1. 4. Pregătirea deşeurilor feroase
O cantitate redusă de deşeuri feroase îndeplineşte normele de calitate
(compoziţie chimică şi stare fizică) impuse de reintroducerea în circuitul de
valorificare la elaborarea oţelurilor. Majoritatea deşeurilor, în special cele vechi,
necesită operaţii de pregătire. Acestea se realizează la producător, la consumator
sau în unităţi autonome, amplasate în locaţii determinate de condiţiile de transport,
depozitare sau utilizare. Pregătirea deşeurilor este hotărâtoare pentru eficienţa
procesului de valorificare şi de aceea acest proces poate fi comparat, din punct de
vedere al importanţei şi rolului, cu procesul de preparare (îmbogăţire) a minereurilor.
Pregătirea deşeurilor reprezintă ansamblul proceselor şi operaţiilor
tehnologice prin care acestea sunt procesate pentru a fi aduse la condiţiile de calitate
cerute de utilizator.
Alegerea operaţiilor de preparare este determinată de provenienţa
(componenţa, calitatea etc.) şi destinaţia deşeurilor (tipul oţelului la elaborarea căruia
sunt folosite, agregatul de elaborare etc.).
Pregătirea deşeurilor cuprinde două etape:
- prelucrarea primară;
- prelucrarea secundară.
Operaţiile de prelucrare primară la care sunt supuse deşeurile metalice
constau în:
● detectarea contaminării radioactive;
● controlul pirotehnic;
● sortarea în funcţie de proprietăţile fizice;
● selectarea în funcţie de proprietăţile chimice;
● pregătirea dimensională.
Operaţiile de prelucrare secundară constau în:
● purificarea prin metode chimice, termice sau altele în scopul reducerii
conţinutului de elemente dăunătoare şi recuperarea elementelor utile.
1

2. Operaţiile de pregătire a deşeurilor pot avea loc la temperatură ambiantă, (de
exemplu cele fizice de fragmentare mecanică, dezasamblare, etc.) sau la temperaturi
ridicate (unele metode chimice de purificare prin clorurare, metode electrochimice
sau pirometalurgice cu topiri selective etc.) (fig.12).
Fig.12. Ordonarea operaţiilor de pregătire a deşeurilor feroase conform proiectului
japonez "Shinseiko" la care Usinor Sacilor a fost partener
4.1. Operaţiile de prelucrare primară la care sunt supuse deşeurile metalice
Detectarea contaminării radioactive. Necesitatea parcurgerii acestei etape
în fluxul operaţiilor de pregătire rezultă din faptul că riscul contaminării radioactive a
deşeurilor metalice care provin din diverse surse creşte în fiecare an, fig.13.
2

3. Fig.13. Evoluţia frecvenţei contaminărilor radioactive în deşeurile metalice [99]
Una din metodele propuse pentru realizarea acestui control a fost
experimentată la Thyssen Stahl–Sonnenberg şi apoi extinsă în toate unităţile
siderurgice din Uniunea Europeană. Ea presupune controlul încărcăturilor aflate în
mijloacele de transport, fie static (când vehiculele încărcate cu deşeuri sunt oprite),
fie dinamic (când mijloacele de transport auto sau CF se deplasează lent) cu ajutorul
unor porţi destinate detectării contaminării radioactive, fig.14. Metoda dinamică
permite depistarea amplasamentului sursei radioactive de-a lungul axei longitudinale
a vehiculului.
În scopul detectării deşeurilor care pot prezenta pericol de explozie, deşeurile
metalice sunt supuse controlului pirotehnic. acesta se efectuează de către
controlorii pirotehnici. Se analizează deşeurile provenite din muniţii (proiectile, mine,
grenade, etc. care trebuie să fie fără focoase), schije, ţevi de armament, tancuri.
Pericol de explozie prezintă şi unele piese, componente, articole de consum care pot
avea în interior diferite lichide: recipiente, robinete, piese închise tip vană, ţevi cu
capete turtite, cutii, butoaie, baloane, corpuri masive metalurgice (scursuri, etc.).
3

