60
Reciclaje de escorias
Como conclusión final de este apartado, mencionar que la utilización de escorias en capas
granulares (como bases y sub-bases de carreteras) puede llevarse a cabo siempre y cuando
cada escoria verifique las exigencias técnicas (descritas en el siguiente apartado) y los
resultados del ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C), realizado sobre dicha
escoria permanezcan por debajo de los límites determinados.
5.2.1.2 Aspectos técnicos
A un material que se quiere emplear en las capas “base” de una carretera, se le debe exigir,
como característica principal, que posea una elevada capacidad portante, de manera que sea
capaz de transmitir las cargas que le llegan presentando deformaciones admisibles con el
uso que se le quiere dar.
Los áridos que se utilicen en esta aplicación deben cumplir las especificaciones del PG3-75,
Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes, donde se
les exige una elevada resistencia mecánica a la disgregación y una determinada forma y
caras de fractura para que el esqueleto mineral que formen tenga un elevado rozamiento
interno.
Se buscan áridos muy limpios (sin materiales arcillosos, equivalentes de arena superior a 30
y sin plasticidad), con elevado número de caras de fractura, conseguidas mediante
machaqueo, y con una dureza elevada que evite roturas de las aristas (Coeficiente de Los
Angeles menor de 35). Los husos granulométricos que deben tener estos materiales deben
ser continuos, buscando curvas de máxima compacidad.
Dada la dureza de estas escorias, su forma (angulosidad y caras de fractura), y a pesar de
presentar falta de tamaños finos, este material, adecuadamente tratado (machacado, con
separación de metales y clasificado), permite crear esqueletos minerales resistentes, con una
elevada capacidad portante para transmitir las cargas del tráfico a las capas inferiores sin
deformarse.
Estas escorias apuntan a cumplir con creces (tras un tratamiento adecuado) todas las
especificaciones que exigen los pliegos de carreteras, pero está latente el riesgo de
expansión y de hinchamiento que puede existir. Por lo tanto, las características más
importantes a tener en cuenta en esta aplicación se desglosan en:
-
Es muy importante evaluar el potencial expansivo y limitar su uso cuando sobrepase los
valores establecidos. Por ello, se propone la utilización del test de hinchamiento
acelerado descrito por la norma ASTM-D-4792, para clasificar como apta una escoria,
siempre y cuando el hinchamiento que presente sea inferior a 0,5%.
61
Libro Blanco. Escorias de acería
En este caso, el 82% de las acerías estudiadas cumple este requisito y las que lo
sobrepasan lo hacen de manera ajustada. En caso de que la escoria supere el valor de
0,5% se podría conseguir que el hinchamiento sea inferior sometiendo a la escoria a
periodos de envejecimiento superiores para conseguir una hidratación que inertice la
escoria y por lo tanto disminuya el hinchamiento.
Hinchamiento %
Fact. 1
0,29
Fact. 2
0,23
Fact. 3
0,22
Fact. 4
0,08
Fact. 5
0,54
Fact. 6
0,06
Fact. 7
0,19
Fact. 8
0,48
Fact. 9
0,57
Fact. 10
0,17
Fact. 11
0,15
Tabla 27: Máximos hinchamientos obtenidos para las escorias muestreadas
-
El Indice Granulométrico de Envejecimiento (IGE) de las fracciones gruesas,
determinado según la norma NLT-361 deberá ser inferior a 1%.
En este caso, el 91% de las acerías estudiadas cumple este requisito.
IGE 5-10
IGE 10-20
Fact. 1
0,63
0,12
Fact. 2
0,68
0,1
Fact. 3
0,14
0,06
Fact. 4
0,26
0,1
Fact. 5
4,91
0,99
Fact. 6
0,16
0,03
Fact. 7
0,54
0,18
Fact. 8
0,54
0,03
Fact. 9
0,33
0,19
Fact. 10
0,13
0,05
Fact. 11
0,14
0,04
Tabla 28: Grado de envejecimiento de las escorias muestreadas
-
Debido a su forma (porosas y angulosas) y a la falta de finos, estas escorias podrían
resultar “agrias” e incómodas de extender y compactar, por lo que pueden combinarse
con otros áridos naturales (arenas) para que cierren las mezclas y las hagan más
trabajables.
5.2.1.3 Estimación de utilización en explanada, bases y sub-bases de carretera
(CAPV)
62
Reciclaje de escorias
En el caso de la utilización de las escorias como explanada, bases y sub-bases de carreteras,
se realizan las siguientes suposiciones a nivel de la Comunidad Autónoma del País Vasco:
-
Se construyen 15 km de carreteras normales al año, con una anchura total de 8 m y un
espesor de base de 30 cm.
-
Se construyen 10 km de autopistas y autovías al año, con una anchura total de 20 m y
un espesor de base de 60 cm.
-
La densidad media del material empleado es de 2.800 kg/m3.
-
El 75% en peso del material utilizado son escorias de acería.
En función de estas suposiciones, los cálculos son los siguientes:
a) Carreteras normales
1.000m 2,8tm
x 3 ⇒ 6.720tm / km
1km
m
6.720tm / km x 0,75 ⇒ 5.040tm / km escorias
0,3m espesor x 8m anchura x
5.040tm 15km carreteras nuevas
⇒ 75.600tm / año
x
año
km
b) Autopistas y autovías
1.000m 2,8tm
⇒ 33.600tm / km
x
1km
m3
33.600tm / km x 0,75 ⇒ 25.200tm / km escorias
0,6m espesor x 20m anchura x
22.200tm 10km carreteras nuevas
x
⇒ 252.000tm / año
año
km
La capacidad de absorción de escorias para su utilización en bases de carreteras es de unas
327.600 tm/año.
5.2.2 Capa de rodadura
5.2.2.1 Aspectos medioambientales
En este caso hay que hacer una serie de consideraciones previas:
-
La falta de finos procedentes del tratamiento de las escorias, hace prácticamente
inevitable la utilización de cantidades discretas de materias primas naturales, por lo que
resulta bastante difícil elaborar una mezcla en la que el árido utilizado sea 100%
escoria.
-
El conocido carácter impermeabilizante del betún limita el contacto entre el agua y el
árido a aquellas zonas en las que dicho ligante no envuelve al árido.
63
Libro Blanco. Escorias de acería
-
Uno de los requisitos técnicos exigidos a las mezclas bituminosas es que exista una
buena adherencia entre el betún y el árido, o lo que es lo mismo, que el ligante envuelva
de manera adecuada el árido.
-
El tráfico rodado origina el desgaste del betún en la zona superficial de la capa de
rodadura, provocando que el árido salga a la superficie, y permitiendo de esta forma el
contacto del árido con el agua de lluvia.
Por otra parte, el desarrollo del estudio realizado para el caso de la utilización de escorias en
capas granulares supone la utilización de material granular constituido al 100% por escorias,
en capas de 0,7 m accesibles al agua de lluvia. Dichos supuestos difieren sustancialmente de
la situación real para las mezclas bituminosas.
Siguiendo la misma metodología utilizada en el caso de la utilización de las escorias como
material granular, y con el fin de obtener una mejor aproximación a la realidad, se ha
considerado que en este caso el espesor de capa que está en contacto con el agua de lluvia es
de 1 cm (zona superficial de la capa de rodadura), y que la utilización de escorias se lleva a
cabo reemplazando el 100% de los áridos utilizados en las mezclas.
La comparación de los valores límite propuestos para este caso frente a los resultados
obtenidos de las escorias ensayadas se muestra en la siguiente tabla.
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 1
21
<0,001
0,1
0,4
<0,05
0,1
<0,006
0,04
0,5
5,8
45
Fact. 2
39
<0,001
2,4
4,6
<0,05
0,07
0,1
0,2
<0,16
21
231
Fact. 3
1,7
<0,001
0,2
0,2
<0,05
<0,09
<0,006
1,1
<0,7
5,7
139
Fact. 4
1,5
<0,001
2,3
0,4
<0,05
<0,06
<0,006
1,1
0,2
7,1
194
Fact. 5
11
<0,001
0,4
3,2
<0,05
4,6
0,6
0,02
0,4
27
33
Fact. 6
1,9
<0,001
2,6
0,6
<0,05
<0,11
<0,006
0,9
<0,4
4,4
112
Fact. 7
1,6
<0,001
0,06
0,3
<0,05
0,03
<0,006
0,7
0,2
15
368
Fact. 8
16
<0,001
0,03
1,5
<0,05
0,01
<0,006
<0,02
<0,2
5,5
44
Fact. 9
6
<0,001
0,4
0,3
<0,05
<0,05
<0,006
0,4
<0,3
3,9
89
Fact. 10
6,2
<0,001
<0,04
0,5
<0,05
<0,014
<0,006
1
<0,3
17
223
Fact. 11
2,7
<0,001
1
3,9
<0,05
<0,014
0,05
1,2
<0,3
5,8
204
Límite
1178
0,6
178
91
32
49
0,2
87
70
1.051
16.174
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Tabla 29: Valores límite para el ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C), en el caso que se
considere un espesor de capa igual a 1 cm, y resultados obtenidos de ensayar las escorias muestreadas
según dicho ensayo
Desde el punto de vista medioambiental, es posible la utilización de las escorias generadas
por el 91% de las acerías en capas de rodadura.
La escoria de una de las acerías presenta problemas debido a la liberación de selenio por
encima del límite propuesto. No obstante, y dado que se trata de una muestra puntual, no se
puede descartar de forma definitiva su uso en esta aplicación.
Por este motivo será preciso comprobar la calidad medioambiental de las escorias mediante
la realización del ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C), y contrastar los
resultados obtenidos para el selenio y cadmio con los valores límite propuestos.
Como conclusión, la utilización de escorias en mezclas bituminosas puede realizarse
siempre y cuando se verifiquen los aspectos técnicos requeridos, así como las
especificaciones medioambientales.
64
Reciclaje de escorias
5.2.2.2 Aspectos técnicos
Dentro del pavimento, la capa más importante es la de rodadura, ya que soporta esfuerzos
verticales y horizontales, asumiendo la responsabilidad de contactar con el neumático,
ofreciendo la comodidad y nivel de seguridad necesario (adherencia).
Los áridos que se utilicen en mezclas bituminosas deberán cumplir unos requisitos en
función del tipo de mezcla (densas, abiertas, finas, gruesas, ...), de la capa y del tráfico,
cumpliendo las especificaciones del PG3-75, Pliego de Prescripciones Técnicas Generales
para Obras de Carreteras y Puentes, así como las recomendaciones de la Orden Circular nº
299/89 y las de la reciente Orden Circular nº 322/97.
Para analizar la viabilidad técnica de la utilización de estas escorias en mezclas bituminosas
se han realizado dos tipos de trabajo. Por un lado, se ha estudiado el grado de cumplimiento
de las características exigidas por los Pliegos; y por otro, se ha analizado el comportamiento
de mezclas bituminosas en las que se han utilizado escorias de horno eléctrico como árido.
La exigencia de los áridos para ser utilizados en mezclas bituminosas son más altas que para
bases. No obstante, se ha comprobado que un adecuado tratamiento y una clasificación y
selección del material en la planta de tratamiento puede proporcionar sin problemas áridos
de calidad suficiente para ser usados en mezclas con betún.
En esta aplicación de las escorias negras, se han concluido los siguientes aspectos:
-
El riesgo de hinchamiento se ve disminuido en este caso por el hecho de que la escoria
está rodeada de betún, lo cual la impermeabiliza en cierto sentido, ya que la
accesibilidad del agua es menor, pero deberá tenerse también en cuenta, al igual que
para bases y sub-bases.
-
Las propiedades físicas las hacen muy aptas para ser utilizadas en este tipo de mezclas
(buen coeficiente de desgaste de Los Angeles) y sobre todo un excelente coeficiente de
pulido acelerado que garantiza que como árido no va a ser fácilmente pulimentable,
ofreciendo microtexturas rugosas que van a favorecer la adherencia con los neumáticos
en las capas de rodadura.
Categoría de Tráfico Pesado
T0 y T1
T2
T3 y T4
Valor Mínimo
0,50
0,45
0,40
Tabla 30: Valores mínimos del Coeficiente de Pulido Acelerado
65
Libro Blanco. Escorias de acería
0,7
0,63
0,6
0,55
0,57
0,54
0,59
0,6
0,54
0,62
0,61
0,58
0,52
0,52
0,5
0,4
CPA
0,3
0,2
0,1
0
Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. Fact. O fita
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Figura 9: Valores del Coeficiente de Pulido Acelerado (CPA)
En lo que se refiere al Coeficiente de desgaste Los Angeles (CLA), una serie de
ensayos se realizaron sobre muestras obtenidas tras la clasificación (sin machaqueo) de
las escorias. Un segundo grupo pasó por un proceso de machaqueo antes de ser
clasificadas.
Por último a una muestra se la sometió a un machaqueo exclusivo de las fracciones
gruesas después de haber rechazado los finos propios de la escoria que se generan
durante el enfriamiento, presentando un resultado de este coeficiente bastante mejor.
Coeficiente Desgaste de Los Angeles
30
24
25
25
23
22
23
21
20
20
18
18
18
17
17
15
CLA 15
13
10
5
0
Fact. 1
Fact. 2
Fact. 3
Fact. 4
Fact. 5
Fact. 6
CLA Clasificación
Fact. 7
Fact. 8
Fact. 9 Fact. 10 Fact. 11
CLA M achaqueo
Figura 10: Valores del Coeficiente de desgaste de Los Angeles
A la vista de los resultados obtenidos, cabe esperar que tras un adecuado machaqueo,
las muestras FACT. 3, 6 y 8 mejoren considerablemente.
66
Reciclaje de escorias
-
La composición química y carácter básico hacen que presenten una buena
afinidad por los betunes convencionales, no existiendo problemas de adhesividad
con éstos.
Riedel-Weber
12
10
10
10
10
9
9
Riedel-Weber
8
9
8
8
8
8
8
6
5
5
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
C aliza O fita
Factoría
Figura 11: Valores del ensayo de adhesividad Riedel-Weber
El valor de este ensayo debe ser superior a 4, por lo que en este caso esta condición se
cumple en el 100% de las acerías.
-
El principal problema que se plantea es el de la falta de finos en la fracción más
pequeña, ya que influye muchísimo en la superficie específica de la mezcla y
consecuentemente, en las cantidades de betún que determinarán sus fórmulas de trabajo.
-
Se recomienda estudiar cada escoria para cada mezcla y aportar a la fracción 0/6 una
arena natural con suficientes finos como para compensar y cerrar la mezcla.
5.2.2.3 Estimación de utilización en capa de rodadura (CAPV)
En el caso de la utilización de las escorias en capa de rodadura (mezclas bituminosas), se
realizan las siguientes suposiciones a nivel de la CAPV:
-
Se refuerza el firme de 150 km de carreteras normales al año, con una anchura de 8 m y
un espesor de 7,5 cm de aglomerado asfáltico.
-
Se refuerza el firme de 25 km de autopistas y autovías al año, con una anchura total de
20 m y un espesor de 10 cm de aglomerado asfáltico.
-
La densidad media del material empleado es de 2.800 kg/m3.
-
El 70% en peso del material utilizado son escorias de acería.
67
Libro Blanco. Escorias de acería
a)
Carreteras normales
1.000m 2,8tm
⇒ 1.680tm / km
x
1km
m3
1.680tm / km x 0,70 ⇒ 1.176tm / km escorias
0,075m espesor x 8m anchura x
1.176tm 150km carreteras nuevas
⇒ 176.400tm / año
x
km
año
b) Autopistas y autovías
1.000m 2,8tm
x 3 ⇒ 5.600tm / km
1km
m
5.600tm / km x 0,70 ⇒ 3.920tm / km escorias
0,1m espesor x 20m anchura x
3.920tm 25km carreteras nuevas
⇒ 98.000tm / año
x
km
año
La capacidad de absorción de escorias para su utilización en mezclas bituminosas (capa de
rodadura) es de unas 274.400 tm/año.
5.2.2.4 Tramo de prueba en capa de rodadura
Para el refuerzo del firme existente en la carretera gipuzkoana GI-3610 de Zizurkil a
Andoain por el casco de Aduna, estaba prevista la utilización de una mezcla convencional
de tipo D-12 con árido ofítico.
Gracias a la Diputación Foral de Gipuzkoa, se realizó un tramo de prueba en dicha carretera,
en la que se sustituyó la mezcla convencional por una fabricada con escorias en una longitud
aproximada de unos 500 m.
Aceptando desde el principio que las fracciones gruesas fueran siempre escorias, planteó
problemas la utilización del 100% de escoria en la arena (fracción 0/6), debido a la falta de
finos. Para solventar este problema se optó por evaluar cuál era el porcentaje mínimo de
aporte de arena natural para cerrar lo suficiente la mezcla, con objeto de que ofreciera un
buen comportamiento.
68
Reciclaje de escorias
Como arena natural se empleó ofita, por ser el árido habitual en las capas de rodadura en las
carreteras controladas por la Diputación Foral de Gipuzkoa. Con relación al filler, se estudió
la influencia de su procedencia sobre el resultado de la mezcla, variando entre el natural
procedente de la ofita y cemento. Se descartó la posibilidad de usar como filler el de la
escoria por la pequeña cantidad que aportan los áridos y por su falta de finura.
En la tabla aparecen las diferentes opciones con las que se ha trabajado para determinar la
mezcla óptima (opción 6).
Tamaño 12-18. Escoria
Tamaño 6-12. Escoria
Tamaño 0-6. Escoria
Tamaño 0-6. Arena-Ofita
Filler recup. árido natural
Filler aport. de cemento
Estabilidad
Deformación
Densidad
Betún s/a
Inmersión-Compresión
Unidad
%
%
%
%
%
%
Kg
mm
Kg/dm3
%
%
Opción 1
11
22,5
60
Opción 2
12
22
60
Opción 3
15
23,5
Opción 4
15,2
23,7
56
56,3
4,8
6
6,5
1.000
3
2,9
4,51
67,8
<1.000
---------
5,5
1.300
4,1
2,6
5,53
82,4
1.300
3,6
2,58
5,75
87,9
Opción 5
13,4
24,5
20,4
37,4
Opción 6
11,1
20,2
48
16,2
4,4
1.300
3,75
2,67
5,7
84,5
4,6
1.400
3,5
2,89
5,38
87,4
Tabla 31: Estudio de opciones de las mezclas bituminosas
Finalmente, la fórmula de trabajo aplicada fue la siguiente:
Tamaño 0-6 ................................................... 64,2% (48% escoria + 16,2% arena)
Tamaño 6-12 ................................................. 20,1% (escoria)
Tamaño 12-18 ............................................... 11,1% (escoria)
Filler................................................................ 4,6% (cemento)
Betún sobre árido ............................................ 5,38%
El betún utilizado fue uno convencional, sin ningún tipo de aditivos (B 60/70).
A las dos semanas de haber asfaltado el tramo, se extrajeron 10 testigos a lo largo del
mismo, de los cuales se midieron espesores, densidades, porcentaje de compactación y
grado de adherencia, cuyos resultados son los siguientes:
Testigo nº
1-V
2-V
3-V
4-V
5-V
1-B
2-B
3-B
4-B
5-B
Media
Espesor
7,9
7,2
4,1
6,1
4,4
6,9
4,7
5,4
4,4
4,8
5,59
Densidad
2,872
2,806
2,887
2,842
2,882
2,856
2,880
2,842
2,843
2,84
2,855
% Compactación
99,4
97
99,8
98,2
99,6
98,7
99,5
98,2
98,2
98,1
98,67
Adherencia
Buena
Buena
Buena
Buena
Regular
Buena
Buena
Buena
Buena
Buena
----
Dirección
Vitoria
Vitoria
Vitoria
Vitoria
Vitoria
Bilbao
Bilbao
Bilbao
Bilbao
Bilbao
----
Tabla 32: Testigos extraídos del tramo experimental de prueba
En el anexo IV se incluyen los resultados en detalle del seguimiento realizado a este tramo
experimental durante el primer año.
