ES2281295B1 - Procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de pulido y corte de piedra. - Google Patents

Procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de pulido y corte de piedra. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de pulido y corte de piedra. Comprende el secado térmico de dicho lodo empleando para ello energía térmica procedente de un equipo de cogeneración, y se caracteriza por el hecho de que el vapor procedente del secado de dicho lodo es condensado empleando para ello también la energía térmica procedente de dicho equipo de cogeneración. Posibilita la valorización de los lodos procedentes del proceso de pulido y corte de piedra, todo ello con un rendimiento energético muy alto y con un impacto ambiental nulo.

Description

Procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de pulido y corte de piedra.
La presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de corte y pulido de piedra, que comprende el secado térmico de dicho lodo.
Antecedentes de la invención
Los lodos son residuos que se generan durante un proceso industrial y/o un proceso de tratamiento de aguas residuales, que se caracterizan básicamente porque su composición presenta una fracción líquida muy elevada, muchas veces superior al 80%, que dificulta su manejo y posterior tratamiento.
Las industrias extractoras y productoras de piedra natural como mármol, granito o pizarra, emplean un gran caudal de agua para llevar a cabo el corte y pulido de la piedra. La abundante agua empleada junto con el mineral en suspensión micronizado que genera el proceso de corte y pulido dan lugar a un residuo denominado lodo.
El lodo obtenido de los procesos de corte y pulido de piedra natural es tratado física y químicamente para reducir su contenido en agua. Sin embargo, dada la naturaleza del material sólido que contiene el citado lodo (mineral micronizado), la fracción líquida que se obtiene de dicho tratamiento físico-químico sigue conteniendo una proporción de mineral en suspensión y sales disueltas elevada que dificulta enormemente su reutilización en el proceso de corte y pulido, puesto que repercute muy negativamente tanto en la vida útil como en el coste de mantenimiento de la maquinaria de las instalaciones de tratamiento.
Por otro lado, por lo que se refiere a la fracción de lodo deshidratada procedente del citado tratamiento físico químico, dada la imposibilidad técnico-económica existente hasta ahora de separar el mineral micronizado de la fracción residual de agua que aún contiene dicha fracción de lodo deshidratada, ésta es eliminada transportándola hasta vertedero, con un coste medioambiental muy elevado.
Son conocidos procesos para el tratamiento de lodos, como por ejemplo, los lodos procedentes del tratamiento de aguas residuales, que comprenden la etapa de secar dicho lodo con energía térmica al objeto de reducir su contenido de agua por vaporización de ésta a la atmósfera. Una vez seco el lodo, es decir, una vez reducido su contenido de humedad por debajo del 10%, éste puede incinerarse o bien ser procesado para su transformación.
La energía térmica necesaria para llevar a cabo el secado térmico de lodos puede obtenerse mediante equipos de cogeneración que producen y aprovechan simultáneamente tanto electricidad como calor.
De hecho, son conocidos procesos para el tratamiento de lodos que emplean la energía térmica procedente de los gases a alta temperatura (400ºC a 600ºC) de combustión y post-combustión del equipo de cogeneración para realizar el secado de dichos lodos.
Sin embargo, las instalaciones de cogeneración conocidas hasta el momento destinadas al secado de lodos presentan el inconveniente de que tienen un rendimiento muy bajo, y los productos obtenidos del secado del lodo necesitan seguir procesos posteriores de transformación para poder ser reutilizados o reaprovechados. Por otro lado, el impacto ambiental de dichas instalaciones de cogeneración suele ser alto, sobretodo por lo que respecta a olores y otras emanaciones gaseosas tóxicas, lo que repercute en un coste económico elevado en medidas correctoras de impactos y, a menudo, en un gran rechazo social por parte de los habitantes de las zonas cercanas a las instalaciones de
cogeneración.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes mencionados, desarrollando un procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de corte y pulido de piedra que tiene un rendimiento energético muy alto y que posibilita la valorización de dicho lodo.
De acuerdo con este objetivo, el procedimiento de la presente invención comprende el secado térmico de dicho lodo empleando para ello energía térmica procedente de un equipo de cogeneración, y se caracteriza por el hecho de que el vapor procedente del secado de dicho lodo es condensado empleando para ello también la energía térmica procedente de dicho equipo de cogeneración.
