BRPI0706571A2

BRPI0706571A2 - processo para tratar resìduos contendo metais pesados

Info

Publication number: BRPI0706571A2
Application number: BRPI0706571-0A
Authority: BR
Inventors: Guy Depelsenaire
Original assignee: Solvay
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2011-04-05
Also published as: US20080269538A1; EP1979274A1; CN101374775A; WO2007080179A1; BE1016941A3

Abstract

PROCESSO PARA TRATAR RESìDUOS CONTENDO METAIS PESADOS Processo para tratar resíduos contendo metais pesados, o processo incluindo uma operação de fosfatação, uma etapa de espumar o resíduo e uma etapa de secar a espuma, em que o resíduo submetido ao tratamento resulta da adição, a um resíduo básico levemente contaminado com metais pesados, de um resíduo secundário cujo teor de metais pesados é pelo menos duas vezes aquele do resíduo básico.

Description

"PROCESSO PARA TRATAR RESÍDUOS CONTENDO METAIS PESADOS"

A invenção diz respeito a um processo para tratar resíduos,particularmente os resíduos contaminados por metais pesados e substânciasorgânicas, por exemplo aqueles vindo de sedimentos da limpeza de canaisnavegáveis ou de solos poluídos.

Os problemas apresentados pelas quantidades semprecrescentes de resíduo a ser descarregados, tratados e armazenados são bemconhecidos. Estes resíduos surgem de muitas fontes. Por exemplo, de estaçõesde purificação de água, da dragagem ou limpeza de cursos de água, ou devárias indústrias, e podem contribuir com a contaminação do solo. O caso dossedimentos que surgem da limpeza de canais navegáveis é particularmente deinteresse dada as quantidades envolvidas e sua contaminação com poluentes,tais como metais pesados e substâncias orgânicas. Uma proporção substancialdos canais navegáveis no norte europeu, no presente está obstruída pordepósitos os quais impedem o tráfico de navegações. As conseqüênciaseconômicas e ambientais, tanto diretas quanto indiretas, são muitosubstanciais. Também é evidente que esta situação preocupante quanto asredes navegáveis é principalmente devido às desvantagens das soluções atuaispara o tratamento e armazenagem de resíduos contaminados.

Um meio conveniente de descarregar o resíduo consiste emdescarregá-lo através de um barco no oceano ou transportá-los para sítios dedescarregamento. Contudo, quando o resíduo é contaminado com metaispesados ou substâncias orgânicas perigosas (que é no geral o caso com ossedimentos que surgem da limpeza de canais navegáveis), estes meios sãoobviamente inaceitáveis. Isto é porque, antes do resíduo poder serarmazenado, este deve ser tratado assim como ser submetido à testes de não-toxicidade. Também é importante ser capaz de secá-lo de modo eficaz eeconômico, assim como tornar mais fácil de manuseá-lo e armazená-lo.Para tratar grandes quantidades de resíduo, é conhecidomisturá-las com ácido fosfórico e submeter a mistura a uma operação deespumação, assim como conferir os metais pesados inertes (SOLVAY WO2004/035490). Não obstante, o uso deste processo conhecido tem adesvantagem em certos casos de ser relativamente cara, especialmente devidoà sua quantidade de aditivos que foram adicionados ao resíduo de modo auma inércia suficiente, em particular quando o teor de metal pesado doresíduo é alto.

O propósito da invenção é fornecer um processo de tratamentoresidual que é mais econômico do que o processo conhecido acimamencionado e que converte rapidamente o resíduo em produtos inertes deintegridade mecânica suficiente para ser facilmente manuseados, por exemplopor um equipamento de trabalho (carregadoras, escavadoras, etc.).

Consequentemente, a invenção diz respeito a um processo paratratar o resíduo que contem metais pesados, em que os metais pesados sãotornados inertes fosfatando-os, caracterizado em que o resíduo submetido aotratamento resulta da adição, a um resíduo básico levemente contaminadocom metais pesados, de um resíduo secundário, o teor de pelo menos um dosmetais pesados As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn sendo de pelo menos cincovezes aquele do mesmo metal no resíduo básico.

O processo inclui a fosfatação do resíduo. A fosfatação évantajosamente realizada pela adição de ácido fosfórico. A quantidade deácido fosfórico a ser usado depende da composição precisa do resíduo a sertratado e especialmente do teor de metais pesados. Na prática, umaquantidade em peso de pelo menos 1% (preferivelmente 2%) com relação aopeso do material seco deve ser utilizada. E preferível que a quantidade deácido fosfórico seja de menos do que 15%. As quantidades entre 2 e 6% sãono geral muito adequadas.

