ES2224750T3 - Procedimiento para depurar humo contaminado por cloruro de hidrogeno y metales pesados, dejar inertes dichos metales pesados y valorizar dicho cloruro de hidrogeno. - Google Patents

Abstract

Procedimiento, en combinación, para depurar un humo contaminado por cloruro de hidrógeno y metales pesados, hacer inertes los metales pesados y valorizar el cloruro de hidrógeno, según el cual: (a) se somete el humo a un tratamiento realizado por vía seca o semi-húmeda con un reactivo básico que contiene un compuesto sódico, del que se recoge un residuo sólido que contiene los metales pesados; (b) se dispersa el residuo sólido y un aglomerante hidráulico en agua para formar un caldo acuoso; (c) se somete el caldo acuoso a un tratamiento físicoquímico para insolubilizar los metales pesados y el aluminio y destruir los iones complejos peligrosos; y (d) se extrae del caldo, por una parte una masa sólida, que se separa y, por otra parte una disolución acuosa.

Description

Procedimiento para depurar humo contaminado por cloruro de hidrógeno y metales pesados, dejar inertes dichos metales pesados y valorizar dicho cloruro de hidrógeno.

La invención se refiere a un procedimiento para la depuración de un humo contaminado por cloruro de hidrógeno y por metales pesados, que permite, por otra parte, un tratamiento para dejar inertes los citados metales pesados y una valorización del cloruro de hidrógeno.

Los residuos de origen casero, urbano u hospitalario contienen habitualmente cantidades importantes de residuos orgánicos, especialmente clorados y de metales pesados (especialmente cinc, plomo, cadmio, mercurio y cromo). Contienen también con frecuencia cloruros metálicos (particularmente cloruro de sodio) y de aluminio. Una técnica regularmente utilizada para reducir el volumen de estos residuos consiste en incinerarlos. La incineración de tales residuos conduce a la formación de humos, que contienen cloruro de hidrógeno, metales pesados volátiles y cenizas. Estas contienen invariablemente cloruros metálicos, residuos orgánicos (especialmente dioxinas y furanos), metales pesados e inquemados en los que se encuentra frecuentemente aluminio metálico. Antes de lanzarse a la atmósfera, estos humos deben ser liberados del polvo y purificados, y los polvos deben además tratarse para hacerlos inofensivos para el medio ambiente.

En la solicitud de patente europea EP-A-0829276 (REVATECH S.A.), se propone un procedimiento para hacer inerte los polvos sólidos que provienen de la incineración de residuos de origen casero, estando estos polvos normalmente contaminados por metales pesados. Según este procedimiento conocido, se dispersan los polvos en agua, con un compuesto puzolánico y un aglomerante hidráulico, y el caldo acuoso así obtenido se trata para insolubilizar los metales pesados. El caldo se somete luego a una filtración, de la que se recoge un residuo sólido, por una parte, y una disolución acuosa, por otra parte. La disolución acuosa se somete a una depuración clásica, definida por su constitución y que consta especialmente de un ajuste del pH, una decantación y una filtración sobre arena, carbón activo o resinas, antes de ser lanzada a las aguas superficiales o valorizada en un procedimiento industrial. Al residuo sólido se añade la cantidad de agua necesaria para asegurar el fraguado y el endurecimiento del aglomerante hidráulico. Al final del periodo de fraguado y de endurecimiento, se recoge un bloque sólido e inerte frente a la intemperie, que puede desde entonces almacenarse en un lugar de descarga pública. En el procedimiento conocido que acaba de describirse, los polvos pueden ser cenizas volantes del humo de la incineración. Estas pueden igualmente contener un residuo sólido recogido en un tratamiento de depuración del humo en cloruro de hidrógeno. En este último caso, la depuración del humo se realiza indiferentemente mediante un lavado con agua o por tratamiento con cal.

El procedimiento conocido descrito anteriormente presenta la particularidad de generar disoluciones residuales cuya valorización o eliminación son difíciles

La invención trata de remediar esta desventaja del procedimiento conocido mencionado, suministrando un proceso nuevo que realiza, por una parte, una depuración de los humos de incineración de los residuos caseros y un proceso que hace inertes los residuos sólidos de la depuración y que facilitan, por otra parte, la valorización del cloruro de hidrógeno del humo.