Gracias a estas características, el procedimiento de la presente invención tiene un rendimiento energético muy alto, superior al 95%, puesto que, además de la energía eléctrica generada durante la cogeneración, también se aprovecha la práctica totalidad de la energía térmica generada por el equipo que lleva a cabo dicha cogeneración.
Otra ventaja del mismo proceso de tratamiento de lodo, se encuentra en el hecho de que la condensación del vapor procedente del secado del lodo posibilita la obtención de un subproducto que, en la mayoría de casos, puede reutilizarse en la industria sin necesidad de ser sometido a procesos posteriores de transformación adicionales.
Sorprendentemente, el proceso de la presente invención presenta la ventaja de que posibilita la valorización de los lodos procedentes del proceso de pulido y corte de piedra, todo ello con un rendimiento energético muy alto y con un impacto ambiental nulo.
Preferentemente, dicho vapor es condensado mediante un equipo frigorífico de absorción que emplea dicha energía térmica.
Gracias al equipo frigorífico de absorción, parte de la energía térmica procedente del equipo de cogeneración puede ser aprovechada directamente para vaporizar el refrigerante de dicho equipo y producir frío. De este modo, con la propia energía térmica del equipo de cogeneración se obtiene también la energía frigorífica necesaria para condensar el vapor procedente del secado del lodo.
Ventajosamente, la energía térmica que emplea dicho equipo frigorífico procede del fluido empleado para refrigerar dicho equipo de cogeneración. De este modo, puede aprovecharse como fuente de calor para el equipo frigorífico de absorción, el fluido caliente procedente del sistema de refrigeración de los componentes del equipo de cogeneración.
Preferentemente, dicho secado térmico es instantáneo y la energía térmica que se emplea para dicho secado procede de los gases de combustión a alta temperatura de dicho equipo de cogeneración.
El secado instantáneo presenta la ventaja de que permite obtener un producto sólido con un contenido de humedad muy bajo, empleando para ello directamente los propios gases calientes de combustión procedentes del equipo de cogeneración, los cuales son inyectados dentro del propio secador.
Ventajosamente, la temperatura de los gases de combustión puede incrementarse, realizando una post-combustión de dichos gases mediante la aportación adicional de oxígeno. Dicha aportación adicional de oxígeno puede realizarse ya sea mediante la inyección de aire atmosférico, ya sea mediante la inyección de una mezcla de aire y oxígeno o mediante la inyección de oxígeno puro.
De este modo, se obtienen gases de post-combustión con una temperatura aproximada de 600ºC que resulta muy eficiente para el secado.
También preferentemente, dicho secado instantáneo se lleva a cabo mediante un turbosecador. Dicho aparato combina los efectos de turbulencia y vacío con el desplazamiento a gran velocidad de partículas sólidas húmedas y dispersadas. El turbosecador presenta la ventaja de que posibilita una intensa acción de secado con un mínimo calentamiento del sólido.
Otra vez preferentemente, antes del secado térmico se lleva a cabo una etapa en la que se reduce la proporción de fracción líquida del lodo. Ventajosamente, dicha reducción de fracción líquida se lleva a cabo mediante una centrífuga que permite separar de un modo eficiente una gran proporción de partículas sólidas.
Según una realización preferida, dicha fracción líquida es tratada para reducir su contenido en sólidos en suspensión. Ventajosamente, dicho tratamiento se lleva a cabo mediante un equipo que emplea un proceso de filtrado.
Según la misma realización preferida, el efluente procedente del filtrado de dicha fracción líquida es tratado para reducir su contenido en sólidos disueltos.
Ventajosamente, dicho tratamiento se lleva a cabo mediante un proceso de evaporación térmica que emplea energía térmica procedente del equipo de cogeneración.
Preferentemente, en la citada realización preferida, la fracción residual de lodo procedente del tratamiento de dicha fracción líquida o efluente es re-circulada para ser secada, por lo que se evita, una vez más, la generación de un residuo húmedo de elevado impacto ambiental.
Ventajosamente, dicha piedra natural es mármol o granito.
La aplicación del proceso de la invención al lodo procedente del corte y pulido del mármol posibilita la obtención, por un lado, de agua libre de materiales en suspensión y sales disueltas, que puede reutilizarse de nuevo en el proceso sin causar ningún tipo de problema a la maquinaria y, por otro lado, de carbonato cálcico seco que puede ser reutilizado como materia prima o aditivo en otro tipo de industrias.