É vantajoso usar ácido fosfórico altamente diluído em que umafonte econômica de fosfato, tal como certos minérios de fosfato os quaiscontêm P2O5 ou resíduos da calcinação de farinha animal, também rica emfosfatos, é dissolvida. Por exemplo, começando de um ácido cujaconcentração corresponde a 20 ml de ácido fosfórico diluído a 85% em 980ml de água e a adição a este de minérios de fosfato ou farinha animalcalcinada, um ácido adequado para o processo de acordo com a invenção éobtido de modo muito econômico. Foi observado que a operação defosfatação residual torna possível obter um resíduo em que os compostostóxicos presentes no resíduo são tornados inertes e consequentemente, quandoo resíduo é armazenado, estes compostos tóxicos não contaminam o meioambiente do sítio de armazenagem.

De acordo com a invenção, o resíduo submetido ao tratamentoresulta da adição, a um resíduo básico levemente contaminado com metaispesados, de um resíduo secundário cujo teor em peso de pelo menos um,vantajosamente dois, preferivelmente três, ou mais preferivelmente quatro ede modo particular preferivelmente cinco metais pesados As, Cd, Cr, Cu, Hg,Ni, Pb e Zn é pelo menos duas vezes, vantajosamente três vezes,preferivelmente cinco vezes e mais preferivelmente dez vezes maior do quecada um dos metais pesados correspondentes do resíduo básico.

O resíduo básico e o resíduo secundário não contêmnecessariamente todos os metais pesados mencionados. Estes podem conteroutros, e é recomendado que pelo menos um ou outro resíduo contenhaarsênico, visto que o processo de acordo com a invenção é particularmenteútil para tornar inerte este metal tóxico.

De modo particular preferivelmente, o teor total de todos osmetais pesados do resíduo secundário é pelo menos duas vezes,vantajosamente três vezes, preferivelmente cinco vezes e maispreferivelmente mais vezes maior do que o do resíduo básico. O teor de metalpesado em questão portanto resulta da adição de todos os teores de metaispesados dos resíduos. A expressão "todos os metais pesados" é entendidosignificar os metais tendo uma densidade de pelo menos 5 g/m , e tambémberílio, arsênico, selênio e antimônio.

Vantajosamente, o resíduo secundário contem, como matériaseca: pelo menos 20 mg/kg de arsênico (As) e/ou cádmio (Cd); e/ou 200mg/kg de cromo (Cr) e/ou níquel (Ni); e/ou 5000 mg/kg de cobre (Cu) e/ouchumbo (Pb) e/ou zinco (Zn).

Os teores são vantajosamente medidos através de ICP-OES(espectroscopia de emissão de plasma ótico indutivamente ligada).

E desejável para o resíduo secundário ser adicionado em umaquantidade maior do que 1%, vantajosamente 5%, preferivelmente 10% emais preferivelmente 15% em peso de matéria seca do resíduo básico. Erecomendado que esta quantidade não exceda 50%, preferivelmente 40% maispreferivelmente 30%.

O resíduo submetido ao tratamento de acordo com a invençãopode estar na forma sólida ou na forma de um sedimento.

O termo "sedimento" é entendido significar qualquersubstância aquosa que contêm matéria sólida em suspensão. O sedimentopode ser de origem natural ou pode resultar da adição de água a umasubstância sólida pulverulenta, por exemplo obtida através da moagem.

Quando o sedimento é de origem natural, este vantajosamente contém lama,lodo e matéria mineral em suspensão (areia, ou até mesmo cascalho). Ossedimentos originados da limpeza de canais navegáveis ou de solos poluídosconstituem exemplos de sedimentos naturais aos quais a invenção se aplica.

Além disso, os sedimentos que resultam da adição de água para resíduo deincineração ou a resíduos de trituração de automóveis são exemplos desedimentos artificiais aos quais a invenção se aplica. A extensão dadistribuição do tamanho de partícula das partículas colocadas em suspensãono sedimento pode ser muito ampla, por exemplo de menos do que 1 mícron avários centos de mícrons, ou até mesmo vários milímetros. O sedimentomuitas vezes tem um alto teor de muitas partículas finas. Isto é, muitas vezeso caso de 10% do peso do sedimentos consiste de partículas tendo umdiâmetro de menos do que 5 mícrons, considerando que o teor de partículastendo um diâmetro maior do que 500 mícrons pode aumentar em diversos porcentos. Além disso, os histogramas de tamanho da partícula de certossedimentos têm a característica de ser multimodal, o que quer dizer queexibem vários picos.

