ES2292995T3 - Procedimiento y dispositivo para la produccion de un hidroxido metalico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de un hidróxido de metal, en particular hidróxido de magnesio, a partir de una solución salina, siendo precipitado en primer lugar un metal de la solución salina y siendo filtrada la suspensión que contiene solución salina, que se produce de este modo, mediante por lo menos un filtro (3, 6-8, 13-17) de una instalación de filtración de corriente transversal (3, 6 - 8, 13 - 17), caracterizado porque se vuelve a suministrar a la instalación de filtración de corriente transversal (3, 7, 14 - 17) un permeato que se forma mediante la filtración de la suspensión.
Description
Procedimiento y dispositivo para la producción
de un hidróxido metálico.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para la producción de un hidróxido
de metal, en particular hidróxido de magnesio, según los preámbulos
de las reivindicaciones 1 ó 20.
Los hidróxidos de metal son materias primas las
cuales se necesitan de formas muy diversas en la industria. Esto es
válido en particular para el hidróxido de magnesio el cual, por
ejemplo, se utiliza para la limpieza de gases de combustión y en el
tratamiento de aguas residuales. El hidróxido de magnesio puro se
utiliza en especial como sustancia suplementaria para detergentes,
como aditivo en el procesamiento de plástico y como componente
farmacéuticamente activo en remedios para el estómago.
En la naturaleza los hidróxidos de metal
aparecen en las formas más diversas. Por ejemplo, el hidróxido de
magnesio aparece como brucita. Hasta la actualidad se obtiene
principalmente de lejías finales del procesamiento de sal de potasa
o mediante precipitación a partir de agua del mar, la cual contiene
en media aproximadamente 0,5% de magnesio. A ambos líquidos, es
decir la lejía final y el agua del mar, se les añade para ello por
regla general lechada de cal, con lo cual se precipita hidróxido de
magnesio a partir de los líquidos. A continuación éste es separado
en filtros-prensa. Se conocen procedimientos
similares para otros hidróxidos de metal.
Los procedimientos conocidos presentan la
desventaja de que la separación del hidróxido de magnesio, debido a
un precipitado grasiento en los líquidos mencionados, exige grandes
superficies de filtración y grandes tiempos de filtración. Esto
conduce a procedimientos de fabricación demasiado largos y costosos
así como a medidas constructivas costosas y complejas en el
dispositivo de fabricación.
Por el documento
DE-A-100 01 493 se conoce un
procedimiento para la producción de un hidróxido de metal en forma
de hidróxido de magnesio a partir de una solución salina. En el
procedimiento conocido se precipita el metal de la solución salina.
La suspensión que contiene solución salina obtenida de este modo es
filtrada a continuación mediante un filtro de una instalación de
filtración de corriente transversal.
Se conoce además, gracias al documento
US-A-4.865.744, un procedimiento
para la preparación de suspensiones de colorantes acuosos, en el
cual se utiliza una instalación de separación de membrana de varias
etapas.
La invención se plantea, por lo tanto, el
problema de proponer un procedimiento y una instalación para la
producción de un hidróxido de metal, mediante los cuales se haga
posible una producción sencilla, económica y rápida del hidróxido
de metal con una gran pureza.
Este problema está caracterizado según la
invención mediante un procedimiento para la producción de un
hidróxido de metal con las características de la reivindicación 1.
Un dispositivo para llevar a cabo de en especial el procedimiento
según la invención está caracterizado por las características de la
reivindicación 20.
En el procedimiento según la invención se
precipita a partir de una solución salina en primer lugar el metal
en forma de hidróxido. Gracias a ello se forma una suspensión. Esta
suspensión es filtrada a continuación. Para ello se utiliza una
técnica de filtración de corriente transversal: la suspensión que
contiene solución salina es filtrada a través de un filtro mediante
la técnica de filtración de corriente transversal. Un permeato,
formado durante la filtración de la suspensión que contiene solución
salina, se vuelve a suministrar a la instalación de filtración de
corriente transversal, tratándose aquí preferentemente de una
realimentación del permeato a la instalación de filtración de
corriente transversal.