69
Libro Blanco. Escorias de acería
5.2.3 Utilización en cementera de escorias negras
5.2.3.1 Aspectos medioambientales
La utilización de escorias en la fabricación de cemento supone la transformación térmica del
residuo a temperaturas superiores a los 1.400ºC, lo cual implica la sublimación y emisión
por chimenea de ciertos óxidos metálicos presentes en las escorias (plomo, zinc, cadmio,
níquel), y la transferencia del resto de componentes de las escorias a la composición del
clinker.
Por este motivo, el control de la calidad medioambiental de las escorias en esta aplicación,
se realiza mediante la determinación de metales presentes en las partículas en suspensión
emitidas por chimenea y en el clinker elaborado.
Con el fin de poder obtener conclusiones, se realizaron dos tomas de muestras de partículas,
una correspondiente al proceso con materias primas habituales, y la otra al proceso cuando
se introducen escorias.
Foco
Horno Rotativo
Horno Rotativo
Muestra
Blanco
Ad. escoria
P.S.
mg/m3N
16
12
O2 %
14,0
11,3
CO2 %
12,7
14,7
CO ppm
583
5.857
SO2
mg/m3N
<3
<3
NO ppm
NO2 ppm
335
60
11
<1
NOx(NO+NO2)
ppm
346
60
Tabla 33: Análisis de los gases de combustión muestreados en la chimenea de salida del horno
Comparando los resultados obtenidos para ambas mediciones, sólo se observan diferencias
apreciables en los resultados obtenidos para los contenidos en CO y NOx, diferencias que
tienen su explicación en variaciones producidas en la alimentación de carbón al horno y/o
en la cantidad de aire disponible para la combustión, y no en el hecho de adicionar escorias.
En la siguiente tabla se recogen los valores límite para los niveles de emisión:
Emisión de polvos
Hornos de cemento
Enfriadores de clinker
Machacadoras, molinos, transportadores y ensacadoras
Niveles de emisión (mg/m3N) P.S.
Instalaciones
Instalaciones
Previsión 1980
existentes
nuevas
400
250
150
170
100
50
300
250
150
Tabla 34: Niveles de emisión permitidos a cementeras según el decreto 833/75
Comparando los resultados que se obtienen del control de las emisiones durante la cocción
del crudo, con y sin adición de escorias, frente a los niveles de emisión permitidos por la
normativa vigente, se observa que en ningún caso los resultados alcanzan niveles cercanos
al límite contemplado en la legislación.
Por otra parte, y dado que el fraguado del cemento supone la inmovilización de la
composición del mismo, es esperable que no se produzca una liberación apreciable de estos
elementos una vez se proceda al uso de un cemento elaborado con escorias.
El análisis elemental realizado sobre muestras de clinker recogidas durante la adición de
escorias al proceso, y durante la utilización de las materias primas habituales, ha puesto de
70
Reciclaje de escorias
manifiesto que los únicos elementos para los que se observan diferencias son el cromo y el
manganeso.
Muestra
Blanco
Ad. escoria
Cr
90
570
Pb
<50
<50
Zn
60
60
Ni
60
60
Elementos analizados (mg/kg)
Cd
Mn
Ti
<50
460
960
<50
1800
1050
V
140
180
Mo
<50
<50
Se
<100
<100
Cu
<50
<50
Tabla 35: Análisis elemental de las muestras de clinker recogidas
No obstante, y dado que la legislación española no recoge limitaciones para dichos
elementos, y que su presencia en el cemento no representa problemas para la calidad técnica
de dicho material, no se precisa tenerlos en cuenta.
Por otra parte, debido a la inexistencia de criterios medioambientales se ha seguido la
misma metodología a la hora de valorar los riesgos ambientales que para el caso de la
utilización de escorias en la construcción de carreteras, considerándose también que el
espesor de la capa que está en contacto con el agua de lluvia es de 1 cm, y que la utilización
de escorias se lleva a cabo reemplazando el 100% de los áridos utilizados.
Bajo estas consideraciones, los límites son los mismos que se obtuvieron para el caso de la
utilización de escorias en capa de rodadura.
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 1
21
<0,001
0,1
0,4
<0,05
0,1
<0,006
0,04
0,5
5,8
45
Fact. 2
39
<0,001
2,4
4,6
<0,05
0,07
0,1
0,2
<0,16
21
231
Fact. 3
1,7
<0,001
0,2
0,2
<0,05
<0,09
<0,006
1,1
<0,7
5,7
139
Fact. 4
1,5
<0,001
2,3
0,4
<0,05
<0,06
<0,006
1,1
0,2
7,1
194
Fact. 5
11
<0,001
0,4
3,2
<0,05
4,6
0,6
0,02
0,4
27
33
Fact. 6
1,9
<0,001
2,6
0,6
<0,05
<0,11
<0,006
0,9
<0,4
4,4
112
Fact. 7
1,6
<0,001
0,06
0,3
<0,05
0,03
<0,006
0,7
0,2
15
368
Fact. 8
16
<0,001
0,03
1,5
<0,05
0,01
<0,006
<0,02
<0,2
5,5
44
Fact. 9
6
<0,001
0,4
0,3
<0,05
<0,05
<0,006
0,4
<0,3
3,9
89
Fact. 10
6,2
<0,001
<0,04
0,5
<0,05
<0,014
<0,006
1
<0,3
17
223
Fact. 11
2,7
<0,001
1
3,9
<0,05
<0,014
0,05
1,2
<0,3
5,8
204
Límite
1178
0,6
178
91
32
49
0,2
87
70
1.051
16.174
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Tabla 36: Valores límite para el caso de la utilización de una capa de escorias igual a 1 cm
En la siguiente tabla se comparan los resultados del ensayo de lixiviación prEN 12457
(procedimiento C) realizados para una muestra de cemento habitual y para una muestra de
cemento con escorias.
Elemento
Bario
Cadmio
Cromo
Molibdeno
Níquel
Plomo
Selenio
Vanadio
Zinc
Fluoruros
Sulfatos
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Cemento
9,8
<0,008
0,4
<0,02
<0,05
0,03
<0,03
<0,02
0,6
1
77
Cemento con escorias
12
<0,005
1,4
<0,02
<0,05
0,1
<0,03
<0,02
3
1,1
92
Tabla 37: Resultados del ensayo de lixiviación europeo realizado sobre las muestras de cemento
Tal y como se puede observar en la tabla anterior, los resultados del ensayo del test de
lixiviación europeo realizados sobre una muestra de cemento con escorias nos indican que
no superan para ninguno de los elementos los límites de la Tabla 36.
71
Libro Blanco. Escorias de acería
5.2.3.2 Aspectos técnicos
En este caso, el análisis de los aspectos técnicos ha sido realizado por la propia cementera,
quien ha calculado en base a la composición química, la dosificación adecuada del material,
con objeto de obtener un producto final de características iguales al obtenido con la
utilización de materia prima convencional.
Por ello, desde el punto de vista técnico se ha demostrado que es posible la utilización de
escorias con una dosificación del 4%, no apareciendo ningún problema de calidad técnica
del producto final.
5.2.3.3 Estimación de utilización en cementera (CAPV)
En este caso las escorias se utilizarían dentro del proceso de fabricación de cemento como
aporte de hierro. La dosificación media utilizada va a depender de la cantidad de hierro de la
propia escoria. Por ello, será necesario hacer un análisis específico del contenido en hierro
con el fin de establecer la dosificación precisa, procurando que la acería mantenga una
composición uniforme, con objeto de que no haya que realizar cambios en el ajuste de la
composición.
Considerando que la dosificación media de escorias es del 4% (igual al utilizado durante la
prueba a escala industrial), la capacidad de absorción de escorias para su utilización como
aporte de hierro en cementeras es de unas 85.000 tm/año.
72
Reciclaje de escorias
5.2.4 Utilización en cementera de escorias blancas
5.2.4.1 Aspectos medioambientales
El control de la calidad medioambiental de las escorias blancas para su utilización en
cementera se realiza mediante una determinación analítica completa de las escorias blancas:
Parámetros analizados
Humedad (%) (sobre base húmeda original)
Humedad (%) (sobre base seca a 105ºC)
Aceites minerales (mg/kg)
Sulfuro (mg/kg)
Silicio (%)
Aluminio (%)
Hierro (%)
Calcio (%)
Magnesio (%)
Sodio (%)
Potasio (%)
Sulfato (%)
Cloruro (%)
Fluoruro (%)
Mercurio (ppm)
Arsénico (ppm)
Molibdeno (ppm)
Zinc (ppm)
Plomo (ppm)
Cobre (ppm)
Cadmio (ppm)
Cromo (ppm)
Níquel (ppm)
Manganeso (%)
Empresa X
12,8
14,6
160
503
11,7
2,7
3,2
34,5
8,1
0,07
0,04
1,7
0,03
1,4
1,7
8,9
22
596
84
200
<1
150
80
0,54
Tabla 38: Determinación analítica de las escorias blancas
Tomando como referencia la información analítica obtenida, las limitaciones normativas y
la experiencia desarrollada por la cementera, se analizaron individualmente aquellos
parámetros que podían influir dentro del proceso de la cementera:
-
El nivel de aceites minerales es muy bajo, con lo que se garantiza que su influencia
sobre el proceso productivo, las emisiones y la calidad del clinker sea nula.
-
La presencia de altos contenidos en sulfatos y sulfuros puede ocasionar importantes
problemas de proceso, debido a la formación de pegaduras. Por otro lado, también hace
prever un aumento en la emisión de SO2 (limitado en 1.000 mg/Nm3). En el caso de las
escorias blancas el nivel de sulfatos es bajo y resulta aproximadamente similar al de la
marga; por ello, sustituirla no implica aumento de SO2 en las emisiones ni tampoco el
desarrollo de un proceso de formación de pegaduras.
-
Los fluoruros aparecen en cantidades elevadas (1,4%), por lo que deberá tenerse en
cuenta en la práctica, al estar limitada su presencia tanto en el clinker como en las
emisiones.
73
Libro Blanco. Escorias de acería
-
Las concentraciones de metales son bajas y no van a influir ni en la calidad del
producto final, ni van a suponer un aumento considerable en las emisiones.
-
Contenidos superiores al 2% en magnesio pueden ocasionar inestabilidad de volumen,
estando su contenido limitado por normativa.
Desde el punto de vista medioambiental, se llega a la conclusión que en el caso de las
escorias blancas, debido a su baja concentración en metales y elementos problemáticos no
va a haber un aumento considerable de las emisiones durante el proceso. Por otra parte,
debido a su pobre contenido en hierro no se van a poder utilizar en cementera como aporte
de hierro, sino como materia prima en sustitución de la marga, teniendo además en cuenta
que el parámetro limitante es el magnesio, y que va a ser éste el que determine la máxima
dosificación (por lo general no mayor del 5%).
5.2.4.2 Aspectos técnicos
En este caso el análisis de los aspectos técnicos ha sido realizado por la propia cementera en
dos fases:
-
Análisis químico de la escoria blanca: complementario al análisis descrito en el
apartado anterior, su objeto es el cuantificar aquellos elementos que pudieran ser
problemáticos en el proceso de la cementera o aquéllos que por su alto contenido
podrían modificar las características de resistencia del producto final.
-
Análisis de la resistencia del clinker obtenido: comparación de las resistencias
obtenidas a los 2 y a los 28 días con los valores obtenidos en el modo de operación
habitual.
El estudio de estos aspectos técnicos determinó que el parámetro limitante por el cual la
dosificación debía ser no superior al 5% era el magnesio, elemento que afecta a la calidad
del clinker.
Asimismo, es importante que la granulometría del material sea uniforme y comprendida
entre 0-50 mm, y que no se incluyan con la escoria materiales extraños como hierro y trozos
de refractario, fáciles de eliminar en origen.
Por otra parte, una vez realizada la prueba en cementera con una dosificación de la escoria
blanca del 5%, el análisis de las resistencias no muestra valores muy diferentes de los
obtenidos en condiciones normales de funcionamiento:
Resistencia
2 días
28 días
Clinker (media)
20,0
48,0
Clinker (escoria blanca)
26,5
51,8
Tabla 39: Valores de resistencia del clinker
En lo que se refiere a los aspectos técnicos, se puede concluir que:
74
Reciclaje de escorias
-
-
Los resultados confirman que la utilización de este tipo de material es posible sin
detrimento en la calidad del clinker obtenido, en lo que a composición química se
refiere.
A la vista de los resultados, la utilización de la escoria blanca no afecta a las
resistencias del cemento obtenidas.
5.2.4.3 Estimación de utilización en cementera (CAPV)
La escoria blanca se utilizará como sustituto de la marga, dependiendo su dosificación del
contenido en aquellos elementos que puedan afectar a la calidad del producto final o que
ocasionen problemas durante el proceso.
A la vista de los resultados, en la mayor parte de los casos el elemento limitante va a ser el
magnesio. Por ello, será preciso establecer la dosificación mediante un análisis de la escoria
blanca, debiendo procurar posteriormente cada acería mantener uniforme la composición.
Considerando que la dosificación media de escoria blanca en cementera es del 5%, la
capacidad de absorción de escoria blanca como sustituto de la marga en el proceso de
fabricación de cemento es de unas 100.000 tm/año.
5.3 INFLUENCIA
DEL ENFRIAMIENTO Y VERTIDO DE LA ESCORIA NEGRA EN LAS
POSIBILIDADES DE REUTILIZACIÓN
El proceso de desescoriado se puede realizar de varias formas:
a) La escoria negra es vertida directamente al suelo y enfriada con agua para que pueda ser
recogida y transportada en camiones. Una vez enfriada, la escoria presenta un aspecto
muy poroso, de tamaño relativamente pequeño y en estado vítreo.
b) La escoria negra es vertida en un cono de hierro fundido que se coloca debajo de la
piquera del horno eléctrico. La escoria comienza a enfriarse en el cono y, antes de que
finalice el proceso de enfriado, se vierte en una fosa donde se enfría. El enfriamiento es
más lento que el anterior. La escoria obtenida presenta un aspecto menos poroso que la
anterior y es más cristalina
c) La escoria negra es vertida en un cono de hierro fundido que se deja enfriar. En este
caso el enfriamiento es el más lento, y una vez fría se saca del cono. La escoria obtenida
es muy compacta, con pocos poros, dura y muy cristalina
75
Libro Blanco. Escorias de acería
Si la escoria va a ser utilizada en sustitución de la ofita, interesa que su enfriamiento sea
lento para obtener un material duro y poco poroso, por lo que el sistema de enfriamiento que
se recomienda utilizar es el tercero, es decir, el enfriamiento en cono.
Si la escoria se va a utilizar como sustituto de la caliza, puede ser enfriada por cualquiera de
las tres formas antes mencionadas.
El tipo de enfriamiento no es determinante si la escoria se va a utilizar como materia prima
en la fabricación de cemento.
76
Comprobación de las posibilidades de minimización y reciclaje de escorias en las acerías vascas
6.
COMPROBACIÓN DE LAS POSIBILIDADES DE MINIMIZACIÓN Y
RECICLAJE DE ESCORIAS EN LAS ACERÍAS VASCAS
6.1 POSIBILIDADES DE MINIMIZACIÓN DE LAS ESCORIAS
La escoria es inherente a los procesos de fusión y afino, por lo que su generación no se
puede evitar.
En el proceso de fusión existe una práctica operativa denominada formación de escoria
espumosa que es beneficiosa para:
-
Reducir el consumo de energía eléctrica
Evitar el ataque químico del acero fundido al refractario que protege el horno eléctrico
Reducir el tiempo de fusión
Por cada tonelada de acero elaborado se produce entre un 10-15% de escoria negra y la
cantidad de escoria generada depende más de los hábitos de producción de cada empresa
que del proceso de fusión por sí solo. Cuanto más gruesa es la capa de escoria espumosa,
mayor es la eficiencia de transferencia energética del arco eléctrico.
Tras las numerosas consultas realizadas, se ha constatado que el sector está concentrando
sus esfuerzos en la búsqueda de posibilidades de reutilización de los residuos que genera. En
el caso de la escoria negra las posibilidades de minimización de la generación del residuo
son escasas y difíciles de aplicar por varios motivos:
- No se puede evitar la generación de escoria
- La recuperación de las materias primas existentes en la misma (por ejemplo, el óxido de
hierro) exige prolongar el tiempo del proceso
- Durante los últimos años, la tendencia del sector ha sido la de acelerar al máximo el
proceso, mediante por ejemplo la utilización de oxígeno durante el proceso de fusión
- La escoria negra elimina sustancias indeseables
Sin embargo, se recomienda previamente que el propio acerista compruebe su situación en
cuanto a generación de escorias, consultando la Tabla 21 y Tabla 22 del capítulo de
producción limpia.
En la Tabla 21, en función de la cantidad media de escoria negra que se genera y de su
contenido en FeO, se indica su contenido en Fe, el cual podría ser aprovechado en mayor
medida prolongando los tiempos de proceso. La empresa deberá valorar los beneficios que
obtendría recuperando el hierro frente a un mayor tiempo de proceso y un aumento del
consumo de carbón.
En caso de que en la tabla no se encuentre incluido el rango de las escorias que se generan
en la empresa, para calcular el contenido de hierro en la escoria, el acerista deberá primero
determinar la cantidad de escoria negra que genera por cada tonelada de acero producida
(A), seguidamente deberá conocerse el contenido de FeO en porcentaje que tiene la escoria
(B).
77
Libro Blanco. Escorias de acería
El cálculo del hierro que contiene la escoria se realiza de la siguiente forma:
A× B
=X
100
contenido de FeO por tonelada de acero producido.
X × 56
=Y
72
contenido en Fe en kg por tonelada de acero producido.
Y × 1.000
=Z
A
contenido en Fe en kg por tonelada de escoria
Igualmente, en la Tabla 22, la empresa puede comprobar en función de la basicidad de la
escoria que genera, en qué medida podría reducir la cantidad de escoria generada si
disminuye este índice de basicidad.
6.2 POSIBILIDADES DE RECICLAJE DE LAS ESCORIAS
El acerista (productor de escorias) a la hora de valorizar sus escorias deberá seguir los
siguientes pasos:
NO
VERTEDERO
SI
ESCORIAS NEGRAS
ESCORIAS BLANCAS
VALORIZADOR
APLICACION EN
CEMENTERA
APLICACION
EN CARRETERAS,
CEMENTERA
Figura 12: Pasos a seguir por el acerista para poder reutilizar las escorias negras y las escorias blancas
La separación correcta de las escorias negras y blancas es fundamental, debido a que en
caso contrario a la hora de aplicar las escorias en carretera no se llegarían a cumplir las
especificaciones técnicas requeridas.
78
Comprobación de las posibilidades de minimización y reciclaje de escorias en las acerías vascas
En el caso de las escorias blancas, el propio acerista puede gestionar el que las escorias se
utilicen en cementera, sin necesidad de llevarlas a un valorizador externo (en este caso el
acerista sería el valorizador), únicamente habrá que tener la precaución de que con el
material no se incluyan materiales extraños, como trozos de refractario o materiales
metálicos, y que los tamaños no sean superiores a los 50 mm.