4. Fig.14. Porţi pentru detectarea contaminării radioactive
a deşeurilor la Thyssen Stahl–Sonnenberg
După examinarea în scopul detectării contaminării radioactive şi controlul
pirotehnic, deşeurile metalice şi fierul vechi sunt supuse operaţiei de sortare.
Sortarea se poate realiza în funcţie de:
- caracteristicile chimice;
- caracteristicile fizico-mecanice.
.
Problemele cele mai dificile la sortarea în funcţie de proprietăţile chimice le
pun deşeurile feroase impurificate cu metale neferoase, impurităţi nemetalice,
explozibili, acoperiri, separarea fontei de oţeluri etc.
După separarea deşeurilor metalice de cele nemetalice, sortarea are în
vedere separarea deşeurilor feroase de fracţiile (sau componenţii) neferoase. În
următoarea etapă, deşeurile feroase sunt sortate în deşeuri nealiate, aliate şi
dubioase.
4

5. Operaţiile de sortare după compoziţia chimică diferă funcţie de sursa de
provenienţă a deşeului. Dacă sunt depozitate corespunzător, deşeurile proprii
(interne), colectate la locul de formare, nu necesită sortare. Cele din industria
prelucrătoare (deşeuri de uzinare) sunt livrate sortate (nealiate şi aliate, pe mărci de
oţeluri), dar uneori pot fi amestecate. În acest ultim caz, sortarea este greu de
realizat sau imposibilă, elementele de aliere se pierd sau trebuie eliminate prin
procese metalurgice suplimentare, dacă oţelurile care trebuie elaborate nu le au în
compoziţie.
Operaţiunile de sortare se realizează de către operatori calificaţi, pe baza
observaţiilor vizuale sau prin utilizarea unei aparaturi adecvate.
Selectarea după caracteristicile fizico-mecanice are în vedere culoarea,
greutatea, duritatea, sunetul, aspectul spărturii. Sortarea poate avea în vedere şi
aspectul exterior, forma şi provenienţa piesei.
După greutate, deşeurile feroase se pot sorta în:
- fier vechi greu, destinat tăierii (cu flacără sau cu foarfecă);
- fier vechi uşor pentru presare, balotare;
- strunjituri şi ştanţaturi pentru mărunţire, brichetare.
Sortarea deşeurilor se poate realiza mai uşor, după fragmentarea deşeurilor
mixte pe utilaje de mărunţire (shreddere) cu mijloace performante automatizate.
O astfel de soluţie este propusă de Japonia prin proiectul Shinseiko, fig.15.
5

6. componente motor electric bucăţi de deşeuri
Fig.15. Sistem automatizat de recunoaştere şi sortare a deşeurilor mixte
Deşeurile mărunţite, transportate pe o bandă, sunt inspectate cu ajutorul unei
camere video, la trecerea printr-o zonă puternic iluminată. Imaginea preluată şi
transmisă de aceasta este analizată pe baza culorilor. Rezultatele analizei determină
funcţionarea într-un sens sau altul a unui mecanism simplu de sortare. Rezultatele
testelor experimentale efectuate pe deşeuri mărunţite provenite dintr-un motor
electric au demonstrat eficienţa sistemului prin randamentul de separare a bucăţilor
bogate în Cu (cu o culoare roşiatică diferită de cea a bucăţilor metalice feroase) care
poate atinge maximul, tinzând spre 100%.
În multe cazuri, gabaritul şi alcătuirea sub care se prezintă deşeurile, impun ca
primă operaţie dezmembrarea. Operaţia se poate realiza manual (cu productivitate
mică), prin tăiere sau spargere.
După dezmembrare, sortare şi clasare urmează operaţiile de pregătire
propriu-zise a deşeurilor.
4.2. Pregătirea dimensională a deşeurilor metalice (fierului vechi)
Pregătirea dimensională prin tăierea bucăţilor lungi sau plate de deşeuri se
realizează în scopul obţinerii unor dimensiuni care să permită fie manipularea mai
uşoară, fie adaptarea dimensiunilor la necesităţile impuse de utilizarea lor. Tăierea
se poate realiza cu flacără oxi-acetilenică sau cu foarfece.
Tăierea cu flacără oxi-acetilenică este recomandată în cazul deşeurilor de
dimensiuni mari, cu grosimi şi rezistenţe superioare celor admise la tăierea cu
6