La invención se basa en el conocimiento de que
las partículas generadas por la precipitación son transportadas,
durante la filtración transversal, a causa de las condiciones de
circulación turbulentas aquí reinantes, principalmente en el núcleo
de la circulación. A causa de las condiciones de circulación
turbulentas se hace posible un lavado uniforme de las impurezas
disueltas. Mediante el suministro y la realimentación del permeato
en la instalación de filtración de corriente transversal tiene
lugar una limpieza, que se repite constantemente, de la solución
que contiene el metal con el permeato que está cada vez más libre de
sal, de manera que las impurezas perturbadoras se puede separar de
esta solución con una concentración discrecional. La suspensión que
contiene el hidróxido de metal es liberada de este modo de forma
continua de sales y otras sustancias. Por consiguiente es posible
obtener hidróxido de metal de forma sencilla con una calidad muy
buena.
De acuerdo con una primera forma de realización
de la invención se suministra el permeato de un filtro por lo menos
a otro filtro de la instalación de filtración de corriente
transversal. Por ello se entiende preferentemente la realimentación
del permeato de un filtro al otro filtro.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención la suspensión que contiene solución salina es filtrada
mediante un filtro de membrana. El filtro de membrana presenta
preferentemente poros que tienen un tamaño de poro de hasta 30
micrometros. En una forma de realización especialmente preferida, el
tamaño de poro está comprendido entre 0,05 y 0,5 micrometros.
Preferentemente, la solución salina para la
precipitación del metal es suministrada a un recipiente de reacción,
en el cual el metal es precipitado en forma de hidróxido de metal.
Además, está previsto preferentemente limpiar, tras la filtración,
un concentrado obtenido del filtro para la obtención definitiva del
óxido de metal.
En una forma de realización especial del
procedimiento según la invención está previsto lo siguiente: en
primer lugar la solución salina, la cual contiene el metal, se hace
alcalina en un recipiente de reacción. Gracias a ello se precipita
el metal en forma de un hidróxido, el cual está presente de manera
muy finamente dispersa en una suspensión, la cual se generó
mediante la precipitación. La suspensión es suministrada
preferentemente a un recipiente de trabajo el cual está conectado a
una instalación de filtración de corriente transversal, por ejemplo
una instalación de ultra- o microfiltración. En esta instalación se
separa preferentemente, mediante un filtro de membrana, un
permeato, el cual está presente en forma de una solución salina
libre de hidróxido de metal. El permeato es conducido a una unidad
de osmosis de inversión en tanto en cuanto el contenido en sales
disueltas no sea tan alto que no pueda ser procesado por la unidad
de osmosis de inversión. El concentrado retenido por el filtro de
membrana contiene una suspensión concentrada con hidróxido de metal
la cual es conducida preferentemente de nuevo al recipiente de
trabajo. Al recipiente de trabajo afluye adicionalmente agua pura,
la cual se utiliza para el lavado de otras sales solubles. El agua
pura es retirada, de forma preferente, de la unidad de osmosis de
inversión. El concentrado que se forma en la unidad de osmosis de
inversión, el cual contiene en especial las sales solubles, es
esclusado hacia fuera. Esto significa que no se utiliza ya más para
el procedimiento según la invención. El ejemplo de realización
descrito con anterioridad presenta la ventaja de que la suspensión
que contiene el hidróxido de metal es liberada de forma continua de
sales y otras sustancias, las cuales son esclusadas hacia fuera
cono concentrados a través de la unidad de osmosis de
inversión.
La forma de realización mencionada con
anterioridad se basa en las siguientes consideraciones: A causa de
las condiciones de circulación fuertemente turbulentas, que son
propias de instalaciones de filtración de corriente transversal, el
proceso de filtración actúa como órgano de mezcla, de manera que se
hace posible un lavaje muy uniforme de impurezas disueltas. A causa
de la nueva mezcla intensiva se genera en la suspensión un grano
muy pequeño, dado que por la conducción de corriente turbulenta se
impide la formación de aglomerados en la suspensión y los
aglomerados formados son rotos. Dado que con ello se impiden
"islas de concentración" dentro de un aglomerado de
partículas, este proceso intensiva y acelera también el lavado de
impurezas disueltas, que en el procedimiento conocido hasta ahora
duran mucho tiempo. Mediante aumento cíclico de la concentración de
partículas en el recipiente de trabajo y subsiguiente dilución
mediante entrada de agua pura se puede generar cualquier calidad de
pureza discrecional, sin que haya que integrar etapas de limpieza
adicionales.