En el caso de las escorias negras, el acerista deberá llevar sus escorias a un valorizador,
quien en función de las características de las escorias y de la demanda de material,
gestionará su utilización en carreteras y/o cementera.
Los pasos que deberá seguir el valorizador de escorias para poder utilizar las escorias negras
en cualquiera de las aplicaciones antes definidas deben ser los siguientes:
79
Libro Blanco. Escorias de acería
INICIO
¿Quiere
utilizar las
escorias en
carreteras?
NO
SI
NO
¿Quiere
utilizar las
escorias en
cementera?
SI
CLASIFICACION
APLICACION EN
CEMENTERA
NO
¿Se
cumplen
los criterios de
restricción?
VERTEDERO
CLASIFICACION
¿Pretende
utilizar las
escorias en explanada,
bases y/o
sub-bases?
SI
NO
NO
Ensayo
prEN-12457
¿Cumple
tabla A?
¿El test
de
hinchamiento
es <0,5%?
SI
NO
SI
NO
¿Pretende
utilizar las
escorias en
capa de
rodadura?
SI
Ensayo
prEN-12457
¿Cumple
tabla B ?
NO
SI
¿El test
de
hinchamiento
es <0,5%?
NO
SI
Figura 13: Pasos a seguir por el valorizador para aplicar las escorias negras en cualquiera de las alternativas de reciclaje presentadas
80
Comprobación de las posibilidades de minimización y reciclaje de escorias en las acerías vascas
La utilización de las escorias negras en cementera únicamente requiere una separación del
material metálico que pueda contener la escoria y su clasificación y machaqueo, de forma
que el tamaño de la escoria valorizada a utilizar no sea mayor de 50 mm.
Para la utilización de las escorias negras en carretera el valorizador deberá realizar la
separación del metal y la clasificación del material en las fracciones de tamaño adecuadas
para la aplicación correspondiente.
Seguidamente, deberá realizarse el ensayo de lixiviación prEN 12457 (procedimiento C) de
una muestra representativa de la escoria valorizada, de forma que cada fracción de tamaño
se tome según el porcentaje en que va a estar en la aplicación final; dependiendo cual sea la
aplicación deberán compararse los resultados con los límites de la tabla A (explanada, bases
y sub-bases de carretera) o con los límites de la tabla B (capa de rodadura).
Elemento
Unidad
Límite
Bario
mg/kg
17
Cadmio
mg/kg
0,009
Cromo
mg/kg
2,6
Molibdeno
mg/kg
1,3
Níquel
mg/kg
0,8
Plomo
mg/kg
0,8
Selenio
mg/kg
0,007
Vanadio
mg/kg
1,3
Zinc
mg/kg
1,2
Fluoruros
mg/kg
18
Sulfatos
mg/kg
377
Tabla A: Valores límite para la utilización de escorias en bases y sub-bases de carreteras
81
Libro Blanco. Escorias de acería
Elemento
Unidad
Límite
Cadmio
mg/kg
0,6
Selenio
mg/kg
0,02
Tabla B: Valores límite para la utilización de escorias en capa de rodadura
Una vez verificado el cumplimiento de los criterios medioambientales, deberá confirmarse
que desde el punto de vista técnico es posible la utilización de las escorias. Por ello, será
necesario que se realice sobre una muestra representativa del rango de tamaños a utilizar de
la escoria valorizada el test de hinchamiento ASTM-D-4792. Si el resultado de este ensayo
es inferior al 0,5%, las escorias valorizadas podrán utilizarse en la aplicación elegida. En
caso contrario, será necesario que las escorias valorizadas tengan un mayor tiempo de
envejecimiento al aire libre, con objeto de que la cal libre que pueda haber se hidrate lo más
posible. Una vez pasado un tiempo, se volverá a realizar el test de hinchamiento hasta
conseguir un resultado inferior al 0,5%.
6.3 EMPRESA A: ACERÍA DE ACERO COMÚN
La producción principal de la empresa A es acero común, siendo su producción anual de
unas 640.000 tm/a de producto acabado.
La empresa genera 128 kg de escoria negra por cada tonelada de acero que produce
(A=128), mientras que el porcentaje de FeO de la escoria es de 18,58% (B=18,58).
Haciendo los cálculos tal y como se indica en el apartado 6.1 referidos a la empresa A,
tenemos los siguientes resultados:
X = 23,78 kg FeO/tm acero
Y = 18,5 kg Fe/tm acero
Z = 144,5 kg Fe/tm escoria
Es decir, la empresa pierde en las escorias 18,5 kg de Fe por cada tonelada de acero
producido, o lo que es lo mismo, se pierden 144,5 kg de Fe por cada tonelada de escoria
generada.
Sin embargo, en este caso la empresa considera asumible esta pérdida ya que tiene muy
ajustado el tiempo de proceso, no pudiendo alargar éste debido a consumos energéticos.
Asimismo, el consumo de cal ya lo tienen optimizado, con un índice de basicidad de 1,6.
Por ello, en este caso no es posible aplicar ninguna de las medidas de minimización
recomendadas.
La empresa realiza una correcta separación de las escorias negras y las escorias blancas, por
lo que a priori será posible la valorización de los dos subproductos.
Las escorias blancas puede valorizarlas el acerista directamente en cementera como sustituto
de la marga (ver apartado 5.2.4 para más información sobre esta alternativa), siempre y
cuando se tenga la precaución de no incluir elementos extraños como trozos metálicos y los
tamaños de partícula del material sean inferiores a 50 mm. Las escorias negras se llevarán
82
Comprobación de las posibilidades de minimización y reciclaje de escorias en las acerías vascas
directamente al valorizador de escorias, quien en función de la demanda y del cumplimiento
de los parámetros requeridos para cada aplicación las utilizará en cementera como aporte de
hierro o en carreteras (en capa de rodadura, bases y/o sub-bases).
Si a un valorizador le llegan las escorias negras de la empresa A, podrá utilizarlas en
cementera o en carreteras, en función de la demanda que tenga.
Si el valorizador pretende utilizar las escorias en cementera, únicamente será necesario
realizar la separación de la fracción metálica y la clasificación del material para poder
utilizarlas.
Si el valorizador pretende utilizarlas en carreteras, deberá seguir los pasos que se indican en
la Figura 13.
Los resultados de los análisis realizados en una muestra de escoria valorizada de la empresa
A comparándolos con los límites de la tabla A (valores límite para la utilización de escorias
en explanada, bases y sub-bases de carretera) y de la tabla B (valores límite para la
utilización de escorias en capa de rodadura) son los siguientes:
Elemento
Bario
Cadmio
Cromo
Molibdeno
Níquel
Plomo
Selenio
Vanadio
Zinc
Fluoruros
Sulfatos
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Empresa A
5,7
< 0,001
0,9
0,4
< 0,05
0,07
< 0,006
0,8
0,4
9,2
180
Bases de carretera
Límites tabla A
17
0,009
2,6
1,3
0,8
0,8
0,007
1,3
1,2
18
377
Capa de rodadura
Límites tabla B
0,6
0,2
-
Tabla 40: Comparación de la analítica de la escoria de la empresa A con los valores límite
Tal y como queda reflejado en la tabla anterior, en este caso desde el punto de vista
medioambiental sí es posible utilizar las escorias de la empresa A tanto en capa de rodadura
como en bases de carretera. Por lo tanto, en este caso será el valorizador quien decida, en
función de la demanda, en cuál de las aplicaciones utilizar las escorias.
Por último, el resultado del test de hinchamiento de esta escoria ha sido de 0,17%,
cumpliéndose asimismo los criterios técnicos previos requeridos.
83
Libro Blanco. Escorias de acería
ANEXO I: ANALÍTICA REALIZADA SOBRE LAS ESCORIAS NEGRAS DE 11
ACERÍAS VASCAS
Ensayos físicos
Densidad y porosidad
Parámetro
D. absoluta
D. real
D. aparente
Porosidad
Unidad
g/cm3
g/cm3
g/cm3
%
Fact. 1
3,76
3,6
1,93
4,26
Fact. 2
3,25
2,98
1,54
8,31
Fact. 3
3,59
3,53
2,07
1,67
Fact. 4
3,61
3,48
2,12
3,6
Fact. 5
3,31
3,26
1,68
1,51
Fact. 6
3,68
3,54
2,4
3,8
Fact. 7
3,79
3,62
1,7
4,49
Fact. 8
3,72
3,5
2,02
5,91
Fact. 9
3,98
3,71
1,86
6,78
Fact. 10 Fact. 11
3,64
3,83
3,61
3,61
1,86
1,82
0,82
5,74
Tabla 41: Resultados de la densidad y porosidad de las once acerías ensayadas
Ensayos químicos
Humedad, pH y cal libre
Parámetro
Humedad
pH
Cal libre
Unidad
%
-%
Fact. 1
3,16
12,2
1,7
Fact. 2
1,74
11,8
0,4
Fact. 3
1,15
11,3
0,18
Fact. 4
4,54
10,8
0,45
Fact. 5
1,75
12,1
1,67
Fact. 6
0,95
11,6
0,16
Fact. 7
6,74
10,6
0,28
Fact. 8
0,54
11,9
0,32
Fact. 9
0,61
11,3
0,53
Fact. 10 Fact. 11
1,52
0,3
11,4
11,3
0,18
0,34
Tabla 42: Parámetros químicos (humedad, pH y cal libre) de las escorias ensayadas
Carbono, azufre, aniones y compuestos orgánicos
Parámetro
Ctotal
Stotal
Unidad Fact. 1
mg/kg
4300
mg/kg
1300
Fact. 2
3600
2800
Fact. 3
2100
1200
Fact. 4
4300
1200
Fact. 5
15100
5100
Fact. 6
2500
1200
Fact. 7
3000
1700
Fact. 8
3400
1700
Fact. 9
4600
1400
Fact. 10 Fact. 11
1900
1300
1400
2200
Tabla 43: Contenido en carbono y azufre en las escorias ensayadas
Parámetro
F-total
Cl-total
Br-total
S2-total
SO42-total
CN-total
Unidad Fact. 1 Fact. 2 Fact. 3 Fact. 4 Fact. 5 Fact. 6 Fact. 7 Fact. 8 Fact. 9 Fact. 10
mg/kg
728
18217
399
548
8261
438
940
656
749
7426
mg/kg
88
87
22
24
34
21
32
30
30
97
mg/kg
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
mg/kg
105
1020
107
121
1860
65
250
230
390
175
mg/kg
3228
5311
2418
5169
10547
2899
3507
3811
2915
2983
mg/kg
<0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005
Fact. 11
748
85
<0,01
165
4258
<0,005
Tabla 44: Contenido en aniones de las escorias ensayadas
Parámetro
Unidad
Fact. 1
Fact. 2
Fact. 3
Fact. 4
Fact. 5
Fact. 6
Fact. 7
Fact. 8
Fact. 9
Aceites y G.
Aceites M.
EOX
mg/kg
mg/kg
mg Cl-/kg
125
3
<0,05
135
8
0,2
140
8
1,8
300
60
<0,05
500
8
0,9
500
61
0,1
<100
5
0,2
100
18
<0,05
400
4
0,1
Fact.
10
<100
4
<0,05
Fact.
11
<100
5
<0,05
Tabla 45: Compuestos orgánicos presentes en las escorias muestreadas
Elementos mayoritarios
Parámetro
Al2O3
CaO
Cr2O3
Fe0
FeO
Fe2O3
K2O
MgO
MnO
Na2O
P2O5
SiO2
TiO2
V2O5
Unidad
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
Fact. 1
5,5
30,75
0,58
0,44
20,48
17,06
0,02
6,75
3,47
0,03
3,16
10,04
0,54
0,09
Fact. 2
7,59
37,22
4,18
0,33
3,26
1,71
0,02
10,82
2,41
0,05
1,74
24,84
1,54
0,09
Fact. 3
6,53
28,63
1,25
0,6
20,64
10,2
0,05
4,01
4,07
0,02
1,15
16,06
0,35
0,13
Fact. 4
3,96
26,93
1,23
0,29
11,16
22,4
0,04
4,77
2,98
0,07
4,54
13,45
0,25
0,08
Fact. 5
8,01
33,89
1,01
0,33
17
5,7
0,03
9,58
3,22
0,06
1,75
12,98
0,29
0,08
Fact. 6
5,8
26,78
2,03
0,46
15,12
16,97
0,02
4,81
3,84
0,01
0,95
14,56
0,35
0,11
Fact. 7
6,7
28,45
1,04
0,22
24,15
10,28
0,03
6,47
4,55
0,16
6,74
15,33
0,83
0,15
Fact. 8
4,99
30,53
1,27
0,35
19,17
12,06
0,02
4,55
4,91
0,01
0,54
14,34
0,34
0,13
Fact. 9
5,28
28,06
1,93
0,57
25,08
7,77
0,01
9,94
5,25
0,01
0,61
10,79
0,44
0,19
Tabla 46: Compuestos mayoritarios presentes en las escorias ensayadas
84
Fact. 10 Fact. 11
7,8
5,16
30,46
29,58
1,48
1,39
0,33
0,33
19,93
16,81
8,6
20,58
0,06
0,01
5,39
5,38
4,41
5,78
0,22
0,09
1,52
0,3
16,46
11,77
0,53
0,46
0,11
0,16
Anexo I
Elementos traza
Parámetro
As
Ba
Be
Cd
Co
Cu
Hg
Mo
Ni
Pb
Sb
Se
Sn
Zn
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 1
<5
374
<2
31
7
49
<5
2,3
38
2576
12
<5
6,2
61
Fact. 2
<5
741
<2
2,9
10
63
<5
405
777
87
<5
<5
5,8
75
Fact. 3
<5
1364
<2
31
4,9
289
<5
19
62
4454
112
<5
10
898
Fact. 4
<5
747
<2
29
5
142
<5
28
35
2271
68
<5
9,7
342
Fact. 5
<5
403
<2
21
6,8
146
<5
147
673
1266
534
<5
8,7
1368
Fact. 6
<5
1008
<2
26
22
245
<5
36
106
4891
47
<5
12
149
Fact. 7
<5
1251
<2
26
7,5
159
<5
6,6
38
3493
21
<5
9,5
95
Fact. 8
<5
878
<2
32
5,5
118
<5
65
94
655
46
<5
4,5
156
Fact. 9
<5
556
<2
26
4,8
59
<5
4,6
25
2445
25
<5
2,1
62
Fact. 10 Fact. 11
<5
<5
1706
807
<2
<2
24
27
4,2
5,6
168
127
<5
<5
7,2
135
21
39
2402
2620
13
30
<5
<5
5,9
2
172
89
Tabla 47: Elementos traza presentes en las escorias ensayadas
Ensayo de columna
Este ensayo determina la lixiviación de las escorias en rangos de relaciones líquido/sólido
(L/S) comprendidas entre 0 y 10 ml/g.
Parámetro
pH
L/S
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Si
Sn
Ti
V
Zn
FClBrSO42CN-
Unidad
--ml/g
Fact. 1
12
10,09
Fact. 2
11,6
9,87
Fact. 3
11,1
10,09
Fact. 4
9,1
10,13
Fact. 5
11,9
9,95
Fact. 6
10,9
10,16
Fact. 7
9,3
10,49
Fact. 8
11,6
10,05
Fact. 9
11,4
9,74
Fact. 10 Fact. 11
9,7
10,6
9,93
9,72
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
24
24
<0,04
<0,04
16
50
<0,6
<0,6
3921
1476
<0,001 <0,001
<0,015
0,007
0,2
1
<0,07
<0,04
<0,6
<0,6
<0,006 <0,006
8,3
18
<0,6
<0,6
<0,6
<0,6
0,04
3,9
21
63
<0,06
<0,06
0,06
0,1
<0,02
<0,02
<0,04
0,2
6,7
34
<0,06
<0,06
<0,6
<0,6
0,1
0,06
0,1
0,1
1,7
15
71
26
<0,1
<0,1
21
82
<0,06
<0,06
16
<0,04
1,8
<0,6
597
<0,001
<0,001
0,2
<0,05
<0,6
<0,006
41
<0,7
<0,6
0,4
14
<0,06
<0,015
<0,02
<0,04
149
<0,06
<0,6
0,9
<0,05
5,9
21
<0,1
66
<0,06
12
59
<0,04
<0,04
3,6
9,8
<0,6
<0,6
661
2480
<0,001 <0,001
<0,001
0,007
1,7
0,2
<0,04
0,1
<0,6
<0,6
<0,006 <0,006
34
56
<0,6
<0,6
<0,6
<0,6
0,7
0,9
44
65
<0,06
<0,06
<0,01
2,8
<0,02
<0,02
<0,04
0,5
52
18
<0,06
<0,06
<0,6
<0,6
0,2
0,05
<0,04
0,5
2,4
16
20
32
<0,1
<0,1
85
44
<0,06
<0,06
29
<0,04
3,3
<0,6
757
<0,001
<0,002
1,9
<0,04
<0,6
<0,006
21
<1,1
<0,6
0,6
10
<0,06
<0,02
<0,02
<0,04
109
<0,06
<0,6
0,5
<0,022
4
2,6
<0,1
25
<0,06
27
191
<0,04
<0,04
<1,9
10
<0,6
<0,6
408
1572
<0,001 <0,001
0,002
0,004
<0,01
0,2
<0,04
<0,04
<0,6
<0,6
<0,006 <0,006
9,3
15
<0,6
<0,7
<0,6
<0,6
0,1
0,4
17
7,1
<0,06
<0,06
<0,01
<0,03
<0,02
<0,02
<0,04
<0,04
91
42
<0,06
<0,06
<0,6
<0,6
0,6
0,2
0,1
<0,01
3
3,1
16
30
<0,1
<0,1
227
105
<0,06
<0,06
31
<0,04
5,6
<0,6
959
<0,001
0,006
0,2
<0,04
<0,6
<0,006
5,3
<0,6
<0,6
0,1
12
<0,06
<0,01
<0,02
<0,04
64
<0,06
<0,6
0,7
<0,05
1,7
19
<0,1
31
<0,06
11
<0,04
2,4
<0,6
415
<0,001
0,003
<0,02
<0,07
<0,6
<0,006
46
0,7
<0,6
0,8
45
<0,06
<0,02
<0,02
<0,04
132
<0,06
<0,6
0,8
0,4
8,1
37
<0,1
164
<0,06
47
<0,04
1,8
<0,6
499
<0,001
0,002
0,7
<0,04
<0,6
<0,006
5,3
<1,3
<0,6
5,5
22
<0,06
<0,01
<0,02
<0,04
78
<0,06
<0,6
1
<0,06
1,9
40
<0,1
139
<0,06
Tabla 48: Valores de resumen de la lixiviación según el ensayo de columna para las once escorias
muestreadas y en la relación líquido/sólido de diez
85
Libro Blanco. Escorias de acería
Ensayo de disponibilidad
Este ensayo, junto con el ensayo de disponibilidad oxidativa determina el factor de
corrección de los resultados que se obtienen en el ensayo de columna.