La invención se refiere por lo tanto a un procedimiento para, en combinación, depurar un humo contaminado por cloruro de hidrógeno y metales pesados, hacer inertes dichos metales pesados y valorizar el cloruro de hidrógeno, según el cual: (a) se somete el humo a un tratamiento con un reactivo básico, del que se recoge un residuo sólido que contiene los metales pesados;(b) se dispersa el residuo sólido y un aglomerante hidráulico en agua para formar un caldo acuoso y (c) se extrae del caldo, por una parte una masa sólida, que se separa, y por otra parte una disolución acuosa; según la invención, el reactivo básico contiene un compuesto sódico y el tratamiento del humo con el reactivo básico se lleva a cabo por vía seca o semi-húmeda.

El humo sometido al procedimiento según la invención está contaminado por cloruro de hidrógeno y por metales pesados volátiles. Puede además estar cargado de cenizas, especialmente de cenizas volantes que pueden igualmente contener metales pesados. Se denominan metales pesados, los metales cuyo peso específico es al menos igual a 5 g/cm^{3}, así como berilio, arsénico, selenio y antimonio, de acuerdo con la definición generalmente admitida (Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes; Vol. I, CRC Press, Inc; 1987, pag. 2). Además del cloruro de hidrógeno y los metales pesados, el humo puede contener otros constituyentes habitualmente presentes en los humos industriales, tales como aluminio en estado metálico o combinado, oxígeno, nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, dioxinas y furanos.

En el procedimiento según la invención, se somete el humo a un tratamiento con un reactivo básico que, según la invención, contiene un compuesto sódico. Por definición, el compuesto sódico es un compuesto químico que contiene sodio. Es generalmente un compuesto inorgánico y es básico de forma que descompone el cloruro de hidrógeno presente en el humo, formando cloruro de sodio. El compuesto sódico constituye generalmente más de 50% (con preferencia al menos 80%) del peso del reactivo básico. Constituye ventajosamente lo esencial, incluso la totalidad del reactivo básico.

El compuesto sódico puede, por ejemplo, contener hidróxido de sodio. Según una forma de realización ventajosa de la invención, el compuesto sódico contiene hidrógeno-carbonato de sodio. La expresión (bi)carbonato de sodio designa indiferentemente bicarbonato de sodio, carbonato de sodio anhidro o hidratado o una mezcla de carbonato de sodio y de bicarbonato de sodio, por ejemplo de sesquicarbonato de sodio que es un compuesto de fórmula general Na_{2}CO_{3}.NaHCO_{3}.2H_{2}O obtenido especialmente partiendo de un mineral de trona. El bicarbonato de sodio es el preferido.

Además del compuesto sódico, el reactivo básico puede contener aditivos que refuerzan la eficacia de la depuración del humo, tales como, por ejemplo, un compuesto peroxidado de metal alcalino (como se propone en la solicitud de patente europea EP-0-779834 de SOLVAY (Société Anonyme)o un hidroxicarbonato de magnesio o de coque de lignito como se propone en la solicitud de patente belga 09700417 (Société Anonyme).

De acuerdo con la invención, el tratamiento del humo con el reactivo básico es un tratamiento por vía seca o un tratamiento por vía semi-húmeda. Se entiende por tratamiento por vía seca un tratamiento en el que el reactivo básico se introduce en el humo en estado de un polvo sólido, en ausencia de un líquido, en particular agua. En general, en el tratamiento por vía seca, el reactivo básico se utiliza en estado de polvo que se inyecta en una corriente de humo que circula en el interior de un cámara de reacción. Se entiende por tratamiento semi-húmedo un tratamiento en el que el reactivo básico se introduce en el humo en presencia de una cantidad de líquido (habitualmente agua), tal que ésta sea totalmente vaporizada en el momento en que se recoge el residuo sólido. En el tratamiento por vía semi-húmeda el reactivo básico es generalmente utilizado en estado de polvo dispersado en un líquido generalmente agua. Informaciones referentes al tratamiento del humo con el reactivo básico son accesibles en la patente europea EP-603218 y la solicitud internacional WO 95/19835, ambas a nombre de Solvay (Société Anonyme).