En otra forma de realización de la invención la
suspensión que contiene solución salina es filtrada mediante por lo
menos dos filtros, estando dispuesto un primer filtro antes de un
segundo filtro. Preferentemente estos filtros están dispuestos en
cada caso en una etapa de filtración, las cuales están conectadas
una tras otra.
Está previsto además ventajosamente que el
permeato que pasa por el segundo filtro se vuelva a llevar al primer
filtro.
En otra forma de realización del procedimiento
según la invención se suministra, por lo menos a un filtro o por lo
menos a una de las etapas de filtración, agua pura para el lavado de
por lo menos una sal soluble de la suspensión, la cual se ha
formado durante la precipitación del metal a partir de la solución
salina. Además, es ventajoso que el permeato que abandona la
primera etapa de filtración o el primer filtro sea suministrado a
una unidad de osmosis de inversión, en la medida en que las
concentraciones de sal -como se ha descrito ya más arriba- lo
permitan. Preferentemente, el agua pura obtenida mediante la unidad
de osmosis de inversión es suministrada al segundo filtro o etapa
de filtración. Además está previsto, preferentemente, que el
permeato que abandona el filtro de la segunda etapa de filtración
sea suministrado a la primera etapa de filtración. Preferentemente
se preconecta a la primera etapa de filtración también otra etapa de
filtración, con la cual se retira de la suspensión, a ser posible,
mucha solución salina.
Todos los ejemplos de formas de realización
mencionados con anterioridad se basan en el principio de la
extracción en contracorriente. Varias etapas de filtración de
corriente transversal son conectadas una tras otra o se hacen
funcionar una tras otra (es decir, se utilizan varias veces una tras
otra), fluyendo a la última etapa de filtración de corriente
transversal preferentemente un permeato libre de sal de la osmosis
de inversión. La última etapa de filtración de corriente
transversal la abandona entonces un concentrado el cual ha sido
lavado con permeato libre de sal. El permeato, contaminado sólo
ligeramente con sal disuelta, de esta etapa de filtración de
corriente transversal es conducido entonces a la etapa de filtración
de corriente transversal anterior para extraer por lavado las sales
allí existentes. Mediante conexión una tras otra de varias etapas
de filtración de corriente transversal se puede generar con este
proceso de contracorriente hidróxido de metal con una pureza casi
discrecional. Otra ventaja consiste en que se reduce la cantidad de
agua pura necesaria para la limpieza.
En otra forma de realización del procedimiento
según la invención la precipitación del metal tiene lugar mediante
lechada de cal o sosa cáustica.
El dispositivo según la invención para llevar a
cabo en especial el procedimiento descrito arriba está caracterizado
mediante las características de la reivindicación 20. Presenta por
lo menos un recipiente de reacción o una unidad de reacción para la
precipitación del metal a partir de la solución salina así como por
lo menos una etapa de filtración, la cual presenta por lo menos un
filtro, para la filtración de la suspensión que contiene solución
salina formada a causa de la precipitación. A través del filtro pasa
un permeato. Además está prevista por lo menos una conducción para
el suministro del o para volver a llevar el permeato a por lo menos
una de las etapas de filtración.
A continuación se explican con mayor detalle
ejemplos de formas de realización de la invención a partir de
figuras, en las que:
la Figura 1 muestra una representación
esquemática de un primer dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento, en el que se genera dióxido de magnesio a partir de
un concentrado;
la Figura 2 muestra una representación
esquemática de un segundo dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento, en el que se genera dióxido de magnesio a partir de
un concentrado;
la Figura 3 muestra una representación
esquemática de un tercer dispositivo para llevar a cabo el
procedimiento, en el que se genera dióxido de magnesio a partir de
un concentrado.
La Figura 1 muestra, en una representación
esquemática, un primer dispositivo según la invención para llevar a
cabo el procedimiento según la invención, en el cual se genera
hidróxido de magnesio a partir de un concentrado. Las unidades
constructivas individuales se explican con mayor detalle sobre la
base de la descripción del procedimiento según la invención.