Parámetro
Vácido etapa 1
Vácido etapa 2
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Si
Sn
Ti
V
Zn
Unidad
ml
ml
Fact. 1
46,1
25,9
Fact. 2
36
55
Fact. 3
29,4
26
Fact. 4
78,2
30,9
Fact. 5
45,9
46,3
Fact. 6
30,7
14
Fact. 7
25,7
12,4
Fact. 8
38,1
19,7
Fact. 9
34,6
10,7
Fact. 10 Fact. 11
49,5
42,9
20,1
15,6
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
120
<20
149
<5
114428
<5
<5
<5
<5
1902
<20
90
2435
749
<5
155
<5
<20
<20
<20
3993
<5
<5
9,2
8,5
1374
<20
98
<5
79082
<5
<5
<5
<5
54
<20
48
15094
2754
8,1
202
49
<20
<20
<20
11447
<5
<5
6,7
30
383
<20
335
<5
63118
<5
<5
<5
<5
1422
<20
139
1810
991
<5
129
<5
<20
<20
<20
12608
<5
<5
25
29
340
<20
315
<5
118821
<5
<5
<5
<5
4173
<20
272
8332
2494
<5
253
<5
<20
<20
<20
15350
<5
<5
35
34
1060
<20
204
<5
124842
<5
<5
<5
<5
3174
<20
129
18337
989
<5
188
79
<20
<20
<20
3073
<5
<5
10
375
295
<20
189
<5
50611
<5
<5
<5
<5
459
<20
85
1996
736
<5
61
<5
<20
<20
<20
11160
<5
<5
36
24
87
<20
247
<5
70491
<5
<5
<5
<5
215
<20
77
2328
534
<5
318
<5
<20
<20
<20
4292
<5
<5
13
<5
103
<20
179
<5
70330
<5
<5
<5
<5
48
<20
32
1323
642
<5
55
<5
<20
<20
<20
9884
<5
<5
36
<5
<5
<20
170
<5
47560
<5
<5
<5
<5
775
<20
32
1170
443
<5
78
<5
<20
<20
<20
3586
<5
<5
35
<5
1049
<20
568
<5
109041
<5
<5
<5
<5
391
<20
248
2718
774
<5
699
<5
<20
<20
<20
6370
<5
<5
21
<5
<5
<20
256
<5
61933
<5
<5
<5
<5
34
<20
40
1003
277
<5
326
<5
<20
<20
<20
4022
<5
<5
62
<5
Tabla 49: Resultados del ensayo de disponibilidad realizado sobre las escorias muestreadas
Ensayo de disponibilidad oxidativa
Parámetro
Vácito etapa 1
Vag.ox. etapa 1
Vácido etapa 2
Vag.ox. etapa 2
pHfinal
Ee
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Unidad
Fact. 1
Fact. 2
Fact. 3
Fact. 4
Fact. 5
Fact. 6
Fact. 7
Fact. 8
Fact. 9
ml
ml
ml
ml
-mv
16,8
35
33,6
30
6
355
16,2
41,5
24,6
41,5
5,5
354
32,5
47
16
35,6
6,3
327
36
48
13,5
17
6,3
327
19
40,5
17
31,8
6
344
29,5
42,7
10
30,6
6,8
290
16,4
44
10
64
5,8
352
25
34,2
20
40,5
7,6
255
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
294
<20
118
<5
117030
<5
<5
19
<5
<5
<20
73
1240
434
<5
303
<5
<20
<20
<20
2176
<20
207
<5
100248
<5
<5
24
<5
<5
<20
97
13641
3075
<5
281
<5
<20
<20
<20
236
<20
447
<5
75537
<5
<5
<5
28
<5
<20
264
2466
1588
<5
420
<5
<20
<20
<20
311
<20
319
<5
143283
<5
<5
40
11
<5
<20
269
3711
2647
<5
671
<5
<20
<20
<20
986
<20
163
<5
102551
<5
<5
93
11
<5
<20
167
10533
539
20
379
<5
<20
<20
<20
259
<20
266
<5
68133
<5
7,2
21
7,1
<5
<20
142
2382
1056
<5
82
<5
<20
<20
<20
636
<20
319
<5
68908
<5
<5
<5
9
<5
<20
151
3040
1010
<5
736
<5
<20
<20
<20
86
<20
301
<5
76941
<5
<5
12
6,5
<5
<20
103
2949
1173
<5
312
<5
<20
<20
<20
86
19,6
44
6,2
37,8
5,6
352
Fact.
10
8
36,1
9,5
41,4
4,5
400
Fact.
11
31,5
43,2
13,5
42,3
7
296
86
<20
203
<5
56194
<5
<5
24
<5
<5
<20
75
1102
310
<5
193
<5
<20
<20
<20
2988
<20
684
<5
113501
<5
<5
<5
32
<5
<20
330
2995
1117
<5
1041
<5
<20
<20
<20
52
<20
261
<5
82478
<5
<5
30
<5
<5
<20
109
1130
228
<5
391
<5
<20
<20
<20
Anexo I
Parámetro
Si
Sn
Ti
V
Zn
Unidad
Fact. 1
Fact. 2
Fact. 3
Fact. 4
Fact. 5
Fact. 6
Fact. 7
Fact. 8
Fact. 9
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
4839
<5
<5
61
<5
6344
<5
<5
28
48
13198
<5
<5
119
113
15519
<5
<5
112
32
3209
<5
<5
67
352
12408
<5
<5
140
50
5260
<5
<5
67
17
9534
<5
<5
183
23
1787
<5
<5
139
<5
Fact.
10
5753
<5
<5
89
134
Fact.
11
6400
<5
<5
174
8,7
Tabla 50: Resultados del ensayo de disponibilidad en condiciones oxidativas realizado sobre las escorias
muestreadas
Ensayo de pH estático a pH = 11
Este ensayo, junto con el ensayo de pH estático a pH=8 determina el factor de corrección
para poder corregir los resultados del test de columna.
Parámetro
Vácido
pHfinal
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
K
Hg
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Si
Sn
Ti
V
Zn
FClBrSO42CN-
Unidad
ml
---
Fact. 1
27
11,1
Fact. 2
2
11
Fact. 3
9
11
Fact. 4
5,3
10,7
Fact. 5
35
10,7
Fact. 6
3
11,3
Fact. 7
2
11,3
Fact. 8
9,5
11,1
Fact. 9
7,5
10,8
Fact. 10 Fact. 11
<0,05
1
11,5
10,7
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
484
<1
10
<0,3
9426
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
8,4
<1
0,7
<0,3
<0,3
28
<0,3
<1
<1
<1
0,6
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
1,1
8,1
<0,05
59
<0,03
6,5
<1
6,7
<0,3
879
<0,3
<0,3
0,5
<0,3
<0,3
23
<1
5,6
<0,3
1,9
31
<0,3
<1
<1
<1
10
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
17
8,3
<0,05
108
<0,03
2,5
<1
1,1
<0,3
578
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
28
<1
3,1
<0,3
<0,3
44
<0,3
<1
<1
<1
43
<0,3
<0,3
1
<0,3
0,4
1,5
<0,05
106
<0,03
<0,3
<1
3,1
<0,3
2103
<0,3
<0,3
0,7
<0,3
<0,3
37
<1
5,5
<0,3
0,5
46
<0,3
<1
<1
<1
63
<0,3
<0,3
0,8
<0,3
0,8
7,9
<0,05
95
<0,03
309
<1
12
<0,3
13973
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
69
<1
2,2
<0,3
3,6
87
<0,3
<1
<1
<1
1,9
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
2,1
2,7
<0,05
172
<0,03
4,1
<1
3,2
<0,3
1369
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
6,3
<1
2,6
<0,3
0,6
16
<0,3
<1
<1
<1
34
<0,3
<0,3
0,9
<0,3
7,1
4,8
<0,05
56
<0,03
6,6
<1
3,4
<0,3
1096
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
149
<1
1,9
<0,3
<0,3
35
<0,3
<1
<1
<1
28
<0,3
<0,3
0,6
<0,3
1,1
7
<0,05
113
<0,03
718
<1
10
<0,3
4639
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
37
<1
1,4
<0,3
2,2
23
<0,3
<1
<1
<1
0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
4,2
7,7
<0,05
92
<0,03
0,7
<1
5,1
<0,3
3039
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
41
<1
13
<0,3
<0,3
4,8
<0,3
<1
<1
<1
26
<0,3
<0,3
1,9
<0,3
2,5
6,6
<0,05
71
<0,03
2,4
<1
1,2
<0,3
222
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
36
<1
1,3
<0,3
0,2
70
<0,3
<1
<1
<1
73
<0,3
<0,3
1
<0,3
10
46
<0,05
127
<0,03
79
<1
0,9
<0,3
524
<0,3
<0,3
0,7
<0,3
<0,3
15
<1
2,9
<0,3
2,2
12
<0,3
<1
<1
<1
2,2
<0,3
<0,3
0,5
<0,3
2
6,1
<0,05
303
<0,03
Tabla 51: Resultados del ensayo a pH estático realizado sobre las escorias muestreadas a pH = 11
Ensayo de pH estático a pH = 8
Parámetro
Vácido
pHfinal
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Unidad
ml
---
Fact. 1
44
8
Fact. 2
26,4
8,3
Fact. 3
28,2
7,7
Fact. 4
34
7,9
Fact. 5
272,2
7,4
Fact. 6
49
7,7
Fact. 7
42,6
8
Fact. 8
90
8,1
Fact. 9
110
8,7
Fact. 10 Fact. 11
45
41,5
8,1
8,3
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
<0,3
<1
29
<0,3
14369
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
22
<0,3
9242
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
3,1
<0,3
6582
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
16
<0,3
11101
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
46
<0,3
79922
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
17
<0,3
8316
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
9,9
<0,3
8916
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
34
<0,3
28991
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
16
<0,3
1014
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<1
3,5
<0,3
15893
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
87
<0,3
<1
2,7
<0,3
3391
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
Libro Blanco. Escorias de acería
Parámetro
K
Hg
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Si
Sn
Ti
V
Zn
FClBrSO42CN-
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 1
33
<1
163
14
<0,3
25
<0,3
<1
<1
<1
93
<0,3
<0,3
0,4
<0,3
1
9,9
<0,05
44
<0,03
Fact. 2
24
<1
688
15
3,1
39
<0,3
<1
<1
<1
139
<0,3
<0,3
0,5
<0,3
15
5,9
<0,05
187
<0,03
Fact. 3
33
<1
101
7,5
<0,3
61
<0,3
<1
<1
<1
221
<0,3
<0,3
2,3
<0,3
0,4
1,1
<0,05
98
<0,03
Fact. 4
49
<1
347
4,5
0,5
75
<0,3
<1
<1
<1
848
<0,3
<0,3
1,3
<0,3
0,7
9,4
<0,05
83
<0,03
Fact. 5
84
<1
205
23
7,5
148
<0,3
<1
<1
<1
40
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
2,2
3,7
<0,05
241
<0,03
Fact. 6
21
<1
146
9,9
0,6
38
<0,3
<1
<1
<1
245
<0,3
<0,3
2
<0,3
6,5
4,4
<0,05
54
<0,03
Fact. 7
130
<1
269
36
<0,3
134
<0,3
<1
<1
<1
114
<0,3
<0,3
0,7
<0,3
1,1
6,3
<0,05
114
<0,03
Fact. 8
49
<1
183
32
1,6
57
<0,3
<1
<1
<1
82
<0,3
<0,3
1,5
<0,3
4,4
9,2
<0,05
173
<0,03
Fact. 9
22
<1
1681
<0,3
<0,3
4,1
<0,3
<1
<1
<1
112
<0,3
<0,3
3
<0,3
3,1
8,9
<0,05
54
<0,03
Fact. 10 Fact. 11
64
21
<1
<1
408
347
49
11
0,6
4
146
46
<0,3
<0,3
<1
<1
<1
<1
<1
<1
1032
30
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
1,5
0,8
<0,3
<0,3
9,3
2,4
44
4,8
<0,05
<0,05
174
385
<0,03
<0,03
Tabla 52: Resultados del ensayo de pH estático realizado sobre las escorias muestreadas a pH = 8
Ensayo prEN 12457 (procedimiento C)
Ensayo de lixiviación de las escorias que se va a utilizar como procedimiento simplificado
para determinar las posibilidades de reutilización de las escorias.
Parámetro
pHfinal
Conduct.
L/S
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Si
Sn
Ti
V
Zn
FClBrSO42CN-
Unidad Fact. 1
--11,9
5640
µS/cm
ml/g
10,19
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 2
11,5
1747
10,34
Fact. 3
10,4
374
10,12
Fact. 4
9
222
10,48
Fact. 5
11,7
2971
10,23
Fact. 6
11,4
414
10,1
Fact. 7
11,1
692
9,91
Fact. 8
11,9
1465
10,02
Fact. 9
11,6
1373
10,16
13
72
<0,03
<0,03
21
39
<0,5
<0,5
5562
1667
<0,001 <0,001
0,01
0,007
0,1
2,4
0,06
<0,03
<0,5
<0,5
<0,005 <0,005
7,2
17
<0,5
<0,5
<0,5
<0,5
0,4
4,6
31
62
<0,05
<0,05
0,1
0,07
<0,02
<0,02
<0,03
0,1
5
16
<0,05
<0,05
<0,5
<0,5
0,04
0,2
0,5
<0,16
5,8
21
102
45
<0,1
<0,1
45
231
<0,05
<0,05
15
<0,03
1,7
<0,5
766
<0,001
<0,001
0,2
<0,12
<0,5
<0,005
27
1,6
<0,5
0,2
40
<0,05
<0,09
<0,02
<0,03
81
<0,05
<0,5
1,1
<0,7
5,7
19
<0,1
139
<0,05
11
120
<0,03
<0,03
1,5
11
<0,5
<0,5
883
2351
<0,001 <0,001
<0,001
0,01
2,3
0,4
<0,03
0,1
<0,5
<0,5
<0,005 <0,005
25
65
1,6
<0,5
<0,5
<0,5
0,4
3,2
35
87
<0,05
<0,05
<0,06
4,6
<0,02
<0,02
<0,03
0,6
111
4,5
<0,05
<0,05
<0,5
<0,5
1,1
0,02
0,2
0,4
7,1
27
15
50
<0,1
<0,1
194
33
<0,05
<0,05
108
<0,03
1,9
<0,5
773
<0,001
0,004
2,6
<0,03
<0,5
<0,005
8,9
<1,2
<0,5
0,6
19
<0,05
<0,11
<0,02
<0,03
37
<0,05
<0,5
0,9
<0,4
4,4
41
<0,1
112
<0,05
34
154
104
<0,03
<0,03
<0,03
1,6
16
6
<0,5
<0,5
<0,5
652
2199
1086
<0,001 <0,001 <0,001
0,003
0,003
0,007
0,06
0,03
0,4
0,04
0,03
<0,03
<0,5
<0,5
<0,5
<0,005 <0,005 <0,005
15
18
4,1
0,9
<0,8
<0,5
<0,5
<0,5
<0,5
0,3
0,4
0,3
44
51
15
<0,05
<0,05
<0,05
0,03
0,01
<0,05
<0,02
<0,02
<0,02
<0,03
<0,03
<0,03
52
17
12
<0,05
<0,05
<0,05
<0,5
<0,5
<0,5
0,7
<0,02
0,4
0,2
<0,2
<0,3
15
5,5
3,9
22
33
19
<0,1
<0,1
<0,1
368
44
89
<0,05
<0,05
<0,05
Fact. 10 Fact. 11
11,3
11,1
647
727
10,07
10,04
10
<0,03
6,2
<0,5
725
<0,001
0,004
<0,04
<0,03
<0,5
<0,005
52
1
<0,5
0,5
71
<0,05
<0,014
<0,02
<0,03
108
<0,05
<0,5
1
<0,3
17
72
<0,1
223
<0,05
98
<0,03
2,7
<0,5
661
<0,001
0,003
1
<0,03
<0,5
<0,005
2,8
<0,5
<0,5
3,9
20
<0,05
<0,014
<0,02
0,05
43
<0,05
<0,5
1,2
<0,3
5,8
9,2
<0,1
204
<0,05
Tabla 53: Resultados obtenidos del ensayo prEN 12457 (procedimiento C) realizado sobre las escorias
muestreadas
88
Anexo II
ANEXO II: ASPECTOS TÉCNICOS ANALIZADOS SOBRE LAS ESCORIAS.