En la presente invención, por lodo se entenderá un inorgánico procedente del proceso de corte y pulido de piedra, cuya fracción líquida es susceptible de ser evaporada, total o parcialmente, mediante la energía térmica procedente de un equipo de cogeneración.
De igual modo, por cogeneración, se entenderá la producción y aprovechamiento simultáneo de electricidad y calor, ya sea mediante equipos de cogeneración con moto-generadores, turbinas de gas, turbinas de vapor, células de combustible, o cualquier otro sistema u equipo susceptible de generar electricidad y calor a partir de un combustible.
Descripción de una realización preferida
A continuación se describe una realización preferida del procedimiento de la presente invención que se aplica al lodo procedente del proceso de corte y pulido de mármol. Se trata de un residuo de tipo inorgánico que contiene como componentes mayoritarios, agua y carbonato cálcico.
En la realización que se describe, el lodo generado por el proceso se recoge en su totalidad en un silo decantador, haciéndolo pasar previamente por una cesta de desbaste y por unas bombas de elevación. Dicho silo, se encuentra equipado con un sistema de preparación de aditivos químicos (floculantes y/o coagulantes) que se añaden al lodo para mejorar la eficacia de la decantación.
A la salida del silo, el lodo tiene una proporción aproximada de 80% de agua y de 20% de carbonato cálcico. Desde el silo, los lodos son bombeados a una centrífuga al objeto de reducir su proporción de agua.
La fracción líquida de lodo procedente de la centrífuga es tratada posteriormente mediante un equipo de filtrado que permite separar los sólidos en suspensión, básicamente carbonato cálcico, que todavía contiene esta fracción. A continuación del equipo de filtrado, se instala un segundo equipo que trata por evaporación térmica el efluente procedente del filtrado al objeto de eliminar los sólidos o sales disueltas. Para llevar a cabo dicho proceso de evaporación se emplea la energía térmica del agua caliente procedente del sistema de refrigeración del equipo de cogeneración. El efluente del proceso de evaporación térmica es una agua técnica condensada de alta calidad que puede reutilizarse sin ningún tipo de problema en el mismo proceso de corte y pulido.
En la realización que se describe, la fracción residual de lodo procedente del doble tratamiento de filtrado y evaporación térmica que se aplica a la fracción líquida procedente de la centrífuga, es re-circulada hasta la fracción de lodo centrifugada y conducida, conjuntamente con dicha fracción, hasta la instalación en la que se lleva a cabo el secado instantáneo.
La instalación de secado instantáneo de la realización que se describe comprende un turbosecador y un conjunto de ciclones y filtros de mangas.
En la cámara de secado del turbosecador se introduce la fracción de lodo a secar, los gases de combustión a alta temperatura procedentes de los motores de cogeneración y aire comprimido caliente.
La introducción de la fracción de lodo en el secador se lleva a cabo mediante boquillas pulverizadoras, en el caso de suspensiones y soluciones, y mediante una válvula alveolar o cinta transportadora sinfín, en el caso de sólidos húmedos.
El aire comprimido caliente que se introduce en la cámara de secado del turbosecador tiene la función principal de disgregar el lodo, aumentando de este modo su superficie para facilitar la acción de secado con un mínimo calentamiento del lodo, acción que básicamente llevan a cabo los gases de combustión que se encuentran a una temperatura aproximada de 400ºC.
Tal y como ya se ha comentado en la descripción de la invención, la temperatura de los gases de combustión procedentes de los motores de cogeneración puede incrementarse hasta aproximadamente los 600ºC, realizando una aportación adicional de oxígeno y llevando a cabo una post-combustión de los citados gases. Dicha aportación adicional puede llevarse a cabo mediante aire atmosférico, mediante una mezcla de oxígeno y aire o mediante oxígeno puro.
El turbosecador dispone de un sistema de recirculación y control de aspiración de partículas que permite retornar a la cámara de secado las partículas más húmedas y/o aglomeradas mientras que las partículas secas y disgregadas de material mineral son conducidas junto con el vapor de agua que se genera durante el secado, hacia el conjunto de ciclones y filtros manga donde son separadas de éste.
