ES2187349B2 - Procedimiento de inertizacion de lodos que contienen carga contaminante organica e inorganica. - Google Patents
Procedimiento de inertizacion de lodos que contienen carga contaminante organica e inorganica.Info
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Abstract
Un procedimiento de inertización de residuos mezclados (de carácter orgánico e inorgánico) se realiza mediante el desarrollo de formulaciones de solidificación/estabilización (S/E), basados en la mezcla del residuo con aglomerantes hidráulicos, como cemento Portland y finos de recuperación de arenas de fundición, de carácter residual y, con la inclusión de pequeñas cantidades de aditivos específicos como: lignosulfonato cálcico magnésico, y carbón activo, de carácter comercial, y negro de humo y humo de sílice, de carácter residual. Los residuos estabilizados obtenidos de acuerdo a este procedimiento están caracterizados: por su manejabilidad; por su consistencia monolítica; por la reducción de volumen relativo respecto al residuo original; por su viabilidad económica y; por asegurar un impacto ambiental admisible en la gestión en vertederos (de acuerdo a las regulaciones en vigor). El procedimiento desarrollado es aplicable a residuos con potenciales contaminantes orgánicos e inorgánicos generados en sectores industriales tales como, siderurgia, textil, farmacéutico, fitosanitarios, etc.
Description
Procedimiento de inertización de lodos que
contienen carga contaminante orgánica e inorgánica.
La presente invención se refiere, a un
procedimiento de inertización de residuos industriales de carácter
mixto (orgánico/inorgánico), en particular a lodos de fundición,
siendo su objetivo fundamental desarrollar formulaciones
aglomerante/residuo, y evaluar, la movilidad de los contaminantes
potencialmente peligrosos en dichas formulaciones, con el fin de
asegurar un impacto ambiental admisible (de acuerdo a las
regulaciones en vigor) en la gestión en vertederos de dichos
residuos.
La presente invención se aplica directamente a
actividades industriales de fundición y con una adaptación
específica a sectores industriales cuyas actividades generan
residuos de carácter mixto (orgánico/inorgánico) o a actividades
empresariales dirigidas hacia la gestión de residuos, por lo que la
potencial aplicación se amplifica considerablemente.
Dentro de los procesos
físicos-químicos de tratamiento de residuos
potencialmente peligrosos la Solidificación/
Estabilización resulta la vía más adecuada para tratar los lodos de fundición (1-2) con el fin de reducir el comportamiento potencialmente tóxico del residuo y en su caso proceder a utilizar el material resultante o efectuar su deposición en vertedero controlado.
Estabilización resulta la vía más adecuada para tratar los lodos de fundición (1-2) con el fin de reducir el comportamiento potencialmente tóxico del residuo y en su caso proceder a utilizar el material resultante o efectuar su deposición en vertedero controlado.
Se ha comprobado que los residuos contaminantes
inorgánicos, especialmente metales son susceptibles de S/E por
diversos procedimientos, que en general han sido recogidos en
formulaciones patentadas (3-4). Las tecnologías S/E
aplicadas a los contaminantes orgánicos plantean mucha mayor
controversia dado que muchos de los aglomerantes utilizados
habitualmente en estas técnicas (basados en cemento o productos con
propiedades puzolánicas) se ven degradados por los compuestos
orgánicos que se pretende inertizar. Como consecuencia, tanto
técnicamente como legalmente, los procesos de S/E para residuos
orgánicos han sido menos desarrollados y los datos bibliográficos
son frecuentemente contradictorios (5). Esta situación hace
imposible la generalización de los tratamientos de S/E a grupos de
residuos, haciéndose necesario un estudio específico de la
aplicación de estas tecnologías a cada tipo de residuo que presenta
contaminantes orgánicos (6).
(1) Freeman, H. y Harris, E.F.(Eds.),
1995. Hazardous Waste Remediation. Innovative
treatment Technologies, Lancaster, Pennsylvania.
(2) Conner, J.R., 1990. Chemical
Fixation and Solidification of hazardous Wastes, Van Nostrand
Reinhold, New York.
(3) Conner, J.R. Y Hoeffner, S.L.,
1998. A Critical Review of Stabilization/Solidification
Technology. Critical Reviews in Environmental Science and
Technology, 28 (4), 397-462.
(4) Qiwei, Y., 1996. Procede
D'Immobilisation de Boues Residuelles Contenant des Metaux, Patente:
FR 2735120.