Al final del tratamiento con el compuesto básico, se somete el humo a una eliminación de polvo para recoger un residuo sólido pulverulento, que contiene cloruro de sodio y metales pesados. La recogida del polvo no es crítica y puede comprender, por ejemplo, un tratamiento en un hidrociclón, en un electrofiltro o en un filtro de tipo de tejidos filtrantes. Se prefiere utilizar un filtro de tipo de tejidos filtrantes, resultando muy convenientes los filtros de mangas.

El residuo sólido obtenido en la recogida de polvo contiene cloruro de sodio y metales pesados. Se dispersa en agua, con un aglomerante hidráulico, de manera que se forme un caldo acuoso. El aglomerante hidráulico puede por ejemplo contener cal, clinker de cemento Portland o cemento Portland. Se prefiere el clinker de cemento Portland. El aglomerante hidráulico debe utilizarse en una cantidad suficiente para formar un hormigón con el residuo sólido y el agua. La cantidad óptima de aglomerante hidráulico dependerá desde ahora de la composición del residuo sólido y de la del aglomerante hidráulico seleccionado, y puede determinarse fácilmente mediante un trabajo de rutina. En la práctica, se obtienen buenos resultados con cantidades ponderales de aglomerante hidráulico comprendidas entre 5 y 90% (con preferencia de 10 a 60%) del peso de materia seca del residuo sólido.

Según una variante ventajosa de la invención, el aglomerante hidráulico contiene un compuesto puzolánico, por ejemplo escoria de horno alto o cenizas volantes de centrales térmicas. En esta variante de la invención, el compuesto puzolánico se emplea ventajosamente en una cantidad ponderal de 5 a 90% (con preferencia de 10 a 60%) del peso de materia seca del residuo sólido. El agua debe utilizarse en una cantidad suficiente para que el caldo acuoso sea bombeable, lo que significa que el caldo ha de poseer una fluidez suficiente para comportarse como un líquido, por oposición a los sólidos.

Para homogeneizar el caldo, se le somete a una amasadura. La amasadura del caldo puede comprender una molturación de sus constituyentes sólidos.

El caldo acuoso se somete además a un tratamiento físico-quimico apropiado para insolubilizar los metales pesados y el aluminio y para destruir los iones complejos perjudiciales tales como, por ejemplo, los iones cianuro (CN-) y los iones nitrito (NO_{2}^{--}). Este tratamiento físico-químico, bien conocido, comprende especialmente un ajuste de pH de y la adición de reactivos apropiados.

Las particularidades y detalles referentes a la formación del caldo acuoso y su tratamiento físico-químico son accesibles en el documento EP-A-0829276.

Después de la homogeneización del caldo, se le somete a una filtración, una centrifugación o una sedimentación seguida de una decantación para recoger separadamente una masa sólida y una disolución acuosa. La masa sólida contiene la mayor parte de los metales pesados. Se le añade la cantidad de agua necesaria para realizar el fraguado y el endurecimiento del aglomerante hidráulico, como se expone en el documento EP-A-0829276. Al final del endurecimiento, se recoge un hormigón que contiene los metales pesados en estado inerte y puede, de este modo, almacenarse en un lugar de descarga pública.

La disolución acuosa separada del caldo es una disolución acuosa de cloruro de sodio de gran pureza, que encuentra diversas aplicaciones industriales.

En el caso en que el humo tratado contenga dióxido de carbono y/u óxidos de azufre, el residuo sólido citado, separado del humo, contiene normalmente carbonato de sodio y/o sulfato de sodio. En una forma de realización particular del procedimiento según la invención, aplicado a un humo de este tipo, se añade cloruro de calcio al citado residuo sólido en el momento de su dispersión en agua con el aglomerante hidráulico. En esta forma de realización de la invención, el cloruro de calcio tiene como función descomponer el carbonato de sodio y/o el sulfato de sodio y formar carbonato de calcio y/o sulfato de calcio que precipitan. Por otra parte, siendo todas las demás cosas iguales, la disolución acuosa de cloruro de sodio recogida en esta forma de realización de la invención, presenta un contenido menor de metales pesados.