Para o processo de acordo com a invenção, o resíduo tendoteores sólidos de menos do que 70% são muito adequados, os teores sólidossendo definidos como a porcentagem em peso da matéria seca contida noresíduo. Nesta descrição, os teores sólidos de um espécime é determinadocalculando-se a razão do peso do espécime após ser deixado por quatro horasem um forno mantido a 100°C ao peso do dito espécime antes desta operação.Os teores sólidos de menos do que 30% ou em certos casos 40% devempreferivelmente ser evitados. Se o teor de sólidos é maior do que 70%, énecessário em certos casos adicionar água de modo que a operação defosfatação pode ser realizada em uma maneira ótima.

Em uma variante vantajosa do processo de acordo com ainvenção, o resíduo básico é formado a partir de um sedimento e o resíduosecundário está na forma sólida. Nesta variante, a adição do resíduo sólidosecundário permite que o teor de sólidos residuais básico, quando este éinsuficiente, seja aumentado em uma maneira simples e econômica.

Em uma variante recomendada do processo de acordo com ainvenção, o resíduo sofre uma operação de espumação, após este estar emuma forma de espuma (o termo "espuma" é entendido significar, para umproduto de partida dado, um estado deste produto tendo uma densidade menordo que o produto de partida). A operação de espumação torna o subseqüentemanuseio do resíduo mais fácil. De modo específico, os inventoresobservaram que, após um período de armazenamento que tipicamente varia de2 a 7 dias, preferivelmente de 4 a 6 dias, durante que o resíduo, inicialmenteno estado de espuma, é deixado no repouso em temperaturas externas usuais(mas prevenindo que este do congelamento), sua consistência aproxima-sedaquela de um corpo sólido que pode ser facilmente manuseado por máquinasde trabalho, tais como carregadoras ou escavadoras, enquanto ainda contendomuita água (tipicamente até 40% em peso). As espumas de baixa densidadeparecem fornecer as melhores consistências. A densidade da espuma deve serde menos do que 95% do que a do resíduo antes do tratamento. Os valores demenos do que 90%, preferivelmente menos do que 85% e maispreferivelmente menos do que 80% são vantajosos. Preferivelmente, adensidade não declina abaixo de 30%. Os valores entre 60 e 75% sãoparticularmente adequados.

O resíduo pode ser espumado por qualquer técnica deespumação adequada para o resíduo a ser tratado. No geral, a fosfatação doresíduo por intermédio do ácido fosfórico resulta na evolução do gássuficiente para obter a espumação. Se a evolução é insuficiente, a espumaçãopode ser especialmente obtida de um modo químico, pela adição de reagentesque causam a evolução do gás in situ. Em um método preferido deimplementar a reação, um ácido, tal como ácido clorídrico, sulfurico oufosfórico, com por exemplo um carbonato é usado para obter a evolução dogás. É observado que a evolução do gás H2S durante a fosfatação melhora aespumação dos sedimentos. A adição ou a presença dos tensoativos queestabilizam a espuma também é favorável. Com respeito a isto, foi observadoque certos ácidos húmicos no sedimento que resulta da limpeza dos canaisnavegáveis têm um efeito favorável na espumação, provavelmente devido aoser caráter tensoativo. Dependendo do resíduo tratado, será contudo,possivelmente necessário adicionar certos tensoativos de modo a obter umaespuma tendo uma densidade de acordo com a invenção. A seleção dotensoativo mais apropriado e da quantidade a ser usada será feita em uma basecaso a caso, em uma maneira conhecida por si. Além disso, é preferível para oresíduo ser submetido à agitação mecânica de modo a facilitar a operação deespumação. A intensidade da agitação é escolhida de acordo com ascondições de operação particulares do processo de acordo com a invenção. Evantajoso que a agitação mecânica não seja muito intensa. O uso das hélicesno geral deve ser evitado como estes muito freqüentemente previnem aformação da espuma. O uso dos reatores de tubo, que são segmentos dostubos que podem ou não podem ser fornecidos com os misturados estáticos, érecomendado. Vantajosamente, estes são dimensionados de modo a obter umtempo de resistência neste de entre 2 e 10 segundos. Em cada caso, a agitaçãomecânica é controlada de modo a promover a espumação de acordo com ainvenção. Em certos casos, é preferível para o reagente causar a espumaçãopara ser adicionado ao resíduo a montante de sua passagem através de umabomba, que trará cerca da agitação mecânica desejada. O uso de misturadoresestáticos também pode ser vantajoso para obter a intensidade de agitaçãomecânica ótima.