(5) Méhu, J., Keck, G., Navarro, A.(Eds.),
1999. Proceeding of the International Congress on Waste
Stabilization & Environment 99, Lyon, France. (ISBN
2-905015-40-3).
(6) Chappell, C.L., 1980. Treatment
of Hazardous Waste, Patente: US 4230568.
La innovación pretende principalmente
proporcionar un procedimiento de S/E que permita gestionar los
lodos con carga contaminante orgánica/inorgánica, en bloques
compactos que presenten una evaluación ambiental satisfactoria
basada en el parámetro global de ecotoxicidad (normativa española),
la movilidad de metales en el lixiviado TCLP (Toxicity
Characteristic Leaching Procedure), especialmente Zn y Pb,
(normativa US EPA) y movilidad de contaminantes orgánicos,
fundamentalmente fenoles, en base al ensayo de lixiviación con agua
destilada DIN- 38414-S4 (propuesta Unión Europea), y
además los siguientes objetivos: que sean manejables con equipos
convencionales de manejo de residuos; que tengan consistencia
monolítica; baja permeabilidad al agua y; disminución del volumen
relativo respecto al residuos original.
De acuerdo a la presente invención un lodo
orgánico/inorgánico es solidificado/estabilizado, mezclándolo con
cantidades apropiadas de aglomerante de carácter hidráulico como son
cemento Portland (comercial) y finos de arenas de fundición
(residual) y; añadiendo pequeñas cantidades de aditivos
específicos, de carácter comercial, como el Lignosulfonato y
Carbón Activo; y de carácter residual como el Negro de
Humo y Humo de Sílice, en función de la composición del
lodo en cuestión.
Para la aplicación del procedimiento según la
invención el origen de los lodos de carácter orgánico e inorgánico
no es crítico. El invento está especialmente sin embargo adaptado a
lodos de fundición que proceden de un sistema húmedo de limpieza de
gases de fusión, de difícil manipulación por su elevada humedad
(alrededor de un 50%) y elevada ecotoxicidad. La contaminación
presente en el residuo se asocia en la etapa de caracterización a un
elevado contenido del metal cinc que se moviliza y a una
contaminación por compuestos orgánicos de carácter fenólico
fundamentalmente. Se han seleccionado los lodos de fundición como el
residuo tipo, que a pesar de suponer un volumen cuantitativamente
menor a otros, plantea unos problemas científicos y técnicos
mayores, que se deben resolver para una apropiada gestión
ambiental. La gestión de este residuo en escombreras supone un
elevado riesgo ambiental, lo que refuerza la necesidad de
pre-tratamiento antes de su vertido, para que esto
se lleve a cabo con seguridad. Con este objetivo se han
desarrollado formulaciones de S/E para el tratamiento de dicho
residuos mediante el empleo de aglomerantes y la inclusión de
aditivos específicos.
El cemento Portland se ha seleccionado como
aglomerante hidráulico, por las ventajas que presenta, destacando
entre otras: a) la tecnología del cemento es conocida (manejo,
mezcla, fraguado y endurecimiento), b) el cemento es muy utilizado
en el campo de la construcción por lo que el coste del material es
relativamente bajo, c) la eliminación excesiva de agua en los lodos
y residuos con alto porcentaje en humedad no es necesaria, ya que se
requiere agua para la hidratación, d) el sistema tiene capacidad
para admitir variaciones en la composición química del residuo y e)
la alcalinidad del cemento puede neutralizar los residuos ácidos. El
principal inconveniente en el empleo del cemento como principal
constituyente es la presencia de ciertos contaminantes,
generalmente de carácter orgánico que pueden retardar o inhibir la
hidratación adecuada y, en consecuencia, el fraguado y
endurecimiento del material, por esta razón se le añade distintos
aditivos para evitar estas interferencias en la hidratación.
La cantidad de aglomerante hidráulico a emplear
va a depender de diversos parámetros, en particular del aglomerante
seleccionado, de la composición de los lodos y de las propiedades
buscadas para los productos obtenidos del procedimiento de S/E,
principalmente su consistencia física y su comportamiento en los
ensayos de toxicidad. En la práctica, se recomienda emplear una
cantidad inferior al 30%, del peso total de la mezcla, es decir una
relación cemento/residuo = 30/70. Las relaciones comprendidas entre
15 y 30% en peso de la mezcla son especialmente recomendables.