En otra forma de ejecución particular del procedimiento según la invención, la disolución acuosa de cloruro de sodio, separada del caldo, se trata con una resina quelante para eliminar las últimas trazas de metales pesados que se encontrarían en estado disuelto. Las particularidades y detalles referentes al tratamiento de la disolución acuosa de cloruro de sodio con la resina quelante son accesibles en la patente europea EP-603218 (SOLVAY (Société Anonyme)).

La disolución acuosa de cloruro de sodio, separada del caldo, contiene habitualmente cloruro de calcio, proveniente del aglomerante hidráulico utilizado. La presencia de cloruro de calcio en la disolución acuosa de cloruro de sodio puede servir para ciertas aplicaciones, especialmente si la citada disolución se ha tratado después sobre una resina quelante. Para ello, en una forma de ejecución ventajosa del procedimiento según la invención, se añade carbonato de sodio a la mencionada disolución acuosa, que se somete luego a una filtración. En esta forma de realización de la invención, se utiliza preferentemente carbonato de sodio en una cantidad suficiente para descomponer el cloruro de calcio que contiene y precipitar el calcio en estado de carbonato de calcio. No se tiene interés en utilizar un exceso de carbonato de sodio. En esta forma de realización del procedimiento según la invención, el precipitado de carbonato de calcio recogido de la filtración se mezcla ventajosamente con el residuo sólido mencionado, antes o durante la dispersión en agua.

La disolución acuosa de cloruro de sodio obtenida al final del procedimiento según la invención se particulariza por una pureza muy elevada y encuentra por ello, diversas aplicaciones en la industria. Puede especialmente servir de materia prima para la fabricación de carbonato de sodio por el procedimiento de la sosa al amoníaco (igualmente denominado "Procedimiento SOLVAY"), para la fabricación electroquímica de cloro y de disoluciones acuosas de hidróxido de sodio, así como para la fabricación de sal sólida.

La invención realiza, de manera original y económica, una depuración eficaz de los humos contaminados por metales pesados y cloruro de hidrógeno, una conversión eficaz en estado inerte y sobre metales pesados del humo y una valorización óptima del cloruro de hidrógeno del humo, en estado de cloruro de sodio, cuyas aplicaciones industriales son importantes.

Particularidades y detalles de la invención van a surgir de la descripción siguiente de la Figura única del dibujo anexo, que representa el esquema de una instalación que utiliza una forma de realización particular del procedimiento según la invención.

La instalación de la Figura consta de un horno 1 que se alimenta con residuos caseros u hospitalarios 2. El humo 3 emitido por el horno 1 está contaminado por cloruro de hidrógeno, metales pesados volátiles y dióxido de azufre. Por otra parte, está cargado de cenizas que contienen metales pesados. Se trata en primer lugar en un dispositivo de recogida de polvo 4 (por ejemplo un ciclón o un filtro electrostático), para separar las cenizas 5. El humo liberado del polvo 6 recogido del dispositivo de captura de polvo 4, se introduce en una cámara de reacción 7 donde se le añade bicarbonato de sodio 8 en estado de polvo. El bicarbonato de sodio se introduce en el humo en una cantidad suficiente para descomponer sensiblemente la totalidad del cloruro de hidrógeno y del dióxido de azufre del humo y formar cloruro de sodio y sulfato de sodio. El humo 9 recogido de la cámara de reacción 7 se trata sobre un filtro 10 para eliminar el polvo, y el humo 11 así liberado del polvo se envía a la chimenea 12. El filtro 10 consta con preferencia de un filtro de tejido filtrante (por ejemplo un filtro de mangas).

Las cenizas 5 contienen metales pesados y deben tratarse. Los polvos 13 retenidos en el filtro 10 contienen cloruro de sodio, sulfato de sodio, cloruro de potasio, metales pesados y carbonato de sodio proveniente del exceso de bicarbonato de sodio utilizado. Las cenizas 5 y los polvos 13 se reunen en una cámara mezcladora 14. Se introduce además, en la cámara 14, cloruro de calcio 15 en una cantidad sensiblemente igual a la cantidad necesaria para formar sulfato de calcio y carbonato de calcio por reacción con sulfato de sodio y el carbonato de sodio de los polvos 13. El cloruro de calcio 15 puede utilizarse en estado sólido o como una disolución acuosa. Se prefiere emplear un polvo de cloruro de calcio.