A etapa de espumação vantajosamente inclui um período dematuração. Isto é porque a reação do resíduo com o ácido fosfórico e/ouqualquer outro reagente requer uma certa quantidade de tempo, érecomendado que a duração do período de maturação seja suficiente para80%, preferivelmente 90% e mais preferivelmente 95% dos reagentesutilizados para ser reagidos. No geral, um período de 2 dias, preferivelmente 3dias, é muito adequado.

O processo de acordo com a invenção torna possível tratar oresíduo tendo um alto teor de metais pesados usando poucos aditivos, emparticular o ácido fosfórico. Especificamente, foi observado que um resíduoque compreende até 30% do resíduo secundário pode, surpreendentemente,ser tratado usando as mesmas proporções de reagentes como para otratamento do resíduo básico sozinho, na ausência do resíduo secundário,considerando que o tratamento do resíduo secundário sozinho requer pelomenos o dobro das quantidades de reagentes.

Também foi observado que as partículas do resíduo que têm osdiâmetros mais amplos podem desnecessariamente absorver os reagentesusados para a operação de espumação, tais como ácidos e tensoativos. Isto éparticularmente verdade quando estas partículas são porosas ou consistem defeltros ou espumas, por exemplo vindo da aglomeração eletroestática dasfibras orgânicas. Isto é particularmente o caso quando o resíduo resulta daadição de água a um resíduo que foi moído de antemão, visto que as restamfibras após moer o resíduo e depois aglomerado em partículas ásperas.

Em um método recomendado de implementar o processo deacordo com a invenção, a fração de tamanho de partícula mais áspera doresíduo é primeiramente separada. A determinação da fração de tamanho departícula a ser separado depende da natureza do resíduo. Isto é porque épreferível separar a fração que é mais absorvente. Na prática, éfreqüentemente recomendado para separar uma fração do tamanho dapartícula correspondendo a 5%, preferivelmente 10% e ainda maispreferivelmente 20% em peso das partículas do resíduo.

Quando o resíduo está na forma de um sedimento natural, aseparação da fração do tamanho da partícula mais áspera pode ser obtida porexemplo passando-se o sedimento através de filtros ou coadores. Quando osedimento é um sedimento artificial e resulta da adição de água à matériapulverulenta, a separação é preferivelmente realizada antes da água seradicionada, por exemplo através da triagem. O tamanho das aberturas docoador ou tela pode ser determinado através de tentativas e erros, assim comopara obter a porcentagem de peso desejada da fração do tamanho da partículaseparada. Graças a esta separação anterior, a eficiência econômica doprocesso é melhorada. Quando o resíduo é submetido ao tratamento resulta daadição de um resíduo secundário no estado sólido para um resíduo básicolíquido, a separação do tamanho de partícula é preferivelmente realizada nosresíduos tomados separadamente.

De acordo com uma variante vantajosa da invenção, oprocesso inclui uma etapa de espumação, e a espuma obtida, após ter sidovantajosamente submetida à maturação, é secada através de técnicas similaresàs de composição. No restante do relatório descritivo, o termo "sedimentoseco" é entendido significar o produto obtido após a espuma ser secada. Esteproduto não está necessariamente no estado de espuma, visto que a espumatem uma tendência de tornar-se densa quando esta seca. A composição é umatécnica bem conhecida para o tratamento de um resíduo fermentável (isto é, oresíduo capaz de ser submetido à fermentação), tal como resíduo verde, estaconsiste essencialmente na armazenagem do resíduo por um longo período emcontato com ar, na temperatura ambiente externa, de modo a permitir que amatéria orgânica contida no resíduo desintegre e o líquido que esta contemseja removido através de filtração. De acordo com este método deimplementar a invenção, o uso de técnicas similares à composição para secaro sedimento espumado que contem matéria orgânica - até mesmo matéria nãofermentável - e metais pesados torna isto possível, surpreendentemente, paraobter altos teores sólidos de um modo muito econômico. O consumo deenergia durante a possível calcinação subseqüente da espuma éconsequentemente reduzido. A secagem da espuma através de técnicassimilares à composição torna possível eliminar a etapa de calcinação quando adegradação da matéria orgânica obtida é suficiente.