Una solución salina que contiene magnesio es
suministrada a un recipiente de reacción 1, en el cual la solución
se hace alcalina mediante la adición de lechada de cal o sosa
cáustica. Tras alcanzar un valor de pH de aproximadamente 11,5 ha
precipitado la totalidad del magnesio en forma de hidróxido y está
presente finamente disperso en la suspensión formada de esta
manera. La suspensión es suministrada acto seguido a un recipiente
de trabajo 2, el cual está conectado a una etapa de filtración 3.
Mediante la etapa de filtración 3 se separa un permeato, que es una
solución libre de hidróxido de magnesio y que es suministrada a una
unidad de osmosis de inversión 4. El concentrado retenido por la
membrana contiene, a diferencia de la suspensión fabricada en el
recipiente de reacción, una suspensión concentrada con hidróxido de
magnesio, la cual es conducida de nuevo de vuelta al recipiente de
trabajo 2. Al recipiente de trabajo 2 fluye adicionalmente agua pura
la cual sirve, junto con la etapa de filtración 3, para el lavado
de otras sales. El agua pura se toma de la unidad de osmosis de
inversión 4, cuyo concentrado es eliminado. Tras la realización
varias veces de este procedimiento se retira el concentrado
retenido por la etapa de filtración 3, el cual contiene únicamente
hidróxido de magnesio purísimo.
En la Figura 2 está representado otro ejemplo de
realización de un dispositivo según la invención para la
realización del procedimiento según la invención, en el cual se
genera hidróxido de magnesio a partir de un concentrado. El
dispositivo representado presenta varias etapas de filtración de
corriente transversal 6 a 8 (llamadas a continuación en lo que
sigue en cada caso etapa de filtración), conectadas una tras
otra,las cuales presentan en cada caso un filtro de membrana. El
tamaño de poro del filtro de membrana está comprendido aquí entre
0,05 y 0,5 micrómetros.
La solución que contiene el magnesio es mezclada
con sosa cáustica en un recipiente de reacción 5, de manera que el
magnesio precipita en forma de hidróxido de magnesio. A continuación
la suspensión formada de esta manera es suministrada a una primera
etapa de filtración 6, con la cual se lleva a cabo una filtración
previa. El permeato que pasa a por el filtro de membrana de la
etapa de filtración 6, en forma de agua y sales solubles, es
desviado a un canal. El concentrado generado a partir de la etapa de
filtración 6 es suministrado a otra etapa de filtración 7. El
permeato de esta etapa de filtración 7 es suministrado a una unidad
de osmosis de inversión 9. Su permeato es agua purísima y es
suministrado a otra etapa de filtración 8. El concentrado de la
unidad de osmosis de inversión 9 es desviado a un canal para su
eliminación.
El permeato generado por la etapa de filtración
8 presenta únicamente cantidades pequeñas de sales y es conducido,
para la retirada de otras sales, de vuelta a la etapa de filtración
7, la cual está conectada antes de la etapa de filtración 8. El
concentrado generado por la etapa de filtración 8 presenta un
hidróxido de magnesio purísimo.
La Figura 3 muestra otro ejemplo de realización
de un dispositivo según la invención, el cual utiliza el
procedimiento según la invención. A una solución salina, conducida
a un recipiente de reacción 10, que contiene el magnesio, se le
mezcla una lejía, con lo cual se precipita hidróxido de magnesio. La
suspensión que contiene solución salina que se genera con ello se
suministra a una etapa de filtración previa 11 postconectada al
recipiente de reacción 10. El concentrado que se forma durante la
filtración previa se conduce a un mezclador 12, postconectado a la
etapa de filtración previa 11, sobre cuyo funcionamiento se entrará
todavía en detalle más abajo. Las sustancias restantes retenidas
durante la filtración previa son conducidas al agua residual.
Desde el mezclador 12, la suspensión accede a
varias etapas de filtración 13 a 17 conectadas una tras otra,
siendo conducido siempre el concentrado de una etapa de filtración a
la etapa de filtración postconectada. El permeato que abandona las
etapas de filtración individuales es conducido a piezas
constructivas, en cada caso diferentes, del dispositivo según la
invención, siendo conducido preferentemente de vuelta a etapas de
filtración preconectadas. Por ejemplo, el permeato de la etapa de
filtración 15 se conduce de vuelta a la etapa de filtración 14 y el
permeato de la etapa de filtración 17 a la etapa de filtración 16.