La mezcla 16 recogida de la cámara mezcladora 14 se introduce en una segunda cámara mezcladora 17, donde se le añade un aglomerante hidráulico (clinker de cemento Portland) 18, un compuesto puzolánico 19 (por ejemplo cenizas volantes de centrales térmicas) o una escoria de horno alto) y agua 20. Se utiliza una cantidad suficiente de agua 20 para obtener en la cámara 17 una masa líquida que sea bombeable. La masa líquida bombeable 21 recogida en la cámara 17 se introduce en una cámara de amasadura 22, donde se somete a una amasadura y a una molturación mecánica para homogeneizarla. De la cámara de amasadura 22 se recoge un caldo acuoso 23 que se transfiere a una cámara de reacción 24. En la cámara de reacción 24 se somete el caldo a un tratamiento físico-químico apropiado (especialmente con reactivos adecuados 25) para insolubilizar los metales pesados y el aluminio que contiene y para destruir los iones complejos peligrosos, especialmente los iones cianuro (CN-) y nitrito (NO_{2}- -). Se retira un caldo 26 de la cámara de reacción 24 y se trata inmediatamente sobre un filtro 27 donde se separa, por una parte una torta 28 y, por otra parte, una disolución acuosa de cloruro de sodio 29. La torta 28 contiene los metales pesados y las otras impurezas nocivas del humo 3, en un estado inerte frente al medio ambiente. Se deposita sobre un área de esparcimiento 38, en la que se riega con una cantidad de agua suficiente 30 para provocar el fraguado y el endurecimiento de los aglomerantes hidráulico y puzolánico que contiene y formar progresivamente un bloque sólido e inerte 31. Después de la molturación, el bloque 31 puede evacuarse en una descarga en un lugar público, no representado.

La disolución acuosa de cloruro de sodio 29 recogida del filtro 27 contiene aún trazas de metales pesados en estado disuelto. Contiene además compuestos solubles del calcio (principalmente cloruro de calcio). En una cámara de reacción 32, se le añade carbonato de sodio 39 en una cantidad suficiente para precipitar el calcio en estado de carbonato de calcio. Se filtra (33) la suspensión acuosa de carbonato de calcio así obtenida 40 para recoger el precipitado de carbonato de calcio 34 y se recicla el mismo en la cámara mezcladora 14. La disolución acuosa filtrada 35 se trata sobre una resina quelante 36 para extraer las trazas de metales pesados que contiene y se recoge una disolución acuosa de cloruro de sodio de gran pureza 37, utilizable tal cual como materia prima en un proceso industrial.

Claims (10)

1. Procedimiento, en combinación, para depurar un humo contaminado por cloruro de hidrógeno y metales pesados, hacer inertes los metales pesados y valorizar el cloruro de hidrógeno, según el cual: (a) se somete el humo a un tratamiento realizado por vía seca o semi-húmeda con un reactivo básico que contiene un compuesto sódico, del que se recoge un residuo sólido que contiene los metales pesados; (b) se dispersa el residuo sólido y un aglomerante hidráulico en agua para formar un caldo acuoso; (c) se somete el caldo acuoso a un tratamiento físicoquímico para insolubilizar los metales pesados y el aluminio y destruir los iones complejos peligrosos; y (d) se extrae del caldo, por una parte una masa sólida, que se separa y, por otra parte una disolución acuosa.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el aglomerante hidráulico se selecciona entre el cemento Portland y el clinker de cemento Portland.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se selecciona el compuesto sódico entre carbonato de sodio, carbonato ácido de sodio, sesquicarbonato de sodio y las mezclas de estos compuestos.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el reactivo básico contiene al menos 80% en peso del compuesto sódico.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aglomerante hidráulico contiene un compuesto puzolánico.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se trata la disolución acuosa sobre una resina quelante.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, en el caso en que el humo contenga dióxido de carbono y/o dióxido de azufre, se añade cloruro de calcio al residuo sólido.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la disolución acuosa se trata con carbonato de sodio, para precipitar carbonato de calcio que se recoge y se recicla en el residuo sólido.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque antes de tratar el humo con el reactivo básico, se somete dicho humo a una retirada de polvo, de la que se recogen polvos que se mezclan con el residuo sólido.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se aplica a un humo generado por la incineración de residuos caseros u hospitalarios.