Granulometría
Tamiz
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
4,76
2,38
0,59
0,297
0,149
0,08
FACT 1
100
100
100
100
100
97,8
73,2
27,15
15,25
6,7
2,95
FACT 3
100
100
100
100
100
96,25
58
11,6
6,65
3,55
1,95
FACT 4
100
100
100
100
100
91
45,9
5
1,7
0,9
0,5
FACT 6
100
100
100
100
100
96,6
57,1
8,05
4,3
2,4
1,55
FACT 8
100
100
100
100
100
89,8
38,5
1,9
0,95
0,65
0,35
Tabla 54: Granulometrías de la fracción 0-6 mm después de ser clasificadas (sin machaqueo)
Tamiz
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
4,76
2,38
0,59
0,297
0,149
0,08
FACT 1
100
100
100
100
100
97,37
71,24
26,32
18,42
12,5
8,08
FACT 2
100
100
100
100
100
98,32
84,08
46
32,22
21,25
13,86
FACT 4
100
100
100
100
100
90,9
50,4
13,7
9,6
6,9
4,40
FACT 5
100
100
100
100
100
99,2
84,39
44,59
29,78
19,59
13,14
FACT 7
100
100
100
100
100
96,67
68,81
23,31
14,47
9,06
5,79
FACT 9
100
100
100
100
100
97,74
68,32
14,89
8,12
4,96
3,16
FACT 10
100
100
100
100
100
96,04
63,98
22,13
14,13
10,33
7,14
FACT 11
100
100
100
100
100
98,59
71,72
16,73
9,51
5,97
3,77
Tabla 55: Granulometrías de la fracción 0-6 mm después de ser machacadas y clasificadas
Tamiz
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
4,76
2,38
0,59
0,297
0,149
0,08
FACT 1
100
100
100
100
94,30
6,45
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
FACT 3
100
100
100
100
96,95
6,10
0,30
0,00
0,00
0,00
0,00
FACT 4
100
100
100
100
77,20
23,80
8,90
3,00
1,60
0,7
0,30
FACT 6
100
100
100
100
93,70
9,60
0,90
0,00
0,00
0,00
0,00
FACT 8
100
100
100
100
99,90
12,60
0,15
0,00
0,00
0,00
0,00
Tabla 56: Granulometrías de la fracción 6-12 mm después de ser clasificadas (sin machaqueo)
Tamiz
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
4,76
2,38
0,59
0,297
FACT 1
100
100
100
100
93,59
7,43
1,03
0,56
0,51
FACT 2
100
100
100
100
89,74
8,68
1,45
0,88
0,79
FACT 4
100
100
100
100
84,00
24,10
11,50
6,40
4,90
FACT 5
100
100
100
100
89,03
12,88
5,23
4,07
3,61
89
FACT 7
100
100
100
100
91,39
5,57
0,62
0,51
0,48
FACT 9
100
100
100
100
94,07
8,95
1,51
0,92
0,88
FACT 10
100
100
100
100
89,54
8,83
3,30
2,94
2,74
FACT 11
100
100
100
100
91,96
6,79
1,55
0,99
0,91
Libro Blanco. Escorias de acería
Tamiz
0,149
0,08
FACT 1
0,43
0,38
FACT 2
0,70
0,53
FACT 4
3
1,80
FACT 5
2,78
1,74
FACT 7
0,44
0,37
FACT 9
0,78
0,49
FACT 10
2,31
1,59
FACT 11
0,83
0,57
Tabla 57: Granulometrías de la fracción 6-12 mm después de ser machacadas y clasificadas
Tamiz
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
4,76
2,38
0,59
0,297
0,149
0,08
FACT 1
100
100
97,85
51,45
8,80
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
FACT 3
100
100
97,70
61,40
15,60
1,50
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
FACT 4
100
100
100
12,70
3,70
3,30
3,10
1,70
0,90
0,40
0,20
FACT 6
100
100
97,65
56,35
13,80
0,90
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
FACT 8
100
100
99,70
68,75
19,50
1,05
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Tabla 58: Granulometrías de la fracción 12-25 mm después de ser clasificadas (sin machaqueo)
Tamiz
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
4,76
2,38
0,59
0,297
0,149
0,08
FACT 1
100
100
90,48
40,74
4,73
0,59
0,56
0,52
0,49
0,45
0,42
FACT 2
100
100
90,47
37,27
6,27
0,61
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
FACT 4
100
100
100
15,40
2,10
2,10
2,00
1,50
1,40
1,00
0,60
FACT 5
100
100
90,97
38,13
4,74
1,32
1,07
1,01
0,94
0,85
0,74
FACT 7
100
100
94,59
38,64
3,78
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
0,32
FACT 9
100
100
92,52
36,58
3,34
0,47
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
FACT 10
100
100
91,71
35,67
3,98
1,58
0,99
0,87
0,84
0,72
0,61
FACT 11
100
100
95,19
48,80
6,39
0,72
0,39
0,35
0,35
0,35
0,35
Tabla 59: Granulometrías de la fracción 12-25 mm después de ser machacadas y clasificadas
Densidad
DRA
(kg/dm3)
DRR
(kg/dm3)
DRASSS
(kg/dm3)
Absorción
%
Porosidad
%
Tamaño 0/6 NLT 154/92
Fact. 4 Fact. 5 Fact. 6 Fact. 7
3,3
2,44
3,33
3,31
Fact. 1
3,24
Fact. 2
2,83
Fact. 3
3,24
Fact. 8
3,19
Fact. 9
3,37
3,68
3,25
4,21
3,71
3,27
3,68
3,36
2,96
3,47
3,41
2,7
3,7
4,6
7,1
3,2
12
13
23
11
Fact. 10 Fact. 11
3,29
3,41
3,65
3,73
3,86
3,65
3,84
3,43
3,4
3,33
3,5
3,41
3,52
10,9
2,9
2,9
4,6
3,7
3,3
3,3
25
10
9
14
13
10
11
Tabla 60: Densidades de la fracción 0-6 mm obtenidas tras el tratamiento de las escorias
DRA: Densidad relativa aparente
DRR: Densidad relativa real
DRASSS: Densidad relativa aparente, saturada, superficie seca
DRA
(kg/dm3)
DRR
(kg/dm3)
DRASSS
(kg/dm3)
Absorción
%
Porosidad
%
Tamaño 6/12 NLT 153/92
Fact. 4 Fact. 5 Fact. 6 Fact. 7
3,46
3,17
3,24
3,4
Fact. 1
3,45
Fact. 2
2,91
Fact. 3
3,37
Fact. 8
3,2
Fact. 9
3,32
3,7
3,1
3,59
3,77
3,47
3,6
3,52
2,97
3,43
3,54
3,28
1,9
2,2
1,8
2,4
7
6
6
8
Fact. 10 Fact. 11
3,48
3,48
3,7
3,68
3,72
3,65
3,7
3,34
3,49
3,33
3,43
3,52
3,54
2,8
3,1
2,4
4,1
3,2
1,4
1,5
9
10
8
13
11
5
6
Tabla 61: Densidades de la fracción 6-12 mm obtenidas tras el tratamiento de las escorias
90
Anexo II
DRA
(kg/dm3)
DRR
(kg/dm3)
DRASSS
(kg/dm3)
Absorción
%
Porosidad
%
Tamaño 12/18 NLT 153/92
Fact. 4 Fact. 5 Fact. 6 Fact. 7
3,44
2,62
3,17
3,29
Fact. 1
3,27
Fact. 2
2,87
Fact. 3
3,4
Fact. 8
3,1
Fact. 9
3,24
3,76
3,32
3,69
3,76
3,34
3,67
3,4
3,00
3,47
3,52
2,84
4
4,7
2,2
2,5
13
14
8
9
Fact. 10 Fact. 11
3,4
3,28
3,77
3,69
3,81
3,78
3,71
3,31
3,4
3,26
3,34
3,5
3,40
8,2
4,3
3,5
5,2
4,7
2,9
3,5
22
14
13
16
15
10
12
Tabla 62: Densidades de la fracción 12-18 mm obtenidas tras el tratamiento de las escorias
Durabilidad
El test que permite evaluar la resistencia frente a la meteorización es el Ensayo de
Durabilidad al desmoronamiento (Slake durability test) (NLT-251/91). Dicho ensayo
determina la resistencia de una muestra de roca al debilitamiento y desintegración cuando se
somete a dos ciclos normalizados de humedad-sequedad.
Id. 1er
ciclo
Id. 2º
ciclo
Fact. 1
99,68
Fact. 2
99,67
Fact. 3
99,65
Fact. 4
97,85
Fact. 5
98,80
Fact. 6
99,70
Fact. 7
99,61
Fact. 8
99,72
Fact. 9
99,39
Fact. 10
99,4
Fact. 11
99,57
Ofita
99,81
Caliza
99,80
99,41
99,50
99,39
97,56
98,23
99,44
99,36
99,53
99,09
99,23
99,37
99,62
99,60
Tabla 63: Resultados del ensayo de durabilidad
ENSAYO DE DURABILIDAD
100
99,5
99
98,5
Durabilidad muy alta
98
97,5
97
Durabilidad alta
96,5
96
FACT 1 FACT 2 FACT 3 FACT 4 FACT 5 FACT 6 FACT 7 FACT 8 FACT 9
Id 1er ciclo
FACT
10
FACT
11
Ofita
Id 2º ciclo
Figura 14:Representación de los resultados del ensayo de durabilidad
91
Caliza
Libro Blanco. Escorias de acería
Ensayo de hinchamiento acelerado
Hinchamiento (%)
0,8
0,7
0,57
0,54
0,6
0,48
0,5
0,4
0,3
0,29
0,23
0,22
0,19
0,2
0,08
0,1
0,17
0,15
FACT 10
FACT 11
0,06
0
FACT 1
FACT 2
FACT 3
FACT 4
FACT 5
FACT 6
FACT 7
FACT 8
FACT 9
Figura 15: Máximos hinchamiento obtenidos para las escorias muestreadas según la norma ASTM-D4792-95
Hinchamiento de Arenas (0/6)
Hinchamiento (%)
1,8
1,59
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,77
0,75
0,58
0,6
0,4
0,22
0,24
0,25
0,31
FACT 6
FACT 7
FACT 8
0,17
0,29
0,2
0
FACT 1
FACT 2
FACT 4
FACT 5
FACT 9
FACT 10
Figura 16: Hinchamiento en arenas
Grado de envejecimiento
La norma NLT-361-91 describe el grado de envejecimiento de escorias de acería, Indice
Granulométrico de Envejecimiento (IGE). En dicha norma se recomienda que para que una
escoria pueda utilizarse en carreteras su IGE debe ser menor del 1%.
92
FACT 11
Anexo II
VALORES DE IGE (Muestra 5 - 10)
6
4,91
4
3
0,14
0,26
0,16
0,54
0,54
FACT 8
0,68
FACT 4
0,63
1
FACT 7
2
FACT 3
IGE (5-10)
5
0,33
0,13
0,14
FACT 11
FACT 10
FACT 9
FACT 6
FACT 5
FACT 2
FACT 1
0
Figura 17: Grado de envejecimiento de la fracción 5-10 de las escorias muestreadas
VALORES DE IGE (Muestra 10 - 20)
1,2
0,99
0,8
0,6
0,06
0,1
0,19
0,18
0,03
0,03
0,05
0,04
FACT 11
0,1
FACT 10
0,12
FACT 4
0,2
FACT 3
0,4
FACT 2
IGE (10-20)
1
FACT 9
FACT 8
FACT 7
FACT 6
FACT 5
FACT 1
0
Figura 18: Grado de envejecimiento de la fracción 10-20 de las escorias muestreadas
Indice de lajas y agujas
Se define como índice de lajas de una fracción de áridos al porcentaje en masa de las
partículas que la forman, cuya dimensión mínima (grosor) es inferior a 3/5 de la dimensión
media de la fracción considerada. Del mismo modo, el índice de agujas, determina la
cantidad de partículas cuya dimensión máxima (longitud), es superior a 9/5 de la dimensión
media de la fracción considerada. El máximo índice de lajas de las distintas fracciones del
árido grueso, obtenido según la norma NLT-354, no debe ser superior a 30 en vías con
tráficos T0, T1 y T2, ni a 35 en las demás categorías de tráfico (25 para mezclas drenantes y
micros tipo F y 20 para micros tipo M).
93
Libro Blanco. Escorias de acería
Indice de Lajas
Indice de Agujas
6,3/10
10/12,5
12,5/20
6,3/10
10/12,5
12,5/20
9
3
6
8
11
4
Fact. 1
14
5
12
14
16
14
Fact. 2
13
4
6
6
8
5
Fact. 3
3
1
7
10
15
3
Fact. 4
11
6
10
10
21
11
Fact. 5
7
*
*
7
*
*
Fact. 6
6
*
*
9
*
*
Fact. 7
9
3
14
7
4
3
Fact. 8
6
1
4
4
9
2
Fact. 9
24
4
11
7
14
5
Fact. 10
8
2
8
7
10
6
Fact. 11
* Falta de muestras para ensayar
Tabla 64: Indice de lajas y agujas de las distintas fracciones de las escorias muestreadas
Coeficiente de forma
Da el índice de cómo se aproximan los áridos a formas compactas, similares a esferas, y
debe ser superior a 0,15 para poder utilizarlos.
Coeficiente de Forma
6,3/10
10/12,5
12,5/20
0,2
0,26
0,29
Fact. 1
0,17
0,26
0,26
Fact. 2
0,16
0,26
0,26
Fact. 3
0,2
0,3
0,44
Fact. 4
0,17
0,24
0,26
Fact. 5
0,18
*
*
Fact. 6
0,19
*
*
Fact. 7
0,16
0,26
0,27
Fact. 8
0,18
0,25
0,27
Fact. 9
0,15
0,27
0,27
Fact. 10
0,18
0,27
0,28
Fact. 11
* Falta de muestras a ensayar
Tabla 65: Coeficientes de forma de las distintas fracciones de las escorias muestreadas
94
Anexo III
ANEXO III: ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES. METODOLOGÍA EMPLEADA
PARA LA OBTENCIÓN DE LOS VALORES LÍMITE PROPUESTOS.
Dada la diversidad de criterios y valores límite que recogen las normativas de referencia
consultadas, se ha visto la necesidad de elaborar una normativa propia para las escorias
generadas en la CAPV, que contemple la utilización de este residuo en materiales de
construcción. De esta forma, y a raíz de los criterios consultados, se establece una
metodología dividida en dos fases:
a) Nivel de evaluación de base o análisis de riesgos: se trata de realizar un estudio completo
de las características del residuo, de tal forma que permita conocer el comportamiento de las
escorias a largo plazo y establezca las condiciones de uso de éstas.
b) Nivel de evaluación ligado a la gestión o modelo de gestión: dado que el objetivo es la
discriminación, de forma particularizada, de las escorias aptas para su uso en construcción
de las que no lo son, el presente nivel establece un metodología apta para tal fin, que consta
de una metodología de muestreo, ensayo a realizar, parámetros a determinar y límites para
los parámetros.
Tal y como se ha comentado en el apartado correspondiente, no es posible la utilización de
escorias de tal forma que con el tiempo éstas vayan a ser consideradas como si de un suelo
se tratase. La comparación entre la composición de las escorias con los valores de referencia
de los suelos de la CAPV es la siguiente:
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Sn
Ti
V
Zn
FBrSO42CNAceites M
EOX
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Fact. 1
29101
<5
374
<2
219643
31
7
3973
49
282460
<5
167
40663
26899
2,3
222
38
2576
12
<5
6,2
3234
503
61
728
<0,01
3228
<0,005
3
<0,05
Fact. 2
40159
<5
741
<2
265857
2,9
10
28630
63
40529
<5
167
65181
18682
405
370
777
87
<5
<5
5,8
9222
503
75
18217
<0,01
5311
<0,005
8
0,2
Fact. 3
34550
<5
1364
<2
204500
31
4,9
8562
289
237329
<5
417
24157
31550
19
148
62
4454
112
<5
10
2096
726
898
399
<0,01
2418
<0,005
8
1,8
Fact. 4
20952
<5
747
<2
192357
29
5
8425
142
246055
<5
333
28735
23101
28
519
35
2271
68
<5
9,7
1497
447
342
548
<0,01
5169
<0,005
60
<0,05
Fact. 5
42381
<5
403
<2
242071
21
6,8
6918
146
174943
<5
250
57711
24961
147
444
673
1266
534
<5
8,7
1737
447
1368
8261
<0,01
10547
<0,005
8
0,9
Fact. 6
30688
<5
1008
<2
191286
26
22
13904
245
240481
<5
167
28976
29767
36
74
106
4891
47
<5
12
2096
615
149
438
<0,01
2899
<0,005
61
0,1
Fact. 7
35450
<5
1251
<2
203214
26
7,5
7123
159
261297
<5
250
38976
35271
6,6
1185
38
3493
21
<5
9,5
4970
838
95
940
<0,01
3507
<0,005
5
0,2
Fact. 8
26402
<5
878
<2
218071
32
5,5
8699
118
236440
<5
167
27410
38062
65
74
94
655
46
<5
4,5
2036
726
156
656
<0,01
3811
<0,005
18
<0,05
Fact. 9
27937
<5
556
<2
200429
26
4,8
13219
59
254454
<5
83
59880
40698
4,6
74
25
2445
25
<5
2,1
2635
1061
62
749
<0,01
2915
<0,005
4
0,1
Fact. 10
41270
<5
1706
<2
217571
24
4,2
10137
168
217936
<5
500
32470
34186
7,2
1630
21
2402
13
<5
5,9
3174
615
172
7426
<0,01
2983
<0,005
4
<0,05
Fact. 11
27302
<5
807
<2
211286
27
5,6
9521
127
277526
<5
83
32410
44806
135
667
39
2620
30
<5
2
2754
894
89
748
<0,01
4258
<0,005
5
<0,05
V. Ref.
7100
23
150
8
17600
0,8
20
53
24
32497
0,3
156
1118
1000
1,1
92
40
40
6
0,25
0,1
3600
77
106
200
1
3282
0,1
250
4,5
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Sn
Ti
V
Zn
FBrSO42CNAceites M
EOX
Tabla 66: Comparación de la composición de las escorias con los valores de referencia de los suelos de la
CAPV
A la vista de los resultados, se observa que las escorias no van a poder ser utilizadas en
aquellos casos en los que se constituyan en suelo, como pistas forestales, caminos rurales,
rellenos, etc.
95
Libro Blanco. Escorias de acería
Por lo tanto, ha sido necesario desarrollar una metodología para comprobar el análisis de la
viabilidad de la utilización de las escorias como material granular (capa de rodadura,
explanada, bases y sub-bases de carretera), la cual está basada en el decreto holandés “The
building materials decree”, aplicándolo al caso particular de la Comunidad Autónoma del
País Vasco y a las escorias negras de acería.
La premisa principal de esta metodología es que, para cada elemento de interés de las
escorias, su aporte al suelo, en un período de tiempo de 100 años, no debe producir un
cambio superior al 1% en la composición del primer metro de un suelo de referencia. En
este caso, se considera que la utilización de escorias en contacto con el suelo se considera un
riesgo aceptable para el medio ambiente. Sin embargo, si los resultados superan los valores
límite, será necesario establecer un estudio exhaustivo del cambio que provoca en la
composición del suelo la utilización de escorias y del riesgo que dicho cambio supone para
el medio ambiente.
A continuación se describe la metodología seguida para el análisis de la viabilidad de la
utilización de las escorias como material granular en carreteras (capa de rodadura,
explanada, bases y sub-bases de carretera).
a) Cálculo del aporte al suelo, en un plazo de tiempo de 100 años, de contaminantes
presentes en las escorias (valores de inmisión).
El cálculo de estos valores se realiza a partir de la liberación de contaminantes presentes en
las escorias en un período de tiempo de 100 años (valores de inmisión). Como fórmula que
relaciona los parámetros de emisión e inmisión se ha considerado:
Iescorias = Eescorias .descorias . hcapa
Iescorias: es el aporte al suelo de contaminantes presentes en la escoria (inmisión), en mg/m2
Eescorias: es la cantidad de contaminantes que se liberan de las escorias en el plazo de tiempo
dado (emisión), mg/kg
descorias: es la densidad aparente de las escorias, en kg/m3
hcapa:
es la altura de la capa de escorias depositada en contacto con el suelo, en m; como
altura de capa de un material granular destinado al trazado de carreteras se ha
considerado 0,7 m, altura representativa de los espesores utilizados para las
diferentes capas que componen una carretera.
Para el cálculo de la inmisión es necesario conocer previamente los valores de emisión, dato
que con exactitud sólo se puede determinar mediante el análisis continuo del lixiviado
generado durante 100 años en condiciones reales de uso. Dado que esto es inviable, se acude
a la realización de ensayos de laboratorio y al tratamiento de los resultados obtenidos de
dichos ensayos mediante modelos matemáticos que simulen el comportamiento real del
residuo.
El ensayo clave de laboratorio para este fin es el test de columna, diseñado para materiales
granulares con el objetivo de determinar la lixiviación (liberación de contaminantes debido
al contacto con el agua) en rangos de relaciones líquido/sólido (L/S) comprendidas entre 0 y
L/S
10 ml/g ( E col .escorias ).
96
Anexo III
Como interesa determinar la liberación de contaminantes en 100 años, es preciso establecer
qué relación líquido sólido real se alcanza en este periodo de tiempo, de forma que mediante
el ajuste de los resultados obtenidos del ensayo de columna se pueda extrapolar el resultado
de dicho ensayo a la relación líquido/sólido pertinente. El cálculo de dicha relación se
consigue mediante la siguiente fórmula:
L/S
escorias
real
=
Inf . A
d escorias ⋅ hcapa
Inf.:
es el valor de infiltración, es decir, cantidad de agua que pasa al año a través del
material depositado, en mm/año
A:
es el número de años para los que se desea conocer la relación líquido/sólido
acumulada, en años; en nuestro caso 100 años
descorias: es la densidad aparente de las escorias, en kg/m3; en este caso 1.910 kg/m3
hcapa:
es la altura de la capa de escorias depositada sobre el suelo, en m; en este caso
0,7m
Esta fórmula de cálculo precisa el conocimiento previo de la infiltración que soporta dicho
material. Para el caso de la CAPV se ha considerado este valor como el percentil 90 de las
precipitaciones anuales producidas en la vertiente Cantábrica, excluyendo la evaporación y
las escorrentías producidas. El resultado final es de 1.165,8 mm/año. Los motivos por los
que se excluyen los datos de otras regiones son los siguientes:
- La mayor parte de las acerías asentadas en la CAPV se sitúan en la vertiente cantábrica,
por lo que es esperable que el uso de las escorias que generan tenga lugar en la misma
vertiente.
- Las otras vertientes existentes dentro de la CAPV son de menor pluviosidad, es decir que
se van a obtener relaciones líquido/sólido inferiores, y por consiguiente una menor
liberación de contaminantes, siendo una de las posturas del estudio posicionarse en el peor
de los casos posibles para este tipo de aplicaciones.
