La escoria es un subproducto de la fundición ( pirometalúrgica ) de minerales y metales usados. [1] En términos generales, se puede clasificar como ferroso (subproductos del procesamiento del hierro y el acero), ferroaleaciones (subproductos de la producción de ferroaleaciones) o metales básicos / no ferrosos (subproductos de la recuperación de materiales no ferrosos como el cobre ). , níquel, zinc y fósforo). [2] Dentro de estas categorías generales, las escorias se pueden categorizar aún más por su precursor y condiciones de procesamiento (p. ej., escorias de alto horno (BF), escorias de alto horno enfriadas por aire (ACBF), escorias de horno de oxígeno básico (BOF) yescoria de horno de arco eléctrico (EAF) .
Debido a la gran demanda de estos materiales, la producción de escoria también ha aumentado significativamente a lo largo de los años a pesar de los esfuerzos de reciclaje (sobre todo en las industrias siderúrgicas) y de reciclaje. La Asociación Mundial del Acero (WSA) estima que se generan 600 kg de subproductos (~90% en peso son escorias) por tonelada de acero producido. [4] Además, según el informe de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) de 2019, la industria del hierro y el acero contribuyó directamente con 2,6 Gt a las emisiones mundiales de CO 2 y representó el 7 % de la demanda mundial de energía. [5] El informe de la IEA y la WSA proyectan un aumento continuo de la demanda en los próximos años, lo que impulsará mayores esfuerzos hacia una economía circular .
Las escorias se transportan junto con los relaves de escoria a "vertederos de escoria", donde están expuestas a la intemperie, lo que genera preocupaciones sobre la lixiviación de elementos potencialmente tóxicos (PTEs) y las escorrentías hiperalcalinas en el suelo y el agua que ponen en peligro a las comunidades ecológicas locales. Las preocupaciones de lixiviación suelen ser hacia escorias no ferrosas o de metales base, que tienden a tener concentraciones más altas de PTE. Sin embargo, las escorias ferrosas y de ferroaleaciones también pueden tenerlos, lo que plantea preocupaciones sobre los vertederos de escoria altamente degradados y los materiales reciclados. [6] [7]
La disolución de las escorias puede producir agua subterránea altamente alcalina con valores de pH superiores a 12. [8] Los silicatos de calcio (CaSiO 4 ) en las escorias reaccionan con el agua para producir iones de hidróxido de calcio que conducen a una mayor concentración de hidróxido (OH-) en el agua subterránea . Esta alcalinidad promueve la mineralización del CO 2 disuelto (de la atmósfera) para producir calcita (CaCO 3 ), que puede acumularse hasta un espesor de 20 cm. En consecuencia, esto también puede conducir a la disolución de otros metales en la escoria, comohierro (Fe), manganeso (Mg), níquel (Ni) y molibdeno (Mo), que se vuelven insolubles en agua y móviles como partículas . El método más efectivo para desintoxicar la descarga de agua subterránea alcalina es la aspersión de aire . [8]
Además, las escorias finas y los polvos de escoria generados por el reprocesamiento (es decir, la molienda ) de escorias para reciclarlas en el proceso de fundición o reciclarlas en una industria diferente, pueden ser transportadas por el viento y afectar un ecosistema más grande. Se puede ingerir, lo que representa un riesgo directo para la salud de las comunidades cercanas a la planta , las minas y los sitios de eliminación. [6] [7]
En la naturaleza, el hierro, el cobre , el plomo , el níquel y otros metales se encuentran en estados impuros llamados minerales , a menudo oxidados y mezclados con silicatos de otros metales. Durante la fundición, cuando el mineral se expone a altas temperaturas, estas impurezas se separan del metal fundido y se pueden eliminar. La escoria es la colección de compuestos que se eliminan. En muchos procesos de fundición, se introducen óxidos para controlar la química de la escoria, ayudando en la eliminación de impurezas y protegiendo el revestimiento refractario del horno del desgaste excesivo. En este caso, la escoria se denomina sintética . Un buen ejemplo son las escorias siderúrgicas: cal viva(CaO) y magnesita (MgCO 3 ) se introducen para la protección refractaria, neutralizando la alúmina y la sílice separadas del metal y ayudando a eliminar el azufre y el fósforo del acero. [ cita requerida ]