En el procedimiento se emplea también como
aglomerante "finos de recuperación de arenas de fundición" se
refieren a las partículas (< 200 \mum) que se recogen
principalmente en los sistemas de colección de partículas durante
la operación de desmoldeo de las piezas llevado a cabo en el
proceso de fundición. Los finos de arenas se adicionan para mejorar
la mezcla, ya que actúa como material abrasivo, para eliminar
principalmente los sólidos que se pegan en las paredes y las
paletas de la mezcladora, para amortiguar el pH alcalino del
cemento, para adsorber compuestos orgánicos en su parte carbonosa,
y para mejorar las propiedades físicas de la mezcla como un aporte
de sílice y alúmina, además constituyen un subproducto, con lo que
se soluciona con su uso un doble problema. Se le añade a la mezcla
una cantidad que varía entre 10 y 60% del total de masa.
En la presente patente se reivindica la
utilización de aditivos específicos a la mezcla residuo aglomerante
para mejorar las propiedades físicas y químicas de los productos S/E
con un porcentaje de residuo elevado (70%).
- \bullet
- Lignosulfonato cálcico magnésico de baja viscosidad, reactivo utilizado ampliamente como agente plastificante en el cemento, principalmente para mejorar las propiedades físicas, aunque también en la inmovilización de compuestos.
- \bullet
- Carbón activo, aditivo que se utiliza para mejora de las propiedades finales de las mezclas desarrolladas, fundamentalmente indicado para adsorber los compuestos orgánicos solubles, y por lo tanto resulta un método eficaz de estabilización de carga tóxica orgánica, el único inconveniente que presenta es su coste tan elevado.
- \bullet
- Negro de humo tipo N-220 se utiliza fundamentalmente para adsorber compuestos orgánicos solubles, su coste es bajo por ser un subproducto.
- \bullet
- Humo de sílice (Sikacrete-HD), aditivo de construcción, es un subproducto en los procesos de fundición de metal silícico y aleaciones de ferrosilício. Se ha seleccionado como aditivo por su estructura amorfa, el alto contenido en silício (más del 75%) y la gran superficie específica, hacen que sea un reactivo muy utilizado en procesos con cal o cemento, confiriéndole al producto final mejoras reconocidas tanto en la inmovilización de metales como de orgánicos.
Las cantidades de aditivo utilizadas están
comprendidas entre 1-10% en peso total de la mezcla
(residuo + aglomerante + aditivo), siendo en la práctica
recomendados cantidades menores del 5% dependiendo de la
composición del residuo, excepto para el Lignosulfonato que están
comprendidas entre 0,5-1%.
El contenido de agua en el proceso es aportado
por el propio residuo, lodo de fundición, a la mezcla, que oscila
entre 50-60%. Se ha comprobado que es cantidad
suficiente para que se den las reacciones de hidratación de los
compuestos del cemento y permite homogeneizar la mezcla y evitar
etapas de secado que encarecen el proceso. Sin embargo con objeto de
regular el contenido de agua final, puede ser añadida agua si es
necesaria. En todos los casos una cantidad de agua de
25-50% en peso en el total de mezcla es
suficiente.
El desarrollo de las formulaciones de S/E se
llevó a cabo mediante la realización de mezcla de residuos con
aglomerantes y aditivos específicos en una mezcladora industrial a
escala de laboratorio CEMEX, con un tiempo de mezclado menor o igual
de 10 minutos. Los adsorbentes utilizados como aditivos (carbón
activo y negro de humo) se han adicionado al mismo tiempo que el
cemento en la mezcladora ya que se ha demostrado experimentalmente,
que esto no repercute en la retención de la carga tóxica orgánica e
inorgánica.
La mezcla procesada se almacena en botes que
ejercen de moldes, en oscuridad y a una temperatura 22+3°C para su
curado durante 7, 28 y/o 56 días, transcurridos los cuales se
comienzan los ensayos para evaluar los sólidos obtenidos.
A un nivel comercial, la etapa de mezclado y las
subsiguientes etapas de fraguado y curado de los lodos
orgánicos/inorgánicos con los aglomerantes y aditivos propuestos en
la invención pueden llevarse a cabo con técnicas de mezclado
convencionales.