No restante do relatório descritivo, o termo "secagem" serásempre entendido significar secagem através das técnicas similares àcomposição. Durante a secagem, o resíduo é armazenado por um temposuficientemente longo para a água ser capaz de secar de modo espontâneo,através da ação da gravidade. Um período de secagem de não mais do que 24horas é necessário. Preferivelmente, a secagem dura pelo menos 48 horas.Secar por mais do que um mês parece desnecessário. Na prática, os tempos desecagem entre uma e duas semanas são muito adequados.

Como explicado acima, quando o resíduo está na forma deuma espuma, a secagem é mais fácil e mais eficaz. Isto é porque aconsistência melhorada da espuma secada permite sua manipulação da massaatravés de máquinas de trabalho padrão e especialmente permite que aespuma seja virada durante a composição. Isto permite que os teores sólidosdesejados sejam obtidos mais rapidamente.

Em uma variante recomendada deste método deimplementação, a secagem é realizada sob condições tais que, após 12 dias desecagem, a espuma secada alcança um teor de sólidos que excede 65%,preferivelmente 70%.

A secagem pode ser realizada diretamente no solo. Contudoem um método vantajoso de implementar o processo de acordo com ainvenção, a espuma é colocada em uma camada de areia.

Neste método de implementação, a camada de areia por si épreferivelmente colocada em uma membrana impermeável à água de modo aprevenir o solo de ser contaminado pelos metais pesados e para permitir que aágua venha do sedimento fosfatado durante a composição para ser recuperada.

As membranas feitas de plástico, por exemplo polietileno ou PVC, são muitoadequadas.

A secagem pode ser realizada ao ar livre, ambientes exteriores,sem cuidados contra a ação da chuva e as completas variações na temperatura,contanto que a temperatura permaneça acima de O0C. Contudo, é preferívelusar um sistema de secagem confinado, tal como um túnel de composição.

Tais túneis de composição são bem conhecidos no campo do tratamentoindustrial de resíduo orgânico fermentável. Vantajosamente, o túnel decomposição é equipado com sistemas de circulação de ar e sistemas paracoletar e tratar os gases emitidos, tais como sulfeto de hidrogênio. O sulfetode hidrogênio é preferivelmente recuperado e por exemplo tratado em umbiofiltro ou reinjetado durante uma possível calcinação. E preferível para otúnel de composição incluir uma camada de areia colocada em umamembrana impermeável a água.

Em um método vantajoso da implementação da invenção,especialmente quando o resíduo contêm uma grande quantidade desubstâncias orgânicas ou quando este não se decompôs o suficiente durante asecagem, o resíduo tratado, preferivelmente na forma de espuma secada, écalcinada. As substâncias orgânicas podem estar no estado líquido ou noestado sólido. Por exemplo, depois pode compreender hidrocarbonetosapolares, hidrocarbonetos alifáticos ou aromáticos (monocíclicos oupolicíclicos) e solventes halogenados. O propósito da calcinação é destruirestas substâncias orgânicas. A calcinação é no geral realizada em umatemperatura acima de 450°C, de modo que as substâncias orgânicas sãosuficientemente destruídas. Uma temperatura excessiva deve ser evitada, quedeve ter o resultado de vaporizar alguns dos metais pesados. Na prática, atemperatura de calcinação é abaixo de IOOO0C. Preferivelmente a temperaturacalcinação é acima de 5OO0C mas abaixo de 800°C. Para que as substânciasorgânicas sejam particularmente bem destruídas e para volatilizar os metaispesados tão pequenos quanto possível, é especialmente vantajoso que atemperatura de calcinação seja entre 550°C e 750°C.

Foi observado que a calcinação é vantajosamente realizada emuma atmosfera controlada.

Para este propósito, em um método particular de implementaro processo de acordo com a invenção, esta atmosfera é uma atmosfera deoxidação. Esta variante facilita o ajuste das possível argamassa subseqüente,como descrito abaixo. Neste caso, é possível por exemplo usar o ar ambiente.É então necessário assegurar que existe ar suficiente disponível na fornalha.Em um outro método particular de implementação, a atmosferaé uma atmosfera de redução. Este método de implementação éparticularmente vantajoso em que este inibe a formação de cromo (VT).