7. foarfece ghilotină. Operaţia necesită multă manoperă şi consum mare de oxigen şi
are productivitate redusă (5-8t/an şi schimb).
Tăierea cu foarfece de tip aligator are productivităţi mai ridicate, 30 – 50
t/schimb (în funcţie de utilaj) la o alimentare continuă cu deşeuri de forme regulate
(bare, oţel beton, profiluri uşoare şi mijlocii, ţevi subţiri, etc.) şi lungimi mici, pentru a
putea fi manevrate manual.
Tăierea cu foarfece ghilotină se poate grupa în mai multe clase funcţie de forţa
de tăiere ce variază de la 3000 la 20.000kN. Un inconvenient major al mărunţirii cu
foarfecele ghilotină a fierului vechi uşor, de exemplu cel provenit de la caroseriile
auto, îl reprezintă masa volumetrică scăzută obţinută pentru materialul tocat (800–
900kg/m3). Aceasta se datorează în primul rând masei volumetrice iniţiale a
materialului colectat (400–600kg/m3) şi lăţimii mari de tăiere. Foarfecele ghilotină
modern are posibilitatea precomprimării suplimentare a materialului înainte de tăiere,
reducând până la jumătate lăţimea de tăiere şi obţinându-se astfel un material cu o
masă volumetrică mărită (1.000–1.300kg/m3).
Balotarea deşeurilor uşoare feroase se face cu prese hidraulice, cu forţe de
presare cuprinse între 1.000 şi 16.000kN, cu trepte intermediare de 2.500, 4.000 şi
10.000kN. În general, presele hidraulice sunt prevăzute cu cuve de alimentare. Cu
ajutorul unor pistoane acţionate de pompe hidraulice, materialul uşor este introdus în
cuvă şi comprimat succesiv pe cele trei direcţii până la dimensiunile finite ale
balotului. Aceste prese pot prelucra şi strunjituri lungi, până la 15-18% din masa
materialului pregătit. În acest caz se pot asigura pachete compacte care nu se
desfac la manipulare. Balotarea se poate realiza la rece sau la cald. În cazul balotării
la cald, deşeurile se încălzesc până la 700–8500C, temperaturi la care are loc şi
eliminarea unor componente nedorite precum apa, uleiurile etc.
Pregătirea strunjiturilor cu masă volumică foarte redusă, în special cele lungi
în stare foioasă (200– 300kg/m3), începe cu sortarea în aşchii scurte (sub 50mm) şi
lungi (se poate realiza simplu cu un tambur rotativ înclinat prevăzut cu orificii). Ele
sunt pregătite prin mărunţire (concasare) şi brichetare. Pentru mărunţire se folosesc
mori cu ciocane cu productivităţi de la 1t/h la peste 20t/h iar pentru brichetare se
utilizează prese cu productivităţi de 1,5–10t/h. Brichetele cu masa variind între 3 şi
20kg/buc (şi o masă volumetrică mai mare de 4.000kg/m 3) pot intra în încărcătura
cuptorului electric.
7