Tras obtener la relación líquido/sólido en 100 años, y mediante el ajuste de los resultados
obtenidos del ensayo de columna, se determinan la liberación de contaminantes para dicha
relación y para la relación líquido/sólido de diez, según el ajuste realizado y el factor que
relacionan ambos valores:
escorias
f
escorias
f ( L / S real
f(10):
escorias
L/S
=
f ( L / S real
)
f (10)
) : es el valor de la función de ajuste del ensayo de columna para la relación
líquido/sólido alcanzado en 100 años, en mg/kg
es el valor de la función de ajuste del ensayo de columna para la relación
líquido/sólido de 10 ml/g, en mg/kg
Aplicando este factor sobre el resultado obtenido del ensayo de columna, para la relación
líquido/sólido de diez se obtiene la liberación de contaminantes correspondiente al plazo de
100 años, como muestra la expresión siguiente:
97
Libro Blanco. Escorias de acería
escorias
S real =
E colL ./escorias
E
L / S =10
col .escorias
E
L / S =10
col .escorias
⋅
f
escorias
L/S
: es el resultado del ensayo de columna obtenido para la relación líquido/sólido de
diez, en mg/kg.
No obstante, los resultados del ensayo de columna se obtienen bajo condiciones en las que
se obvian las reacciones de carbonatación y oxidación a las que se ven sometidas las
escorias como consecuencia del contacto con el oxígeno y dióxido de carbono de aire, y de
la reactividad química de las escorias frente a estos compuestos. Este aspecto hace necesaria
la realización de ensayos complementarios que corrijan los resultados de ensayo de columna
(ensayos a pH estático y ensayos de disponibilidad).
Los resultados de los ensayos de pH estático, realizados al pH de lixiviación de las escorias
en condiciones de laboratorio (pH=11) y al pH de lixiviación en condiciones reales
(pH=8,5) permiten determinar la influencia del pH en la lixiviación, para poder corregir los
resultados del test de columna.
f
escorias
pH
=
Resultado pH =8,5
Resultado pH =11
Resultado pH =8,5 : es el resultado del ensayo de pH estático, realizado a pH=8,5, en mg/kg
Resultado pH =11 : es el resultado del ensayo de pH estático, realizado a pH=11, en mg/kg
Asimismo, los resultados de los ensayos de disponibilidad, realizado uno en condiciones
oxidativas y otro en condiciones no oxidativas, definen el factor de corrección debido a la
oxidación para los resultados del test de columna.
f
Disponibilidadoxid . :
escorias
oxid .
Disponibilidadoxid .
=
Disponibilidadno oxid .
es el resultado del ensayo de disponibilidad realizado en condiciones
oxidativas, en mg/kg
Disponibilidadno oxid . : es el resultado del ensayo de disponibilidad realizado en condiciones
no oxidativas, en mg/kg
Utilizando ambos factores para corregir los resultados que se obtienen del ensayo de
columna, es posible aproximar, para la relación líquido/sólido que se alcanza en 100 años, la
liberación de contaminantes en dicho plazo de tiempo mediante la siguiente expresión:
escorias
L / S real =
E real
L / S =10
E col.escorias ⋅
f
escorias
L/S
⋅
f
escorias
pH
⋅
f
escorias
oxid .
Una vez se conoce este valor, el cual supone una buena aproximación de la emisión real de
las escorias en 100 años, acudiendo a la fórmula inicial de cálculo de los valores de
98
Anexo III
inmisión, se puede establecer la expresión que permite obtener el aporte de contaminantes al
suelo en un período de tiempo de 100 años debido al uso de escorias:
I
=
escorias
E
L / S =10
col .escorias
⋅
f
escorias
L/S
⋅
f
escorias
pH
⋅
f
escorias
oxid .
⋅ d escorias ⋅ hcapa
Sin embargo, debe corregirse el resultado de esta expresión, debe restarse a la inmisión de
las escorias la inmisión que produciría la utilización de un suelo natural con material
granular, siempre y cuando el espesor de la capa de suelo utilizada sea la misma que para el
caso de las escorias. Con esta consideración se obtiene la siguiente fórmula de cálculo para
los valores de inmisión:
I =I
escorias
− Isuelos = (Eescorias ⋅ descorias − Esuelos ⋅ dsuelos) ⋅ h capa
El cálculo de los valores de emisión de un suelo natural se realiza aplicando la misma
metodología que para el caso de las escorias (ensayo de columna, funciones de ajuste,
factores de corrección y fórmula de cálculo) ensayando suelos en los que no haya tenido
lugar una actividad humana significativa.
Sin embargo, dado que la formación de un suelo es un proceso natural que conlleva miles de
años, su composición química es lo suficientemente estable como para que las reacciones de
carbonatación y oxidación, debidas al contacto con el oxígeno y dióxido de carbono del aire
carezcan de importancia. Por este motivo, los factores de corrección debidos al pH y a la
oxidación del suelo toman valores igual a 1, por lo que se pueden eliminar de la fórmula de
cálculo de la inmisión:
I suelos =
E
f
d
L / S =10
col . suelos
suelos
L/S
suelos
L / S =10
E col.suelos ⋅
f
suelos
L/S
⋅ d suelos ⋅ hcapa
: es el resultado del ensayo de columna realizado sobre el suelo, obtenido para la
relación líquido/sólido de diez, en mg/kg
:
es el factor de corrección debido a la diferencia entre la relación líquido/sólido
:
que se alcanza en 100 años para un suelo, y la relación líquido/sólido de diez del
ensayo de columna
es la densidad aparente del suelo, en kg/m3; en nuestro caso es de 1.500 kg/m3
Para obtener la relación líquido/sólido que alcanza el suelo en 100 años, se aplica la misma
fórmula que en el caso de las escorias, pero introduciendo los valores de densidad propios
del suelo:
L/S
suelos
real
=
Inf . A
d suelos ⋅ hcapa
Asimismo, para obtener el factor de corrección debido a la diferencia entre la relación
líquido/sólido de laboratorio y la real en 100 años, se calculan las curvas de ajuste para los
resultados del ensayo de columna realizado sobre los suelos:
99
Libro Blanco. Escorias de acería
f
suelos
L/S
suelos
f ′( L / S real )
=
f ′(10)
f ′( L / S real ) : es el valor de la función de ajuste del ensayo de columna realizado sobre el
suelo, para la relación líquido/sólido alcanzada en 100 años, en mg/kg
es el valor de la función de ajuste del ensayo de columna realizado sobre el
f ′(10) :
suelo, para la relación líquido/sólido de 10 ml/g, en mg/kg
suelos
Por consiguiente, la expresión para poder calcular la inmisión queda:
I
L / S =10
= ( E col .escorias ⋅
f
escorias
L/S
⋅
f
escorias
pH
⋅
f
escorias
oxid .
L / S =10
⋅ d escorias − E col .suelos ⋅
f
suelos
L/S
⋅ d suelos ) ⋅ hcapa
Los resultados para los valores de inmisión de las escorias y de un suelo cuya composición
fuera igual a los valores de referencia de la CAPV se recogen en la siguiente tabla:
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Sn
Ti
V
Zn
FBrSO42CN-
Unidad
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
Fact. 1
81824
<53
134770
<802
4,2E+07
<1,3
<28
374
<94
<802
<8
21639
<71653
<882
136
126964
<80
88
<27
<59
<80
<802
1346
160
3273
<134
54750
<80
Fact. 2
81824
<53
421155
<802
1,6E+07
<1,3
13
1872
<53
<802
<8
46929
<71653
<882
13296
380893
<80
147
<27
294
<80
<802
807
160
28879
<134
213786
<80
Fact. 3
54550
<53
15162
<802
6321657
<1,3
<1,9
374
<67
<802
<8
106893
<83595
<882
1364
84643
<80
<22
<27
<59
<80
<802
12110
<80
11359
<134
172072
<80
Fact. 4
40912
<53
30323
<802
6999355
<1,3
<1,9
3182
<53
<802
<8
88643
<71653
<882
2387
266020
<80
<15
<27
<59
<80
<802
2691
<64
4621
<134
221608
<80
Fact. 5
201152
<53
82546
<802
2,6E+07
<1,3
13
374
134
<802
<8
146000
<71653
<882
3068
392984
<80
4118
<27
735
<80
<802
673
802
30804
<134
114715
<80
Escorias
Fact. 6
98871
<53
27796
<802
8015903
<1,3
<3,7
3556
<53
<802
<8
54750
<131363
<882
2046
60459
<80
<29
<27
<59
<80
<802
6728
<35
7701
<134
65179
<80
Fact. 7
92052
<53
<16004
<802
4320328
<1,3
3,7
<19
<53
<802
<8
24246
<71653
<882
341
102781
<80
<15
<27
<59
<80
<802
8073
160
5776
<134
591823
<80
Fact. 8
651186
<53
84231
<802
1,7E+07
<1,3
7,5
374
<53
<802
<8
39107
<83595
<882
1364
42926
<80
<44
<27
<59
<80
<802
2691
<16
5968
<134
273751
<80
Fact. 9
105690
<53
47169
<802
1E+07
<1,3
11
374
<53
<802
<8
13818
<71653
<882
341
72551
<80
<15
<27
<59
<80
<802
9419
<80
3273
<134
80822
<80
Fact. 10
37503
<53
20215
<802
4394452
<1,3
5,6
<37
<94
<802
<8
119929
83595
<882
2727
272066
<80
<29
<27
<59
<80
<802
10764
642
15595
<134
427573
<80
Fact. 11
160239
<53
15162
<802
5283931
<1,3
3,7
1310
<53
<802
<8
13818
<155247
<882
18751
133010
<80
<15
<27
<59
<80
<802
13456
<96
3658
<134
362394
<80
Suelo
22050
210
3150
3360
924000
0,2
105
105
105
68250
3,2
9870
23100
21000
21
38850
420
105
210
5,3
1,1
151200
210
315
4200
1050
241500
105
Tabla 67: Valores de inmisión debidos a las escorias en el plazo de tiempo de 100 años, y valores de
inmisión de un suelo natural en el mismo plazo
Por último, se aplica la fórmula:
I
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Unidad
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
Fact. 1
59774
BIS*
131620
BIS
4,1E+07
<1,1
BIS
269
BIS
BIS
<4,8
11769
<48553
BIS
115
88114
BIS
Fact. 2
59774
BIS
418005
BIS
1,5E+07
<1,1
BIS
1767
BIS
BIS
<4,8
37059
<48553
BIS
13275
342043
BIS
Fact. 3
32500
BIS
12012
BIS
5397657
<1,1
BIS
269
BIS
BIS
<4,8
97023
<60495
BIS
1343
45793
BIS
Fact. 4
18862
BIS
27173
BIS
6075355
<1,1
BIS
3077
BIS
BIS
<4,8
78773
<48553
BIS
2366
227170
BIS
=
I
− I suelos
escorias
Fact. 5
179102
BIS
79396
BIS
2,5E+07
<1,1
BIS
269
29
BIS
<4,8
136130
<48553
BIS
3047
354134
BIS
Fact. 6
76821
BIS
24646
BIS
7091903
<1,1
BIS
3451
BIS
BIS
<4,8
44880
<108263
BIS
2025
21609
BIS
100
Fact. 7
70002
BIS
<12854
BIS
3396328
<1,1
BIS
BIS
BIS
BIS
<4,8
14376
<48553
BIS
320
63931
BIS
Fact. 8
629136
BIS
81081
BIS
1,6E+07
<1,1
BIS
269
BIS
BIS
<4,8
29237
<60495
BIS
1343
4076
BIS
Fact. 9
83640
BIS
44019
BIS
9230889
<1,1
BIS
269
BIS
BIS
<4,8
3948
<48553
BIS
320
33701
BIS
Fact. 10
15453
BIS
17065
BIS
3470452
<1,1
BIS
BIS
BIS
BIS
<4,8
110059
60495
BIS
2706
233216
BIS
Fact. 11
138189
BIS
12012
BIS
4359931
<1,1
BIS
1205
BIS
BIS
<4,8
3948
<132147
BIS
18730
94160
BIS
Anexo III
Elemento
Pb
Sb
Se
Sn
Ti
V
Zn
FBrSO42CN-
Unidad
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
mg/ m2
Fact. 1
BIS
BIS
<54
<79
BIS
1136
BIS
BIS
BIS
BIS
BIS
Fact. 2
42
BIS
289
<79
BIS
597
BIS
24679
BIS
BIS
BIS
Fact. 3
BIS
BIS
<54
<79
BIS
11900
BIS
7159
BIS
BIS
BIS
Fact. 4
BIS
BIS
<54
<79
BIS
2481
BIS
421
BIS
BIS
BIS
Fact. 5
4013
BIS
730
<79
BIS
463
487
26604
BIS
BIS
BIS
Fact. 6
BIS
BIS
<54
<79
BIS
6518
BIS
3501
BIS
BIS
BIS
Fact. 7
BIS
BIS
<54
<79
BIS
7863
BIS
1576
BIS
350323
BIS
Fact. 8
BIS
BIS
<54
<79
BIS
2481
BIS
1768
BIS
32251
BIS
Fact. 9
BIS
BIS
<54
<79
BIS
9209
BIS
BIS
BIS
BIS
BIS
Fact. 10
BIS
BIS
<54
<79
BIS
10554
327
11395
BIS
186073
BIS
Fact. 11
BIS
BIS
<54
<79
BIS
13246
BIS
BIS
BIS
120894
BIS
BIS: Los valores de inmisión debidos a las escorias son inferiores a los de un suelo natural, por lo que su resta
daría como resultado un número negativo
Tabla 68: Valores de inmisión de las escorias corregidos con la inmisión propia del suelo
b) Cálculo del aporte de contaminantes para el cual el cambio en la composición del
primer metro de un suelo de referencia supera el 1% (valores máximos de inmisión).
Los valores límite con los que contrastar los resultados obtenidos para la inmisión se
calculan atendiendo a la definición del criterio base, es decir, se considera como límite
aquella inmisión o aporte que produce un cambio en la composición del primer metro de un
suelo de referencia de la CAPV igual al 1%. De esta forma, los valores límite se calculan
según la siguiente fórmula:
%
I máx . = 100 ⋅V ref ⋅ d suelo ⋅ h prot .
%: es el cambio admisible, en %, en este caso 1%
V ref . : es el valor de referencia para los suelos de la CAPV, en mg/kg
d
h
suelo
prot.
: es la densidad del suelo, en kg/m3; en este caso 1.500 kg/m3
: es la altura de suelo a proteger, en m; en este caso 1 m
Los valores de inmisión máxima se muestran en la tabla siguiente:
Elemento
Al
As
Ba
Be
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Pb
Sb
Se
Sn
Ti
V
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Valor ref.
7100
23
150
8
17600
0,8
20
53
24
32497
0,3
156
1118
1000
1,1
92
40
40
6
0,25
0,1
3600
77
101
Unidad
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
Imáx.
106500
345
2250
120
264000
12
300
795
360
487455
4,5
2340
16770
15000
17
1380
600
600
90
3,8
1,5
54000
1155
Libro Blanco. Escorias de acería
Elemento
Zn
FBrSO42CN-
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Valor ref.
106
200
1
3282
0,1
Unidad
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
mg/m2
Imáx.
1590
3000
15
49230
1,5
Tabla 69: Valores de inmisión máxima calculados a partir de los valores de referencia del suelo
c) Modelo para la extrapolación de los datos ambientales: nivel de evaluación ligado a
la gestión o modelo de gestión.
La realización del estudio medioambiental descrito anteriormente resulta excesivamente
largo y costoso como para ser de utilidad a la hora de discriminar las escorias aptas para su
uso como material granular en contacto con el suelo de las que no lo son, por lo que es
preciso desarrollar un modelo de gestión que permita realizar dicha tarea de una forma ágil
y sencilla.
Como ensayo de gestión a realizar sobre las escorias muestreadas, se propone el ensayo de
lixiviación descrito en la prenorma europea prEN 12457 (procedimiento C), ensayo en cuya
elaboración han trabajado especialistas en el campo de las ensayos de lixiviación de
diversos países, y que consiste en una lixiviación en dos etapas, con una duración total de 24
horas.
Una vez definido el ensayo a realizar, el cálculo de los valores límite se realiza atendiendo a
la posible relación existente entre los valores límite que se han determinado para el nivel de
evaluación (valores límite de inmisión) y los resultados que se obtienen del ensayo
propuesto. Esta tarea se lleva a cabo en dos pasos:
-
-
Estudio de la relación que existe entre los valores máximos de inmisión y los resultados
con los que se corresponden para el ensayo de columna, la cual se obtiene a partir de la
ecuación obtenida para el cálculo de la inmisión, que de forma simplificada tiene la
col .escorias
siguiente forma: I = a ⋅ E L / S =10 + b
Determinación de la correlación existente entre el ensayo de columna y el test europeo
propuesto, la cual debe ajustarse a la expresión EprEN escorias=k . Ecol. escorias siendo preciso
determinar la constante k para cada elemento.
Resultados obtenidos de la aplicación del modelo propuesto.
La aplicación del criterio mencionado (cambio en la composición del suelo inferior al 1%)
conlleva el cálculo de valores denominados de inmisión, los cuales representan el contenido
de contaminantes que pasan a formar parte del suelo. La intercomparación de los valores de
emisión de las escorias con los valores máximos permitidos (que se calculan a partir de los
valores de referencia de los suelos de la CAPV aplicando el criterio establecido para el
cambio admisible), define el comportamiento de las escorias en dicha práctica.
Los resultados de aplicar dicha metodología sobre las escorias ensayadas, muestran que
elementos como el bario, cromo, molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos superan el criterio
establecido en casi todas las escorias ensayadas, mientras que elementos como el cadmio,
níquel, plomo, selenio y zinc pueden llegar a superarlos, si bien de forma particularizada.
102
Anexo III
Con el fin de posibilitar la utilización del mayor número posible de escorias en este tipo de
aplicación, ha sido preciso realizar una valoración del riesgo que supondría para la salud
humana y el medio ambiente, si se permitiesen aumentos superiores al 1%, para aquellos
elementos que superan de forma generalizada el criterio seleccionado (bario, cromo,
molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos).
El caso de los sulfatos ha necesitado un enfoque diferente, ya que se trata de un compuesto
para el cual el suelo es incapaz de actuar como filtro, por lo que los contenidos del lixiviado
en dicho anión pasan directamente a incrementar el contenido en sulfatos de las aguas
subterráneas.
Dicha valoración concluye en aceptar con reservas cambios en la composición del suelo
superiores al 1% para dichos elementos, tal y como se indica en la tabla siguiente:
Elemento
Unidad
Valor de referencia
Comp. Final
Cambio (%)
Bario
mg/kg
150
255
70
Cromo
mg/kg
53
55
4
Molibdeno
mg/kg
1,1
4,4
300
Vanadio
mg/kg
77
86
12
Flúor
mg/kg
200
212
6
Sulfatos*
mg/kg
64
67
5
*
Para el caso de los sulfatos, el valor de referencia se refiere al de las aguas subterráneas.
Tabla 70: Valores de referencia y cambios admisibles en la composición del suelo para los elementos
bario, cromo, molibdeno, vanadio, flúor y sulfatos
Para el caso del cromo, y dado que se trata de un elemento lixiviable en su forma oxidada,
una adecuación del proceso de fabricación de acero a condiciones más reductoras podría
reducir la cantidad de cromo de esta especie, y por consiguiente lograr que su liberación no
suponga cambios en la composición del suelo superiores al 1%.