O tempo de calcinação depende da composição do resíduo aser tratado e na posição do material na fornalha de calcinação. Este tambémdeve ser longo o suficiente para destruir a matéria orgânica e preferivelmentepara produzir pirofosfato suficiente.

Em um método particular de implementar o processo deacordo com a invenção, o produto resultante da etapa de calcinação émisturado com água, antes de ser submetido a um ajuste e operação deendurecimento. Neste método de implementação, um aditivo de redução épreferivelmente incorporado na mistura de água. Para fornecer um exemplo,este aditivo pode ser selecionado de ferro, manganês, compostos de ferro (II),compostos de manganês (II) e sais para reduzir os metais alcalinos. Sulfeto desódio é preferido. Vantajosamente, o agente de redução é adicionado em umaquantidade em peso entre 0,1 e 1% do peso da matéria seca contida nosedimento.

Durante a etapa de calcinação, certos sedimentos, emparticular aqueles ricos em calcita, dão origem à formação de materiaispozolânicos. Neste caso, é desnecessário adicionar um aglutinante hidráulicode modo a causar ajuste e endurecimento.

Quando um aglutinante hidráulico é necessário para asseguraro ajuste e o endurecimento, sua constituição precisa não é muito crítica.Comumente, este consiste de cimento Portland. Os materiais pozolânicos taiscomo as cinzas da combustão do carbono também podem ser adequados.

Também é necessário adicionar, quando misturando o aglutinante hidráulicocom o produto de calcinação intencionado a formar uma argamassa, umaquantidade suficiente de água misturada para obter uma pasta plástica. Aquantidade de aglutinante hidráulico a ser usado depende de váriosparâmetros, em particular no aglutinante hidráulico selecionado, nacomposição do sedimento e nas propriedades desejadas do produto final doprocesso de tratamento de acordo com a invenção, especialmente sua forçamecânica. Na prática, é freqüentemente recomendado utilizar uma quantidadede aglutinante em peso de mais do que 1% do peso da cinza de calcinação. Deacordo com a invenção, é desejável que o peso do aglutinante hidráulico sejade menos do que 50% e preferivelmente não exceda 30%.

Em uma variante vantajosa do processo de acordo com ainvenção, uma quantidade em peso de aglutinante hidráulico maior do que 2%e menor do que 20% do produto de calcinação é usado.

A forma da massa sólida obtida após o endurecimento, quepode durar vários dias, é aquela em que a argamassa foi modelada. Esta podepor exemplo compreender blocos ou briquetes esféricos ou prismáticos. Esta écomposta, substancialmente isenta de inclusões gasosas e consequentementetem boas propriedades mecânicas, especialmente dureza suficiente e força deimpacto suficiente para permitir eu esta seja manuseada e armazenada semqualquer dificuldade.

A massa sólida compacta obtida após o endurecimentoencontra os padrões de toxicidade nas lixívias extraídas usandoprocedimentos estringentes, tais como aqueles definidos por padrões TL ouNEN.

A lixiviação tripla francesa ou teste TL é descrito no padrãofrancês XPX 31 - 210. O protocolo do teste consiste na moagem do materialde modo a ser capaz de passá-lo através de uma peneira de 4 mm. Estematerial moído é submetido a lixiviação tripla com água desmineralizada, emuma razão líquido/sólido igual a 10, com agitação constante. Após cadalixiviação, o teor de metais pesados do líquido é medido.

O teste holandês NEN consiste em moer finamente o espécime(abaixo de 4 mm) e adicionar água a este em uma razão de água/sólido de 10.Este é então mantido por três horas no pH 7, então também por três horas nopH 4 (que é o pH mínimo da água da chuva). O pH é ajustado continuamenteusando uma solução EST de ácido nítrico (um ácido não complexante). O teorde metal pesado da fase líquida é depois determinado por análise.

De acordo com o teste dos Estados Unidos TCLP(procedimento de lixiviação de característica de toxicidade), 100 g de matériasólida são tomados e passados através de uma peneira de 9,5 mm e oespécime é trazido em contato por 18 horas com 2000 ml de uma solução deCH3COOH de 5,7 g/l.

