VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DERIVADOS DE LAS EMISIONES DE MICROPARTÍCULAS DEL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO DE UNA PLANTA ACERERA.
La producción de acero mediante el horno de arco eléctrico (HAE) representa un proceso siderúrgico sustentable frente al de alto horno en términos de costos energéticos y ambientales. No obstante, el proceso de HAE genera emisiones con polvos finos y ultrafinos (≤ 2.5 µm) que podrían representar un peligro debido a sus características físicas, químicas y granulométricas y a su contenido de metales pesados, como plomo (Pb) y zinc (Zn). Sin embargo, al contener porcentajes significativos de metales de interés económico y de alta pureza, podrían desempeñar un papel crítico como catalizadores en procesos de remediación ambiental y de electrocatálisis, debido a su estabilidad estructural, magnetismo, baja toxicidad y viabilidad económica. El presente trabajo tuvo como objetivo caracterizar física, química, mineralógica y morfológicamente los polvos de HAE provenientes de los hornos Fusch y Danieli de la planta siderúrgica ubicada en Nuevo León, México. También se evaluó su peligrosidad para el ambiente y la salud humana, y se realizaron estudios preliminares de valorización como electrocatalizadores de compuestos derivados de biomasa y para la producción de hidrógeno. Muestras de polvo provenientes de las tolvas de los hornos Fusch y Danieli y Casa de Humos fueron caracterizadas mediante pH, conductividad eléctrica (CE), fluorescencia de rayos X (FRX), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido con espectroscopía de energía dispersiva (MEB-EDS), susceptibilidad magnética, análisis granulométrico y separación magnética en fracciones de tamaño de partícula. Finalmente, la valorización electrocatalítica se llevó a cabo en un sistema de tres electrodos. Los resultados mostraron que las tres muestras presentan carácter alcalino (pH 10.56 – 13.28), alcanzando valores considerados corrosivos, y una CE elevada (18,550– 28,840 μS/cm), lo que indica una alta concentración de sales solubles. En el análisis elemental por FRX, se observó un alto contenido de hierro (39 – 44%) y de zinc (2.4 – 7.5%), así como una baja concentración de metales potencialmente tóxicos, como el plomo. El análisis por DRX permitió identificar fases como franklinita y cuarzo en las muestras de los hornos Fuchs y Danieli, mientras que la muestra de la casa de humos presentó una mayor diversidad mineralógica, con presencia de magnetita, zincita, portlandita y calcita. La susceptibilidad magnética (Xg) promedio de las muestras fue de 10⁻³ m³/kg. Lo que fue corroborado mediante separación magnética, confirmando la abundancia de fases magnéticas. El análisis granulométrico mostró que estos polvos están dominados por partículas finas (< 125 µm) con un promedio de 1 % de partículas ultrafinas (≤ 20 µm). Además, mediante MEB/EDS se observó la presencia de partículas de ≤ 5 μm, ricas en Fe, Ca, Zn y sílice. La presencia de estas partículas ultrafinas, en especial la fracción respirable, representa un riesgo para la población expuesta en caso de dispersión aérea al ambiente. No obstante, la valorización electrocatalítica mostró que este tipo de partículas presentan actividad oxidativa frente a derivados de biomasa (urea, etanol y glucosas) con la concomitante producción de hidrógeno y su potencial aplicación en energías renovables.