8. Aşchiile pot fi supuse unei operaţii de ardere în scopul îndepărtării resturilor de
ulei, fig.16.
Fig.16. Instalaţii pentru ars aşchii:
1 – aşchii; 2 – cilindru pentru
ardere; 3 – rezervor de apă cu
argilă; 4 – bandă transportoare
Şpanul din fontă utilizat în încărcătura cuptoarelor electrice cu inducţie trebuie
prelucrat şi pentru micşorarea gradului de oxidare. Rugina, Fe(OH)3, se transformă,
în aer, în Fe2O3 iar aceasta prin încălzire se descompune în Fe 3O4 şi O2. Oxidul
Fe3O4 se desprinde uşor de partea metalică, astfel că poate fi îndepărtat cu ajutorul
unui jet de aer. După aceste operaţii, conţinutul de oxizi în şpanul uscat scade la
0,1…1,5%. În fig.17 este prezentată schema instalaţiei de prelucrare a şpanului de
fontă şi încărcarea acestuia în cuptor.
Fig.17. Instalaţie de prelucrare a şpanului de fontă: 1 – şpan neprelucrat, 2 – disc
magnetic; 3 – pod rulant, 4 – ciur; 5 – siloz depozitare; 6 – alimentator; 7 – cuptor
de uscare; 8,9 – benzi de răcire, 10 – siloz; 11 – bandă de evacuare; 12 –
elevator; 13 – siloz pentru şpan uscat; 14 – transportor pneumatic care duce
şpanul la cuptor; 15 – siloz pentru primire şi cântărire; 16 – dozator; 17 – instalaţie
de cântărire; 18 – cuptor cu inducţie
Pregătirea fontei vechi (piese din utilaje casate cu batiuri, volanţi, carcase,
lingotiere, poduri de turnare, obiecte uz casnic) constă în spargerea mecanică sau
pirotehnică la dimensiunile şi masa unitară corespunzătoare cerinţelor tehnologice de
utilizare ulterioară. La spargerea mecanică sunt utilizate sonete cu bilă de 1-2t şi
8

9. înălţimea de cădere de 5-8m şi zdrobitoare cu bile de 10-20t şi înălţimea de cădere
de 15-25m, fig.18.
Fig.18. Sonetă pentru
spargerea deşeurilor masive
de fontă
Pentru piesele de grosime mare se recurge la spargerea pirotehnică în locuri
deschise (între dealuri) sau în gropi de explozie blindate. Deoarece această metodă
produce zgomot, trepidaţii, aruncarea unor bucăţi la distanţe mari se utilizează din ce
în ce mai rar iar în scopul atenuării acestor efecte, se recurge la metoda de spargere
pirotehnică în mediul lichid (aplicabilă în special la dezmembrarea lingotierelor mari).
Dacă este necesară o mărunţire mai avansată, aceasta se completează cu
mărunţirea la foarfecă ghilotină de mare putere sau se utilizează mărunţirea
criogenică.
Mărunţirea criogenică este o metodă modernă, cu randament ridicat de
separare, care poate fi combinată cu metoda mecanică de tocare pe shredder. Ea se
bazează pe răcirea deşeurilor la temperaturi sub –1200C, când oţelul, spre deosebire
de metalele neferoase, devine casant. Ca agent de răcire se utilizează azotul lichid.
Mărunţirea se continuă într-o moară tip shredder iar separarea se realizează cu un
separator magnetic. Schema unei astfel de instalaţii care utilizează mărunţirea
criogenică şi rezultatele operaţiei sunt prezentate în fig.19.
9

10. Înfăşurare de motor electric
Înainte de sfărâmarea la După sfărâmarea la temperatură coborâtă
temperatură coborâtă (sârmă de cupru separată de componenta
feroasă); temperatura de sfărâmare -1050C
Părţi mărunţite pe shredder cu material plastic
Înainte de sfărâmarea După sfărâmarea la temperatură coborâtă
la temperatură coborâtă (partea de material plastic complet
separată de cea feroasă)
temperatura de sfărâmare -1750C
Fig.19. Mărunţirea criogenică a deşeurilor
10