Definidos estos cambios, y limitando el cambio para el resto de los elementos de interés en
el 1%, se calculan los valores límite a aplicar sobre el ensayo de lixiviación prEN 12457
(procedimiento C), para los elementos que se definen en la lista siguiente: bario, cadmio,
cromo, molibdeno, níquel, plomo selenio, vanadio, zinc, fluoruros, sulfatos. Los valores
límite propuestos son los siguientes:
Elemento
Ba
Cd
Cr
Mo
Ni
Pb
Se
V
Zn
FSO42-
Unidad
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Límite
17
0,009
2,6
1,3
0,8
0,8
0,007
1,3
1,2
18
377
Tabla 71: Valores límite para el ensayo prEN 12457 (procedimiento C) que no deben superar las
escorias a la hora de proceder a su gestión
103
Libro Blanco. Escorias de acería
En el caso de que las escorias se utilicen en capa de rodadura, se considera que el espesor de
capa que está en contacto con el agua de lluvia es de 1 cm (zona superficial de la capa de
rodadura), por lo que para este caso los valores límite son:
Elemento
Cd
Se
Unidad
mg/kg
mg/kg
Límite
0,6
0,2
Tabla 72: Valores límite para el caso de la utilización de escorias en mezclas bituminosas
La Tabla 71 y Tabla 72 se corresponden con las tablas A y B indicadas en el apartado 6.2.
104
Anexo IV
ANEXO IV: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE CONTROL DE EVALUACIÓN
DEL TRAMO DE PRUEBA REALIZADO CON ESCORIAS DE HORNO DE ARCO
ELÉCTRICO
Tramo de Prueba en capa de rodadura
Para el refuerzo del firme existente en la carretera gipuzkoana GI-3610 de Zizurkil a
Andoain por Aduna, estaba previsto la utilización de una mezcla convencional de tipo D-12
con árido ofítico.
Gracias a la colaboración de la Diputación Foral de Gipuzkoa, se realizó un tramo de prueba
en dicha carretera, en la que se sustituyó la mezcla convencional por una fabricada con
escorias en una longitud aproximada de unos 500 m.
Después de haber obtenido la fórmula de trabajo en el laboratorio con estas escorias,
hicieron falta dos pruebas a escala real en la planta que realizó la prueba para ajustar lo
dosificado a lo deseado.
La dificultad de dicho ajuste en planta, estribó en que tras los estudios en laboratorio se
consideró necesario apuntar una cantidad de arena machacada.
La dosificación ponderal de las dos arenas se realizó desde las tolvas en frío, ya que una vez
que éstas entran en el tambor-secador sólo se puede dosificar en caliente el tamaño 0-6,
siendo éste mezcla de las dos.
La fórmula de trabajo de partida fue la siguiente:
Tamaño 0-6 _________________________ 64,2 % (48 % Escoria + 16,2 % Arena)
Tamaño 6-12 ________________________ 20,1 % (Escoria)
Tamaño 12-18 _______________________ 11,1 % (Escoria)
Filler _______________________________ 4,6 % (Cemento)
Betún s/a ____________________________ 5,38 %
La falta de finos (inferiores a 2 mm.) en la arena fue la razón por la que parte de ésta fue
sustituida por una ofita, (usada habitualmente en Gipuzkoa). De esta manera fue posible
subir la curva granulométrica en la zona de finos cerrando la mezcla. El betún utilizado fue
uno convencional, sin ningún tipo de aditivos, (B 60/70).
Lugar de realización de la prueba
La prueba se realizó los días 6 y 12 de febrero de 1998 y se tomaron muestras (3 cada día)
de la mezcla utilizada.
105
Libro Blanco. Escorias de acería
Ensayos de control de calidad realizados
Con las muestras de aglomerado asfáltico recogidas, se realizaron probetas para ser
ensayadas según el método Marshall, realizándose adicionalmente ensayos de InmersiónCompresión.
A continuación se recogen algunos de los datos más significativos obtenidos:
Marshall
Estabilidad
Deformación
Densidad
Huecos mezcla
Huecos áridos
Huecos rellenos
Tª ambiente
Tª Camión
Tª Extendido
% b. s/a
% b s/m
Unidad
kg.
mm.
kg/dm3
%
%
%
ºC
ºC
ºC
%
%
M1
1606
2,6
2,879
6,21
20,32
69,39
12
260
204
5,34
5,07
Día 6
M2
1335
3,8
2,883
6,09
20,21
69,87
12
157
138
5,34
5,07
M3
1790
3,9
2,959
3,52
18,14
80,59
12
155
138
5,39
5,11
M4
1599
3
2,878
5,45
20,69
73,66
15
183
159
5,8
5,48
Día 12
M5
1709
2,9
2,888
5,35
20,32
73,68
17
179
153
5,67
5,37
M6
1639
3,6
2,880
5,66
20,52
72,4
19
183
155
5,64
5,34
Tabla 73: Características Marshall de las muestras obtenidas durante el extendido
106
Anexo IV
Las granulometrías de los áridos extraídos fueron las siguientes:
% Pasa
Tamiz (mm.)
25
20
12,5
10
5
2,5
0,63
0,32
0,16
0,08
M1
100
100
91,6
88,2
73,7
44,8
17,4
11,6
8,5
6,2
M2
100
100
89,6
84,9
73,5
44,9
17,8
12,4
9,7
7,1
M3
100
100
84,5
80,5
67,9
43,9
19,3
13,2
9,9
6,4
M4
100
100
90,3
82,7
75,1
46,5
15,2
9,3
7,2
5,8
M5
100
100
85,7
82
72,9
44,6
15,1
9,4
6,9
4,7
M6
100
100
87,1
82,8
73,7
46,3
16,9
10,9
8,3
6,2
D-12
100
100
80-95
72-87
50-65
35-50
18-30
13-23
7-15
4-8
Tabla 74: Granulometría de extracción de áridos
De dos muestras de las anteriores se realizó el ensayo Inmersión-Compresión, obteniéndose
los siguientes valores:
Resistencia en seco (kg/cm2 )
Resistencia en húmedo (kg/cm2 )
Resistencia Conservada (%) Inmersión-Compresión
M2
78,43
71,025
90,55
M6
88,6
77,53
87,5
Tabla 75: Inmersión-Compresión de muestras tomadas durante el extendido
A las dos semanas de haber asfaltado el tramo, se extrajeron 10 testigos a lo largo del
mismo, de los cuales se midieron espesores, densidades, porcentaje de compatación y grado
de adherencia.
A las dos semanas de haber asfaltado el tramo, se extrajeron 10 testigos a lo largo del
mismo, de los cuales se midieron espesores, densidades, porcentaje de compactación y
grado de adherencia.
Testigo nº
1-V
2-V
3-V
4-V
5-V
1-B
2-B
3-B
4-B
5-B
Media
Espesor
7,9
7,2
4,1
6,1
4,4
6,9
4,7
5,4
4,4
4,8
5,59
Densidad
2,872
2,806
2,887
2,842
2,882
2,856
2,880
2,842
2,843
2,84
2,855
% Compactación
99,4
97
99,8
98,2
99,6
98,7
99,5
98,2
98,2
98,1
98,67
Adherencia
Buena
Buena
Buena
Buena
Regular
Buena
Buena
Buena
Buena
Buena
--------
Dirección
Vitoria
Vitoria
Vitoria
Vitoria
Vitoria
Bilbao
Bilbao
Bilbao
Bilbao
Bilbao
---------
Tabla 76: Testigos extraidos del tramo experimental de prueba
ENSAYOS DE EVALUACIÓN DEL TRAMO DE PRUEBA
Posteriormente al extendido y desarrollo de los ensayos de control de calidad del
aglomerado asfáltico con escorias, se han realizado diversos ensayos de auscultación,
evaluación y seguimiento del firme en ambos sentidos del tramo de prueba. El principal
107
Libro Blanco. Escorias de acería
objetivo de dicho control, es el de poder obtener conclusiones definitivas sobre la
posibilidad de su uso a largo plazo, en situaciones climáticas y de tráfico semejantes a las
que pudiera estar expuesto este material en el futuro.
Dichos trabajos se han realizado dentro del plazo de tiempo comprendido entre el 02.03.98
y 10.12.98.
Equipamiento de control utilizado
Perfilómetro láser para determinación del índice de regularidad internacional IRI
Este equipo mide el perfil longitudinal de la carretera mediante dispositivos láser situados
en una barra frontal, circulando a cualquier velocidad entre 40 y 120 km/h. Con esta
información se puede calcular posteriormente cualquier índice de regularidad como el IRI,
ARS, Viágrafo, etc.
Durante la toma de datos se almacena la información del perfil longitudinal medido por
cada uno de los sensores láser, la información de los 3 acelerómetros y la información del
giróscopo. Del proceso de esta información obtenemos:
-
Regularidad superficial del firme, expresada mediante el IRI.
Pendiente longitudinal.
Peraltes.
Radios de curvatura.
Círculo de Arena (norma NLT-335/87)
Ensayo que sirve para determinar de forma cuantitativa la textura superficial de un
pavimento, mediante el extendido de una arena normalizada. El procedimiento consiste en
extender un volumen determinado de arena sobre la superficie del pavimento mediante un
dispositivo adecuado y en medir posteriormente su diámetro. Este diámetro guarda relación
con la profundidad media de la rugosidad o textura del pavimento.
Péndulo TRRL (norma NLT-175/88)
Este ensayo sirve para la determinación del coeficiente de resistencia al deslizamiento
(C.R.D.) que mantiene una correlación con el coeficiente físico de rozamiento del
pavimento. El ensayo consiste en medir la pérdida de energía de un péndulo de
características normalizadas provisto en su extremo de una zapata de goma que al rozar
sobre la superficie del pavimento valora sus características antideslizantes.
Texturómetro Láser
También denominado Mini Texturómetro (MTM), sirve también para determinar la textura
del pavimento. El equipo, que se transporta manualmente, tiene un rango de medida de
profundidad de 20 mm. con una resolución de 0,01 mm. y realiza un lectura cada 10 m.
indicando en un registro de papel los valores resumen cada 50 m.
108
Anexo IV
Medidas de regularidad superficial transversal
Estas medidas se han realizado con el equipo electrónico denominado “Dipstick”. Este
equipo es un nivel electrónico o perfilómetro que mide la diferencia de altura existente entre
dos apoyos ubicados a una distancia de 25 cm. Realizando una rotación alternante con cada
uno de los apoyos, se consigue obtener el perfil de regularidad deseado según la longitud
prevista a comprobar.
Fases de auscultación y trabajos realizados
1ª Fase de auscultación inicial (02.03.98)
Los trabajos realizados han sido los siguientes:
-
Inspección visual. Realizada sobre toda la longitud del tramo con aglomerado de
escorias.
-
Índice de regularidad internacional (IRI) con perfilómetro láser. Medición realizada en
toda la longitud del tramo con aglomerado de escorias.
-
Medida de la textura superficial del firme mediante el círculo de arena (norma NLT335/87). Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y
convenientemente referenciados para sucesivas mediciones.
-
Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (norma NLT-175/88).
Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y convenientemente
referenciados para sucesivas mediciones.
-
Medida de la textura superficial mediante texturómetro láser. Medición realizada en
toda la longitud del tramo con aglomerado de escorias.
2ª Fase de auscultación (23.06.98)
Los trabajos de control realizados en esta fase han sido los siguientes:
-
Inspección visual. Realizada sobre toda la longitud del tramo con aglomerado de
escorias
-
Medida de la textura superficial del firme mediante el círculo de arena (norma NLT335/87). Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y
convenientemente referenciados para sucesivas mediciones.
-
Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (norma NLT-175/88).
Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y convenientemente
referenciados para sucesivas mediciones.
3ª Fase de auscultación (06.08.98)
Los trabajos de control realizados en esta fase han sido los siguientes:
109
Libro Blanco. Escorias de acería
-
Inspección visual. Realizada sobre toda la longitud del tramo con aglomerado de
escorias
-
Medida de la textura superficial del firme mediante el círculo de arena (norma NLT335/87). Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y
convenientemente referenciados para sucesivas mediciones.
-
Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (norma NLT-175/88).
Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y convenientemente
referenciados para sucesivas mediciones
4ª fase de auscultación (10.12.98)
Los trabajos realizados han sido los siguientes:
-
Inspección visual. Realizada sobre toda la longitud del tramo con aglomerado de
escorias
-
Índice de regularidad internacional (IRI) con perfilómetro láser. Medición realizada en
toda la longitud del tramo con aglomerado de escorias.
-
Medida de la textura superficial del firme mediante el círculo de arena (norma NLT335/87). Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y
convenientemente referenciados para sucesivas mediciones.
-
Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (norma NLT-175/88).
Medidas realizadas en puntos de referencia previamente señalados y convenientemente
referenciados para sucesivas mediciones.
-
Medida de la textura superficial mediante texturómetro láser. Medición realizada en
toda la longitud del tramo con aglomerado de escorias.
5ª Fase de auscultación (26.01.99)
Los trabajos de control realizados durante esta fase han sido los siguientes:
-
Medida de la regularidad superficial transversal. Estas medidas han sido realizadas en
los puntos de referencia previamente señalados y convenientemente referenciados para
sucesivas mediciones.
RESULTADOS OBTENIDOS
Inspección visual
Al tratarse de un pavimento de aglomerado bituminoso flexible, se ha prestado especial
interés en la comprobación de su aspecto superficial durante el plazo de tiempo previsto en
esta fase de evaluación y seguimiento, comprendido entre el 02.03.98 y 10.12.98
Los aspectos relacionados con los deterioros del pavimento más importantes visualizados
han sido los siguientes:
110
Anexo IV
-
Presencia de deformaciones (hundimientos, roderas, blandones,
deformaciones relacionadas con el proceso de extendido o explotación).
burbujas
-
Roturas del pavimento (fisuras, cuarteos, etc).
-
Desprendimientos de áridos (descarnaduras, áridos pulimentados, baches, etc).
-
Exudaciones de ligante (flujos, ascensión de finos, etc).
y
Las inspecciones visuales realizadas a lo largo del proceso de evaluación de esta fase, han
ofrecido siempre resultados satisfactorios, sin observarse ninguna de las patologías descritas
relacionadas con los apartados anteriores.
Índice de regularidad internacional (IRI) con perfilómetro láser
A continuación se incluyen en este apartado la representación gráfica de los valores del IRI
cada 10 m. y cada 100 m. para cada sentido de circulación y carril en ambas rodadas
derecha e izquierda según se mira en sentido de la marcha. Estos trabajos fueron realizados
en las fechas correspondientes a la inicial (02.03.98) y final (10.12.98) de auscultación.
Como quiera que el origen de ambas mediciones (inicial y final) no han sido exactamente el
mismo y para que los resultados del IRI puedan ser fácilmente comparables, el diagrama del
último control realizado con fecha 10.12.98 se ha corregido su origen de forma que el PK
0+640 de este último se corresponde con el PK 0 del inicial.
111
Libro Blanco. Escorias de acería
Figura 19: Medición realizada con fecha 02.03.98. Sentido San Sebastián (rodadas derecha e izquierda)
112
Anexo IV
Figura 20: Medición realizada con fecha 10.12.98. Sentido San Sebastián (rodadas derecha e izquierda)
113
Libro Blanco. Escorias de acería
Figura 21: Medición realizada con fecha 02.03.98. Sentido Vitoria (rodadas derecha e izquierda)
114
Anexo IV
Figura 22: Medición realizada con fecha 10.12.98. Sentido Vitoria (rodadas derecha e izquierda)
Medida de la textura superficial del firme mediante el círculo de arena (norma NLT335/87)
En el cuadro resumen que se adjunta a continuación se representan los resultados de los
ensayos del círculo de arena realizados en las cuatro fases de auscultación, con indicación
de los puntos de medida y valores de la textura en zona de rodadura exterior y centro carril.
115
Libro Blanco. Escorias de acería
Los ensayos de control de textura en la zona limítrofe a la del aglomerado asfáltico con ofita
se realizaron al comienzo y final de la fase completa de evaluación. Estos ensayos
adicionales de control realizados sobre esta última capa, tenían por objeto el poder comparar
al final de este estudio el comportamiento de ambas capas de rodadura dispuestas con
diferentes tipos de árido (ofita y predominantemente de escoria de horno eléctrico).
Al final de este cuadro resumen se indican los valores medios de textura obtenidos al
principio y final toda la fase de evaluación, durante el periodo de tiempo comprendido entre
el 02.03.98 y 10.12.98.
ESCORIA
OFITA
ESCORIA
CIRCULO DE ARENA (Valores en mm)
1ª Auscultación
2ª Auscultación
3ª Auscultación
4ª Auscultación
02/03/98
23/06/98
06/08/98
10/12/98
Punto
nº
Rodada Centro Rodada Centro Rodada Centro Rodada Centro
exterior carril exterior carril exterior carril exterior carril
1
0,70
---0,62
---0,44
---0,58
---2
---0,58
---0,48
---0,44
---0,50
3
0,46
---0,42
---0,46
---0,46
---4
---0,70
---0,62
---0,44
---0,58
5
0,54
---0,49
---0,39
---0,50
---6
---0,58
---0,66
---0,46
---0,62
7
0,58
---0,69
---0,44
---0,58
---8
---0,64
---0,64
---0,42
---0,62
9
0,60
---0,66
---0,44
---0,64
---10
---0,64
---------------0,58
11
0,70
---------------0,70
---12
---0,46
---------------0,54
13
0,56
---------------0,54
---14
---0,34
---------------0,42
15
0,42
---------------0,42
---16
---0,46
---------------0,46
17
0,66
---------------0,70
---18
---0,54
---0,49
---0,39
---0,54
19
0,58
---0,48
---0,44
---0,54
---20
---0,50
---0,48
---0,46
---0,50
21
0,58
---0,48
---0,53
---0,54
---22
---0,52
---0,47
---0,57
---0,50
23
0,58
---0,60
---0,57
---0,50
---24
---0,46
---0,55
---0,50
---0,46
25
0,54
---**
---0,44
---0,54
---26
---0,54
---**
---**
---0,54
27
0,56
---**
---**
---0,58
---Valor
medio
Valor
medio
escoria 0,567
escoria 0,543
Valor medio Ofita
Valor medio Ofita
0,530
0,545
(**) Problemas de exceso de tráfico.
Tabla 77: Valores obtenidos en el ensayo del Círculo de Arena
116
Anexo IV
Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (norma NLT-175/88)
En el cuadro resumen que se acompaña a continuación, se representan los resultados del
coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL obtenidos en las cuatro
fases de auscultación, con indicación de los puntos de medida y valores del rozamiento en
zona de rodadura exterior y centro carril. Los ensayos de control del coeficiente de
rozamiento en la zona limítrofe de la capa de aglomerado asfáltico con ofita se realizaron al
comienzo y final de la fase completa de evaluación.
Al final de esta tabla se indican los valores medios del coeficiente de resistencia al
deslizamiento obtenidos en las diferentes fases de evaluación, durante el periodo de tiempo
comprendido entre el 02.03.98 y 10.12.98 en las diferentes capas de aglomerado bituminoso
(con árido ofítico y predominantemente de escoria de horno eléctrico).
ESCORIA
OFITA
ESCORIA
Punto nº
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO (C.R.D.)