La disminución de volumen del residuo varía entre
un 3 y 30% (volumen relativo respecto al residuo original) en las
mezclas monolíticas, en tomo al 30% preferentemente, muy por encima
de los métodos convencionales, en los que también se usan
aglomerantes de carácter hidráulico.
El ejemplo cuya descripción sigue va a demostrar
el interés de la invención. Se trataron lodos tomados de un sistema
de limpieza de gases de fusión, denominados "Lodos de
fundición", con una humedad en tomo al 50%. La composición
ponderal de los lodos se consigna en la Tabla 1.
Estos lodos presentan una alta toxicidad, con
valores de ecotoxicidad (EC_{50}) por debajo del límite impuesto
en la normativa española (< 3.000 mg/l) (Tabla 2).
Los lodos de fundición presentan una alta
movilidad de cinc y fenoles fundamentalmente que se aprecia en las
concentraciones obtenidas en los lixiviados, según la norma TCLP y
DIN 38414-S4 (Tabla 3 y 4 respectivamente).
| Composición | Porcentaje (%) |
| PbO | \hskip5pt 0,72 |
| ZnO | 57,1 \hskip5pt |
| SiO_{2} | 18,2 \hskip5pt |
| Fe_{2}O_{3} | 14,8 \hskip5pt |
| MnO | \hskip5pt 2,17 |
| CaO | \hskip5pt 1,57 |
| K_{2}O | \hskip5pt 1,44 |
| SO_{3} | \hskip5pt 1,33 |
| SnO_{2} | \hskip5pt 1,22 |
| Al_{2}O_{3} | \hskip5pt 0,57 |
| MgO | \hskip5pt 0,54 |
| Total | 99,66 |
| Parámetro | Lodo | Mezclas S/E | |
| 7 días | 28 días | ||
| Humedad (%) | 47,49 | 31,00 | 30,29 |
| Volumen (%) | 0 | -37,3 | -18,1 |
| Forma Física | Lodo | Monolito | Monolito |
| TCLP | |||
| pH | 6,49 | 11,46 | 10,66 |
| EC_{50} (mg/l) | 769 | 103.550 | >10^{6} |
| Parámetro | Lodo | Mezclas S/E | |
| 7 días | 28 días | ||
| TCLP | |||
| pH | 6,49 | 11,46 | 10,66 |
| Pb (mg/l) | <1.d. | <l.d. | <l.d. |
| Zn (mg/l) | 1.988 | 0,63 | 0,07 |
| Fe (mg/l) | 384 | 0,09 | <l.d. |
| Si (mg/l) | 18,42 | 0,33 | 0,40 |
| Mn (mg/l) | 24,0 | <l.d. | <l.d. |
| Al (mg/l) | 0,25 | 2,58 | 1,81 |
| Ca (mg/l) | 198,2 | 1.889 | 1.874 |
| Parámetro | Lodo | Mezclas S/E | |
| 7 días | 28 días | ||
| DIN-S4 | |||
| pH | 9,10 | 12,25 | 12,19 |
| COT (mg/l) | 45,3 | 14,53 | 17,10 |
| Fenoles (mg/l) | 9,95 | 3,52 | 1,74 |
| CN^{-} (mg/l) | 0,14 | <l.d. | <l.d. |
| Pb (mg/l) | <l.d. | <l.d. | <l.d. |
| Zn (mg/l) | <l.d. | 1,79 | 1,56 |
| Fe (mg/l) | <l.d | 0,44 | 0,39 |
| Si (mg/l) | 1,28 | 1,39 | 1,19 |
| Mn (mg/l) | 0,02 | <l.d. | <l.d. |
| Al (mg/l) | 0,21 | 12,79 | 8,97 |
| Ca (mg/l) | 23,10 | 92,03 | 81,59 |
En el ensayo de inertización se mezclaron 1,4 kg
de residuo (70%), con una humedad de 47,49%, con 300 gramos de
cemento Portland (15%), tipo CEMI/42,5 R, con 200 gramos de finos de
recuperación de arenas de fundición (10%) y, dosificando como
aditivo 100 gramos de Negro de Humo, N-220, (5%),
lo que supone una cantidad total de 2 kg. De modo que la proporción
residuo/(aglomerante+aditivo) fue de 70/30.