O processo de acordo com a invenção pode por exemploaplicar:

• ao resíduo que resulta do sedimento da água residual industrial ouágua residual municipal;

• ao resíduo que resulta da descontaminação dos solos, tais comoaqueles de certos locais industriais;

• aos resíduos de trituração de automóveis ou às cinzas deincineração;

• aos sedimentos que resultam da dragagem ou limpeza de rios, lagos,poços ou encanamentos; e

• aos sedimentos que resultam da limpeza de canais navegáveis (porexemplo, portos, lagos, rios, canais).

Em um método vantajoso de implementar o processo deacordo com a invenção, o resíduo secundário compreende resíduos detrituração de automóveis ou cinzas volantes do incinerador. O termo "cinzasvolantes" é entendido significar a cinza da combustão que entrou pela gasesque fluem da combustão. Este resíduo, rico em metais pesados, é muitoeficientemente tratado pelo processo de acordo com a invenção.

Em uma variante preferida deste método de implementação, oresíduo compreende os resíduos de trituração de automóveis. Nesta variante, érecomendado separar, do resíduo, as partículas retidas na tela de 4 mm,preferivelmente na tela de 3 mm e ainda mais preferivelmente da tela de 2 mm.

Em seguida, água e ácido fosfórico são adicionados ao resíduorestante, que é então espumado e secado. As partículas separadas são depoispreferivelmente misturadas com o sedimento seco, para uma possívelcalcinação. Nesta variante, a espuma é particularmente fácil de obter mesmosem aditivos tensoativos.

Os exemplos descritos abaixo apresentaram o benefício dainvenção.

Exemplo 1 (não de acordo com a invenção)

No Exemplo 1 o resíduo que resulta dos resíduos de trituraçãode automóveis tendo a seguinte composição é tratado:

Tabela 1

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Estes teores foram medidos da seguinte maneira: foramadicionados ao espécimes (200 mg) 1 ml de ácido nítrico ultrapuro a 65% e 3ml de ácido clorídrico ultrapuro a 37%, a mistura depois sendo submetida àradiação de microondas em um recipiente hermeticamente lacrado, de modo adesmineralizá-la (isto é destruir a matriz de (hidro)carboneto de modo a obterum resíduo mineral que contêm os analitos).

Esta solução, à qual um padrão interno (escândio) foiadicionado, foi trazida a um volume de 50 ml com água ultrapura.

A solução a ser analisada foi depois filtrada se necessário(0,45) e injetada na forma de um aerossol em um plasma de argôniosustentado pela ligação indutiva. Em temperaturas de 6000 a 8000 K (5726,85a 7726,85°C), os átomos e íons formados a partir do espécime foram agitadose retornados ao estado normal que emite radiação com comprimentos de ondacaracterísticos do elemento na faixa UV/visível (130 nm a 800 nm) (ICP-OES).

Os vários comprimentos de onda da radiação foram separadosatravés da difração em uma rede tendo um grande número de linhas e aintensidade das linhas selecionadas foi medida.

A concentração do elemento na solução de medição foi obtidaapós calibrar o instrumento com soluções de concentrações conhecidas decada um dos elementos obtidos. A concentração destes elementos noespécime de partida foi depois calculada levando em conta a diluiçãorealizada durante as várias etapas de preparação.

Foi adicionado ao resíduo (que tinha uma densidade de massa0,98 kg/dm3) 50% de água. A mistura resultante, tendo uma densidade de 1,1kg/dm3, a que 3,5% (em peso de matéria seca) de ácido fosfórico a 75% foiadicionado, foi introduzida em um reator de tubo, após a mistura estar naforma de uma espuma tendo uma densidade de 0,74 kg/dm3. O resíduo foidepois calcinado por duas horas a 650°C.

Após a calcinação, os espécimes foram submetidos ao teste delixiviação NEN definido acima, em água, com uma razão líquido/sólido de10. Os resultados (em mg/kg) do teste são dados na Tabela 2:

Tabela 2

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Exemplo 2 (não de acordo com a invenção)

No Exemplo 2, os espécimes de um sedimento retirado de umcanal foram tratados como o resíduo básico.

A composição em peso do sedimento em termos de seuspoluentes principais poluentes é dada na tabela 3 abaixo:

Tabela 3

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O sedimento teve uma densidade de 1,2 kg/dm. Foi adicionadoao sedimento 3,0% (em peso de matéria seca) de ácido fosfórico. O resíduofosfatado, que tinha uma densidade de 0,75, foi depois calcinada por 2 horas a65 O0C.