Tª 19º
Tª 23º
Tª 28º
Tª 13º
1ª Auscultación
2ª Auscultación
3ª Auscultación
4ª Auscultación
02/03/98
23/06/98
06/08/98
10/12/98
Rodada
Centro
Rodada
Centro
Rodada
Centro
Rodada
Centro
exterior
carril
exterior
carril
exterior
carril
exterior
carril
0,72
0,69
0,69
**
0,68
**
0,73
0,70
0,64
0,66
0,68
**
0,67
0,67
0,65
0,79
0,60
0,65
0,67
0,66
0,64
0,64
0,76
0,80
0,62
0,60
0,65
0,63
0,63
0,62
0,77
0,82
0,62
0,63
0,67
0,66
0,67
0,66
0,82
0,85
0,63
0,61
0,66
0,65
0,65
0,64
0,79
0,80
0,62
0,65
0,66
0,63
0,67
0,64
0,84
0,81
0,65
0,65
0,65
0,66
0,65
0,65
0,79
0,80
0,70
0,69
0,66
0,65
0,66
0,66
0,78
0,79
0,70
0,69
------------0,75
0,77
0,65
0,67
------------0,75
0,78
0,64
0,62
------------0,79
0,73
0,59
0,61
------------0,78
0,80
0,56
0,62
------------0,82
0,77
0,65
0,66
------------0,77
0,75
0,63
0,67
------------0,79
0,76
0,62
0,62
------------0,78
0,75
0,60
0,62
0,62
0,61
0,64
0,62
0,80
0,84
0,65
0,65
0,65
0,64
0,64
0,63
0,75
0,80
0,66
0,67
*
*
0,66
0,65
0,77
0,75
0,60
0,63
0,62
0,62
0,65
0,62
0,78
0,80
0,66
0,66
0,67
0,67
0,66
0,64
0,80
0,77
0,59
0,61
0,63
0,62
0,65
0,64
0,80
0,83
0,65
0,66
0,66
0,66
0,68
0,66
0,77
0,81
0,62
0,64
**
**
0,66
0,63
0,75
0,76
0,56
0,58
**
**
**
**
0,79
0,80
0,68
0,71
**
**
**
**
0,75
0,80
Valor medio escoria 0,64
Valor medio Ofita 0,64
(*) Referencia imposible de localizar.
(**) Problemas de exceso de tráfico.
Valor medio escoria 0,65
Valor medio escoria 0,65
Tabla 78: Valores obtenidos con el péndulo TRRL
117
Valor medio escoria 0,78
Valor medio Ofita 0,77
Libro Blanco. Escorias de acería
Medida de la textura superficial mediante texturómetro láser
En este Apartado se representan los valores de textura obtenidos en los controles realizados
al principio y final de todo el periodo de evaluación controlado (02.03.98 al l0.12.98). Los
resultados vienen señalados por cada 10 m. de recorrido en cada carril de dirección (San
Sebastián-Vitoria), así como los valores medios por cada 50 m. de recorrido.
DIRECCIÓN ALAVA:
Aglomerado con escoria
Medida
Medida
02/03/98
10/12/98
PK
PK
Textura mm y Textura mm y
Valor medio
Valor medio
0+310
0,42
0,35
0+10
0+320
0,42
0,33
0+20
0,40
0,33
0+330
0,36
0,33
0+30
0+340
0,39
0,32
0+40
0+350
0,39
0,32
0+50
0+360
0,39
0,33
0+60
0+370
0,32
0,38
0+70
0,28
0,33
0+380
0,29
0,33
0+80
0+390
0,21
0,26
0+90
0+400
0,22
0,35
0+100
0+410
0,30
0,34
0+110
0+420
0,27
0,38
0+120
0,29
0+430
0,36
0,26
0,40
0+130
0+440
0,28
0,33
0+140
0+450
0,33
0,37
0+150
0+460
0,26
0,40
0+160
0+470
0,38
0,26
0+170
0,30
0,30
0+480
0,35
0,28
0+180
0+490
0,28
0,30
0+190
0+500
0,29
0,24
0+200
0+510
0,29
0,30
0+210
0+520
0,26
0,28
0+220
0,33
0,28
0+530
0,30
0,25
0+230
0+540
0,40
0,29
0+240
0+550
0,39
0,28
0+250
0+560
0,30
0,31
0+260
0+570
0,35
0,28
0+270
0,28
0+580
0,27
0,21
0,24
0+280
0+590
0,28
0,25
0+290
0+600
0,26
0,28
0+300
Valor medio de las medidas en la escoria 02/03/98: 0,29
Valor medio de las medidas en la escoria 10/12/98: 0,31
Medida
02/03/98
Textura mm y
Valor medio
0,21
0,24
0,25
0,26
0,27
0,29
0,26
0,19
0,25
0,28
0,25
0,27
0,26
0,22
0,26
0,32
0,31
0,18
0,25
0,26
0,28
0,34
0,24
0,33
0,29
0,29
0,25
0,32
0,18
0,18
0,25
0,31
0,32
0,36
0,41
0,28
Medida
10/12/98
Textura mm y
Valor medio
0,28
0,24
0,27
0,28
0,26
0,27
0,28
0,26
0,28
0,28
0,23
0,32
0,29
0,44
0,36
0,37
0,37
0,32
0,28
0,38
0,30
0,27
0,31
0,26
0,35
0,27
0,31
0,40
0,27
0,27
-------
-------
Tabla 79: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección Alava). Aglomerado con escoria
118
Anexo IV
DIRECCIÓN ALAVA:
Aglomerado con ofita
Medida
Medida
02/03/98
10/12/98
PK
Textura mm y Textura mm y
Valor medio
Valor medio
0,30
0,35
0+610
0,40
0,29
0+620
0,38
0,36
0,45
0,29
0+630
0,40
0,37
0+640
0,36
0,48
0+650
Valor medio de las medidas en la ofita
02/03/98: 0,36 mm
Valor medio de las medidas en la ofita
10/12/98: 0,38 mm
Tabla 80: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección Alava). Aglomerado con ofita
DIRECCIÓN SAN SEBASTIÁN:
Aglomerado con escoria
Medida
Medida 10/12/98
02/03/98
PK
Textura mm y
PK
Textura mm y
Valor medio
Valor medio
0+60
0,30
0,50
0+360
0+70
0,34
0,34
0+370
0+80
0,39
0,38
0,33
0,35
0+380
0+90
0,40
0,24
0+390
0+100
0,48
0,33
0+400
0+110
0,36
0,28
0+410
0+120
0,33
0,34
0+420
0,27
0,30
0+130
0,21
0,29
0+430
0+140
0,23
0,25
0+440
0+150
0,25
0,34
0+450
0+160
0,21
0,27
0+460
0+170
0,31
0,37
0+470
0,27
0,31
0+180
0,26
0,38
0+480
0+190
0,30
0,35
0+490
0+200
0,26
0,26
0+500
0+210
0,23
0,42
0+510
0+220
0,33
0,35
0+520
0+230
0,29
0,29
0,34
0,37
0+530
0+240
0,27
0,30
0+540
0+250
0,33
0,41
0+550
0+260
0,30
0,32
0+560
0+270
0,28
0,38
0+570
0,30
0,34
0+280
0,33
0,37
0+580
0+290
0,33
0,33
0+590
0+300
0,27
0,28
0+600
0+310
0,28
0,31
0+610
0+320
0,32
0,28
0+620
0+330
0,29
0,29
0,36
0,33
0+630
0+340
0,32
0,33
0+640
0+350
0,26
0,36
Valor medio de las medidas en la escoria 02/03/98: 0,28
Valor medio de las medidas en la escoria 10/12/98: 0,32
Medida
02/03/98
Textura mm y
Valor medio
0,33
0,26
0,25
0,26
0,25
0,23
0,27
0,24
0,26
0,25
0,28
0,26
0,22
0,25
0,28
0,33
0,26
0,33
0,30
0,34
0,30
0,28
0,25
0,22
0,27
0,19
0,24
0,27
0,26
0,21
0,18
0,24
0,29
0,25
0,24
Medida 10/12/98
Textura mm y
Valor medio
0,26
0,43
0,25
0,29
0,36
0,32
0,33
0,27
0,31
0,30
0,37
0,32
0,29
0,34
0,33
0,20
0,26
0,25
0,25
0,25
0,32
0,30
0,36
0,33
0,33
-------
0,32
0,30
0,33
0,24
0,33
-------
Tabla 81: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección San Sebastián). Aglomerado con
escoria.
119
Libro Blanco. Escorias de acería
DIRECCIÓN SAN SEBASTIÁN:
Aglomerado con ofita
Medida
Medida
02/03/98
10/12/98
PK
Textura mm y Textura mm y
Valor medio
Valor medio
0,37
0,41
0+10
0,33
0,37
0+20
0,40
0,46
0,43
0,41
0+30
0,40
0,67
0+40
0,47
0,45
0+50
Valor medio de las medidas en la ofita
02/03/98: 0,46 mm
Valor medio de las medidas en la ofita
10/12/98: 0,40 mm
Tabla 82: Valores obtenidos con el texturómetro láser (Dirección San Sebastián). Aglomerado con ofita
Medidas de regularidad superficial transversal
A continuación se representan los puntos más representativos de las medidas realizadas,
tanto del tramo realizado con escorias como del tramo realizado con ofita.
Punto nº 1
Punto nº 3
Punto nº 18
Punto nº 20
Escoria-dirección Vitoria
Escoria-dirección Vitoria
Escoria-dirección SS
Escoria-dirección SS
Distancia en orCota (mm)
Distancia (m) Cota (mm)
Distancia (m) Cota (mm)
Distancia (m) Cota (mm)
0
0
0
0
0
0
0
0
0,25
-7,9
0,25
-10,1
0,25
13,9
0,25
8,4
0,5
-15,2
0,5
-20,3
0,5
22,3
0,5
15,7
0,75
-23,3
0,75
-31,8
0,75
30,3
0,75
23,1
1
-30,6
1
-41,9
1
38,4
1
33,4
1,25
-39
1,25
-50,4
1,25
46,4
1,25
40,7
1,5
-47,2
1,5
-58,8
1,5
54,3
1,5
50,8
1,75
-54,9
1,75
-66,9
1,75
62
1,75
56,5
2
-61,7
2
-74,5
2
69,1
2
63,3
2,25
-68,4
2,25
-83,1
2,25
74,3
2,25
68,4
2,5
-74,7
2,5
-93,3
2,5
79,2
2,5
72,9
2,75
-83,7
2,75
-105,1
2,75
84,5
2,75
75,8
3
-92,3
3
-115,4
3
89,7
3
80,3
3,25
-102,9
3,25
-125,1
3,25
87,5
3,25
84,8
3,5
-118,7
3,5
-135,2
3,5
87,5
3,75
-131,4
4
-147,8
Tabla 83: Resultados de las medidas de regularidad superficial transversal sobre el tramo de escorias
120
Anexo IV
Punto nº 31
Punto nº 35
Ofita-dirección Vitoria
Ofita-dirección SS
Distancia (m) Cota (mm)
Distancia (m) Cota (mm)
0
0
0
0
0,25
14,8
0,25
8,1
0,5
26,4
0,5
15,5
0,75
35,1
0,75
23,5
1
43,1
1
32,5
1,25
51,2
1,25
42
1,5
58
1,5
52
1,75
64,4
1,75
61,6
2
70,1
2
71,1
2,25
74,3
2,25
79,6
2,5
78,6
2,5
87,8
2,75
83,3
2,75
95,3
3
86,9
3
100,2
3,25
84,1
3,25
100,2
3,5
77,5
Tabla 84: Resultados de las medidas de regularidad superficial transversal sobre el tramo con ofita
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0
-20
-40
Cota (mm)
-60
-80
-100
-120
-140
-160
Distancia de l origen (m)
Figura 23: Punto nº 1 Escoria-dirección Vitoria
121
3,5
4
Libro Blanco. Escorias de acería
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0
-20
-40
Cota (mm)
-60
-80
-100
-120
-140
Distancia del origen (m)
Figura 24: Punto nº 3 Escoria-dirección Vitoria
90
80
70
Cota (mm)
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Distancia del origen (m)
Figura 25: Punto nº 18 Escoria-dirección SS
122
3
3,5
Anexo IV
90
80
70
Cota (mm)
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Distancia del origen (m)
Figura 26: Punto nº 20 Escoria-dirección SS
90
80
70
Cota (mm)
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Distancia del origen (m)
Figura 27: Punto nº 31 Ofita-dirección Vitoria
123
3
3,5
Libro Blanco. Escorias de acería
100
90
80
70
Cota (mm)
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Distancia en origen (m)
Figura 28: Punto nº 35 Ofita-dirección SS
COMENTARIOS A LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Inspección visual
Como ya se ha señalado, las inspecciones visuales realizadas a lo largo del proceso de
evaluación de esta fase han ofrecido siempre resultados satisfactorios, sin observarse
ninguna de las patologías que puedan tener relación con la presencia de deformaciones,
roturas del pavimento, desprendimientos de áridos, exudaciones de ligante, etc.
Índice de regularidad internacional (IRI) con perfilómetro láser
Se define el IRI en un punto determinado de una carretera, como el cociente entre el
desplazamiento relativo acumulado por la suspensión de un vehículo tipo y la distancia
recorrida por dicho vehículo. Se expresa en milímetros por metro o en metros por kilómetro.
Valores del IRI de 0 indican perfección absoluta y a partir de 4 se puede considerar que se
presentan pequeños defectos superficiales.
Todos los valores promedio obtenidos (Figura 19 a Figura 22) son inferiores a 4,
predominando claramente los valores del orden de 2 a 3 (valores que suelen corresponder
con pavimentos nuevos). Las pequeñas variaciones de los valores promedio obtenidas
correlacionando ambas mediciones, hay que interpretarlas como desviaciones debidas a
diferencias de lectura motivadas por diferente paso por cada rodada de carril.
Medida de la textura superficial del firme mediante el círculo de arena (norma NLT335/87)
Resulta ser un ensayo estimativo puntual de la macrotextura del pavimento, sirve para
evaluar la profundidad media de los huecos rellenos por la arena en la superficie de un
pavimento, así como para evaluar el previsible impacto sonoro que se puede generar en el
124
Anexo IV
ambiente por la circulación de vehículos; valores inferiores a 0,5 indican un impacto sonoro
comprendido entre 70 y 75 db para un vehículo ligero circulando a 90 km/h a una distancia
de 7,5 m.
Su utilización más práctica en nuestro caso resulta ser como elemento comparativo de
control para sucesivos ensayos a largo plazo.
Los resultados obtenidos, indican que los valores medios de profundidad media de la textura
superficial prácticamente no han sufrido variación, tanto para la capa de aglomerado con
árido ofítico como para la de aglomerado bituminoso con árido predominantemente
compuesto por escoria de horno eléctrico.
Escoria
Ofita
Auscultación 02.03.98
Valor medio (mm)
0,567
0,530
Auscultación 10.12.98
Valor medio (mm)
0,543
0,545
Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL. (norma NLT-175/88)
Este ensayo tiene por objeto obtener el coeficiente de resistencia al deslizamiento (C.R.D.)
de un pavimento, que mantiene una correlación con el coeficiente físico de rozamiento y por
lo tanto con los valores característicos antideslizantes de la superficie del mismo.
Sirve como elemento comparativo de sucesivas mediciones de control a largo plazo y su
variación se debe a los cambios en las propiedades de la superficie originados por el tráfico
y los agentes metereológicos y sobre todo del pulido de los áridos del pavimento por el
rozamiento calzada-neumático. Los resultados del coeficiente de rozamiento son
directamente proporcionales a los valores obtenidos (a menor lectura, menor coeficiente de
rozamiento).
Como valor mínimo de este coeficiente para autopista y otras carreteras de alta velocidad, se
considera no debe ser inferior a 0.45-0,50. Valor prácticamente superado en todas las
mediciones iniciales realizadas.
Los valores del coeficiente de resistencia al deslizamiento (C.R.D.) obtenidos a lo largo del
periodo de evaluación para ambas capas de aglomerado bituminoso (con árido ofítico y
predominantemente de escoria), indican como es normal un ligero aumento de este
coeficiente. Esta variación puede guardar relación, por un lado con la disminución de la
temperatura (en invierno este coeficiente suele ser algo superior al del verano) y por otro
con la presencia de ligeros desgastes de la capa superior de aglomerado que envuelven a los
áridos que al dejar parte de su superficie expuesta al tráfico da lugar a un incremento de este
valor.
Escoria
Ofita
Auscultación 02.03.98
Valor medio (mm)
0,64
0,64
Auscultación 10.12.98
Valor medio (mm)
0,78
0,77
125
Libro Blanco. Escorias de acería
Medida de la textura superficial mediante texturómetro láser
Este ensayo ofrece resultados equivalentes a los del círculo de arena, pero con una mayor
precisión de medida, sirviendo los resultados como un método indirecto de evaluación del
impacto sonoro. El funcionamiento básico de este aparato es mediante un rayo láser emitido
que toca la superficie del pavimento y se refleja en un potenciómetro óptico. En función de
la posición del punto iluminado se deduce la altura del punto de reflexión.
Los resultados obtenidos durante la fase evaluada (02.03.98 al 10.12.98) para las diferentes
capas de aglomerado con árido ofítico y predominantemente de escoria de horno eléctrico,
(dirección Alava y San Sebastián) no ofrecen variaciones significativas.
DIRECCIÓN ALAVA
Escoria
Ofita
Auscultación 02.03.98
Valor medio (mm)
0,29
0,36
Auscultación 10.12.98
Valor medio (mm)
0,31
0,38
DIRECCIÓN SAN SEBASTIÁN
Escoria
Ofita
Auscultación 02.03.98
Valor medio (mm)
0,28
0,46
Auscultación 10.12.98
Valor medio (mm)
0,32
0,40
La diferencia de resultados entre la capa de escoria y ofita, podría guardar relación con el
aspecto más anguloso de este último material que daría lugar a incrementos de lectura.
Medidas de regularidad superficial transversal
En las figuras 23 a 28 se representa en abscisas la longitud del tramo medido en metros y en
ordenadas la diferencia de cota con relación al origen de la medida. Todas las mediciones
tienen como origen la zona del arcén (pintura de señalización del mismo), según sea la
dirección en sentido Vitoria o San Sebastián.
Para comprobar la regularidad superficial del perfil transversal, se representa la línea
continua, que define el perfil general de la carretera, desde el arcén hasta la mediana. Si esta
línea no tienen inflexiones de consideración en las zonas correspondientes a las previsibles
de rodada de circulación de camiones (distancias del perfil del tramo situadas
aproximadamente a la distancia de 1 m y 3 m), puede decirse que la regularidad es correcta.
En general, los resultados son correctos, dado que las líneas continuas del perfil son
homogéneas en su pendiente.
126
Anexo IV
CONCLUSIONES
A la vista de los resultados obtenidos en esta fase de evaluación del tramo de prueba de la
capa de rodadura de aglomerado asfáltico con escorias de horno eléctrico en la carretera GI3610 en Zizurkil (Gipuzkoa) durante el periodo de tiempo comprendido entre el 02.03.98 y
10.12.98 se puede señalar que este material utilizado como árido de sustitución de áridos
convencionales para aglomerado asfáltico con un proporción del 16,2% de arena ofítica,
ofrece a la realización de este informe unos resultados que hacen por el momento su
utilización viable y equiparables a las del árido convencional ofítico.
No obstante, se deberán seguir realizando ensayos de evaluación más dilatados en el tiempo,
con el fin de comprobar que estos resultados se mantienen o mejoran a largo plazo.
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