El aditivo utilizado se ha adicionado al mismo
tiempo que la mezcla de aglomerante (cemento Portland y finos de
arena de fundición). El proceso se llevó a cabo en una mezcladora
industrial a escala de laboratorio CEMEX W-20,
X-026, completándose la homogeneización en 10
minutos. A continuación la mezcla resultante se descargó y se
traspasó a un recipiente que actúa como molde. Se cierra
herméticamente y se mantiene a temperatura ambiente en oscuridad
para provocar el fraguado y endurecimiento de las mezclas.
Una vez finalizado el tiempo de curado, se
obtiene una mezcla de consistencia monolítica, con una disminución
de volumen respecto al inicial de 37% y 18%, al cabo de 7 y 28 días
respectivamente. Inmediatamente se realizaron los ensayos de
lixiviación obteniéndose los resultados de las Tablas 3 y 4.
Comparando los valores obtenidos con los del residuo inicial, se
aprecia el progreso aportado por la invención en lo que concierne a
la inertización de carga tóxica inorgánica (concretamente de cinc)
y orgánica (fundamentalmente fenoles), de los lodos de fundición,
obteniéndose unos valores de ecotoxicidad (EC_{50}) > 10^{6},
lo que indican que el residuo final es no ecotóxico, de acuerdo a la
legislación vigente (Ley Básica de Residuos Tóxicos y
Peligrosos).
Claims (6)
1. Procedimiento de inertización de lodos que
contienen carga contaminante orgánica e inorgánica conjuntamente
caracterizado porque se añaden a los lodos, un aglomerante
hidráulico de carácter comercial y, finos de recuperación de arenas
de fundición, de carácter residual, con la inclusión de una pequeña
cantidad de aditivo seleccionado entre lignosulfonato cálcico
magnésico, y carbón activo, de carácter comercial, y negro de humo
y humo de sílice, de carácter residual y, se somete la mezcla así
obtenida a un proceso de fraguado, endurecimiento y curado, para
que cumpla los objetivos de manejabilidad, reducción de volumen
relativo y, movilidad de elementos potencialmente peligrosos por
debajo de los límites regulados.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los aglomerantes antes citados se
emplean en una cantidad 15-20% de aglomerante
hidráulico y 10-15% los finos de recuperación de
arenas de fundición en peso de la mezcla total, con un porcentaje
de residuo elevado, en torno al 70%, en función de la composición
del lodo residual.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque se emplea como aditivo específico
lignosulfonato cálcico magnésico, de carácter comercial, en una
cantidad de 0,5-1% en peso de la mezcla total.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque se emplea como aditivo específico
carbono activo, de carácter comercial, en una cantidad igual o menor
de 1% en peso de la mezcla total.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque se emplea como aditivo específico
negro de humo tipo N-220, de carácter residual, en
una cantidad igual o menor de 1% en peso de la mezcla total.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque se emplea como aditivo específico
humo de sílice (Sikacrete-HD), de carácter residual,
en una cantidad igual o menor de 1% en peso de la mezcla total.
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|---|---|---|---|
| ES200101115A ES2187349B2 (es) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Procedimiento de inertizacion de lodos que contienen carga contaminante organica e inorganica. |
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| ES200101115A ES2187349B2 (es) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Procedimiento de inertizacion de lodos que contienen carga contaminante organica e inorganica. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2187349A1 ES2187349A1 (es) | 2003-06-01 |
| ES2187349B2 true ES2187349B2 (es) | 2004-12-16 |
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|---|---|
| ES (1) | ES2187349B2 (es) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4230568A (en) * | 1977-10-19 | 1980-10-28 | Stablex A.G. | Treatment of hazardous waste |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1227913B (it) * | 1988-12-23 | 1991-05-14 | Fabrizio Bigelli | Procedimento per l'inertizzazione di rifiuti tossici |
| NL9101656A (nl) * | 1991-10-01 | 1993-05-03 | Pelt & Hooykaas | Fixeermiddel voor giftig afval en werkwijze ter bereiding en toepassing daarvan. |
| NL9101655A (nl) * | 1991-10-01 | 1993-05-03 | Pelt & Hooykaas | Fixeermiddel voor gemengde organisch en anorganisch verontreinigde materialen en werkwijze ter bereiding en toepassing daarvan. |
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-
2001
- 2001-05-10 ES ES200101115A patent/ES2187349B2/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4230568A (en) * | 1977-10-19 | 1980-10-28 | Stablex A.G. | Treatment of hazardous waste |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2187349A1 (es) | 2003-06-01 |
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