Após a calcinação, os espécimes foram submetidos ao teste delixiviação NEN definido acima, em uma razão líquido/sólido de 10. Osresultados (em mg/kg) do teste são dados na Tabela 4:

Tabela 4

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Exemplo 3 (de acordo com a invenção)

O procedimento foi como no Exemplo 2 exceto que 17,5% empeso de matéria seca do resíduo tratado diluído em água no Exemplo 1 foiadicionado ao sedimento antes de ser fosfatado.

O teste de lixiviação NEN forneceu os seguintes resultados:

Tabela 5

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Os exemplos de comparação 1 e 3 mostraram que a adição desomente 3,5% de ácido fosfórico a uma mistura residual de acordo com ainvenção torna possível obter maior inércia do cádmio, cobre, mercúrio,chumbo e zinco do que a obtida com o resíduo secundário inicial retirado emisolamento. Além disso, comparar os Exemplos 2 e 3 mostra que a adição aoresíduo básico levemente contaminado com os metais pesados de grandesquantidades em peso de um resíduo secundário altamente contaminado commetais pesados tem pouco ou nenhum efeito, ou até mesmo aumenta a inérciado resíduo levemente contaminado. Exemplo 4 (não de acordo com ainvenção)

No Exemplo 4, os espécimes da cinza volante que resulta dafiltração dos gases do duto de um incinerador de resíduo domésticos foramtratados como resíduo básico.

A composição em peso da cinza volante em termos de seuspoluentes principais é dada na Tabela 6 abaixo:

Tabela 6

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A cinza volante tem uma densidade de massa de 0,56 kg/dm3.50% de água foram adicionados a este, de modo a formar um sedimento tendouma densidade de massa de 1,43 kg/dm3. 3,5% de ácido fosfórico (em peso dematéria seca) foram adicionados ao sedimento. O resíduo fosfatado, que temuma densidade de massa de aproximadamente 1,27 kg/dm3 , foi depoiscalcinado por 2 horas a 650°C.

Após a calcinação, os espécimes foram submetidos ao teste delixiviação NEN definido cima, em uma razão líquido/sólido de 10. Osresultados (em mg/kg) do teste são dados na Tabela 7:

Tabela 7

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Exemplo 5 (de acordo com a invenção)O procedimento foi como no Exemplo 2 exceto que umaquantidade de 11,1% em peso de matéria seca do resíduo diluído em águatratado no Exemplo 4 foi adicionado ao sedimento.

O teste de lixiviação NEN forneceu os seguintes resultados:

Tabela 8

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Comparar os Exemplos 4 e 5 mostra que a adição de somente3,5% de ácido fosfórico a uma mistura residual de acordo com a invençãotorna possível obter uma maior inércia de cádmio, cromo, mercúrio, chumbo ezinco do que a obtida começando com o resíduo secundário retirado emisolamento. Além disso, comparar os Exemplos 2 e 5 confirma que a adiçãode uma grande quantidade de resíduos altamente contaminados com metaispesados não é prejudicial, para maioria dos metais analisados, para a inérciado resíduo levemente contaminado.

Claims

1. Processo para tratar resíduos contendo metais pesados, emque os metais pesados são tornados inertes através da fosfatação,caracterizado pelo fato de que o resíduo submetido ao tratamento resulta daadição, a um resíduo básico levemente contaminado com metais pesados, deum resíduo secundário cujo teor de pelo menos um dos metais pesados As,Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn é pelo menos cinco vezes aquele do mesmo metalno resíduo básico.

2. Processo de acordo com a reivindicação precedente,caracterizado pelo fato de que compreende, em sucessão, uma etapa deespumar o resíduo, sob condições controladas para obter uma espuma tendouma densidade de menos do que 90% daquela do resíduo, e uma etapa desecar a espuma.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de que o teor do resíduo secundário de pelomenos dois dos metais pesados As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn é pelo menoscinco vezes aqueles dos mesmos metais no resíduo básico.

4. Processo de acordo com a reivindicação precedente,caracterizado pelo fato de que o teor total do resíduo secundário dos metaispesados As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb e Zn é pelo menos cinco vezes aquele doresíduo básico.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de que aquele adicionado ao resíduosecundário é uma quantidade de entre 5 e 30% em peso de matéria seca doresíduo básico.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de que o resíduo básico é um sedimento.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de que o resíduo secundário compreenderesíduos de trituração de automóveis.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de que o resíduo secundário compreendepartículas de cinza volante de incinerador.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de que o resíduo primário ou o resíduosecundário contêm arsênico.