El vapor de agua procedente del secado del lodo es condensado mediante el condensador de un equipo frigorífico de absorción que utiliza la energía térmica procedente del agua caliente (90ºC a 95ºC) de refrigeración de los motores del equipo de cogeneración. El resultado es una agua técnica de gran calidad que puede ser reutilizada en el proceso de pulido y corte sin causar problema alguno en los equipos y, por otro lado, permitiendo un ahorro muy importante de un bien cada vez más escaso como es el agua.
Por lo que respecta al mineral micronizado seco procedente del secador, carbonato cálcico en el caso de la realización que se describe, éste es seleccionado en un clasificador y, opcionalmente, molturado para obtener una granulometría uniforme y adecuada a las exigencias de los mercados en los que tiene un alto valor como materia prima o aditivo (mercados de la cal, industrias del cemento, papel, pinturas, plásticos, adhesivos, selladores, farmacia y cosméticos, fabricación de moquetas, gomas, prefabricados de la construcción, uso agrícola, etc...).
Sorprendentemente, el procedimiento de la presente invención posibilita la valorización del lodo inorgánico procedente del proceso de pulido y corte de la piedra, mediante un equipo o sistema de cogeneración que suministra las necesidades totales en energía eléctrica y energía térmico/frigorífica que requiere el proceso para garantizar la total recuperación de los componentes de dicho lodo.
El procedimiento de la presente invención, presenta la ventaja de que posee un rendimiento energético muy alto, puesto que prácticamente toda la energía del combustible (gas natural, propano, butano, gasóleo, fuelóleo, biodiesel, etc...) empleado en el equipo de cogeneración es aprovechada en forma de energía eléctrica y de energía térmica. La energía eléctrica generada abastece de forma suficiente las necesidades del procedimiento mientras que la energía térmica generada se utiliza básicamente para llevar a cabo el secado térmico del lodo y para cubrir las necesidades del equipo frigorífico de absorción que condensa el vapor generado por el proceso.
Otra vez sorprendentemente, el procedimiento de la presente invención presenta la ventaja de que posibilita la valorización de los componentes del lodo generado en el proceso de pulido y corte de piedra.
En la tabla adjunta se presenta, a modo de ejemplo, el balance de materias del procedimiento de la presente invención aplicado a una instalación de pulido y corte de mármol que genera unos 12.000 Kg/h de lodo que contiene un 80% de agua y un 20% de carbonato cálcico.
Tal y como se muestra en la citada tabla, el procedimiento de la presente invención posibilita la recuperación de la totalidad de los componentes del lodo; agua y carbonato cálcico, siendo las condiciones en las que se recuperan dichos componentes las óptimas para garantizar su valorización.
TABLA 1 Balance de materias del procedimiento de la presente invención aplicado a una instalación de pulido y corte de mármol
1

Claims (13)

1. Procedimiento para el tratamiento del lodo procedente del proceso de corte y pulido de piedra, que comprende el secado térmico de dicho lodo empleando para ello energía térmica procedente de un equipo de cogeneración, caracterizado por el hecho de que el vapor procedente del secado de dicho lodo es condensado empleando para ello también la energía térmica procedente de dicho equipo de cogeneración.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho vapor es condensado mediante un equipo frigorífico de absorción que emplea dicha energía térmica.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la energía térmica que emplea dicho equipo frigorífico procede del fluido empleado para refrigerar dicho equipo de cogeneración.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho secado térmico es instantáneo y la energía térmica que se emplea para dicho secado procede de los gases de combustión a alta temperatura de dicho equipo de cogeneración.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho secado instantáneo se lleva a cabo mediante un turbo secador.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que antes del secado térmico se lleva a cabo una etapa en la que se reduce la proporción de fracción líquida de dicho lodo.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicha reducción de fracción líquida se lleva a cabo mediante una centrífuga.
8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicha fracción líquida es tratada para reducir su contenido de sólidos en suspensión.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el efluente procedente del tratamiento de dicha fracción líquida es tratado para reducir su contenido de sólidos disueltos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicho tratamiento para reducir el contenido de sólidos disueltos se lleva a cabo mediante un proceso de evaporación térmica que emplea energía térmica procedente del equipo de cogeneración.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado por el hecho de que la fracción residual de lodo procedente del tratamiento de dicha fracción líquida o efluente es re-circulada para ser secada.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos lodos son residuos generados durante el proceso de corte y pulido de mármol.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos lodos son residuos generados durante el proceso de corte y pulido de granito.
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