El permeato se hace en cada etapa de filtración más libre de sal.
Al mezclador 12 se le suministra el permeato de la etapa de
filtración 14 el cual es mezclado a continuación con el concentrado
de la etapa de filtración previa 11 en el mezclador 12.
A la etapa de filtración 17 se le suministra el
concentrado de la etapa de filtración 16 así como el permeato de
una unidad de osmosis de inversión 18, el cual está casi libre de
sal. A la propia unidad de osmosis de inversión 18 se le suministra
o bien agua pura o el permeato de la etapa de filtración 13. El
concentrado de la etapa de filtración 17 está casi libre de sal y
contiene exclusivamente el hidróxido de magnesio purísimo.
El procedimiento según la invención o el
procedimiento según la invención presenta la ventaja de que el
permeato contaminado sólo ligeramente con sal disuelta es conducido
de vuelta a una etapa de filtración preconectada para la extracción
por lavado de las sales existentes allí. Mediante conexión una tras
otra de varias etapas de filtración se puede generar, con este
proceso de contracorriente, hidróxido de metal con una pureza casi
discrecional. Por ejemplo, la disposición de etapas de filtración
representada en la Figura 3 en el paréntesis grande se puede
conectar un número discrecional de veces una tras otra.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabulrecipiente de reacción
2
\tabulrecipiente de trabajo
3
\tabuletapa de filtración
4
\tabulunidad de osmosis de inversión
\vskip1.000000\baselineskip
5
\tabulrecipiente de reacción
6
\tabuletapa de filtración
7
\tabuletapa de filtración
8
\tabuletapa de filtración
9
\tabulunidad de osmosis de inversión
\vskip1.000000\baselineskip
10
\tabulrecipiente de filtración
11
\tabuletapa de filtración previa
12
\tabulmezclador
13
\tabuletapa de filtración
14
\tabuletapa de filtración
15
\tabuletapa de filtración
16
\tabuletapa de filtración
17
\tabuletapa de filtración
18
\tabulunidad de osmosis de inversión.
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (20)
1. Procedimiento para la producción de un
hidróxido de metal, en particular hidróxido de magnesio, a partir
de una solución salina, siendo precipitado en primer lugar un metal
de la solución salina y siendo filtrada la suspensión que contiene
solución salina, que se produce de este modo, mediante por lo menos
un filtro (3, 6-8, 13-17) de una
instalación de filtración de corriente transversal (3, 6 - 8, 13 -
17),
caracterizado porque
se vuelve a suministrar a la instalación de
filtración de corriente transversal (3, 7, 14 - 17) un permeato que
se forma mediante la filtración de la suspensión.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el permeato de uno de los filtros (8,
15, 17) es suministrado por lo menos a otro filtro (7, 14, 16) de
la instalación de filtración de corriente transversal.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la suspensión es filtrada mediante un
filtro de membrana.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la suspensión es filtrada mediante un
filtro de membrana con poros, cuyo tamaño de poro es de hasta 30
micrómetros.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la suspensión es filtrada mediante un
filtro de membrana con poros, cuyo tamaño de poro está comprendido
entre 0,05 y 0,5 micrómetros.
6. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la solución
salina para la precipitación del metal es suministrada a un
recipiente de reacción (1, 5, 10), en el cual el metal es
precipitado en forma de hidróxido de metal.
7. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un
concentrado filtrado del filtro (8, 17) se limpia para la obtención
de hidróxido de metal.
8. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
suspensión es filtrada mediante por lo menos dos filtros
(6-8, 13-17), estando dispuesto un
primer filtro antes de un segundo filtro (6-8,
13-17).
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque el permeato que pasa por el segundo
filtro (8, 15, 17) se vuelve a conducir al primer filtro (7, 14,
16).
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque un concentrado que se forma en el
segundo filtro (8, 15, 17) es limpiado en una unidad de limpieza
para la obtención de hidróxido de
metal.
metal.
11. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque por lo menos a
uno de los filtros (8) se le suministra agua pura para el lavado de
por lo menos una sal soluble.
12. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el permeato
separado por el primer filtro (7) es suministrado a una unidad de
osmosis de inversión (9).
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque el agua pura obtenida mediante la unidad
de osmosis de inversión (9) es suministrada al segundo filtro
(8).
14. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque la suspensión
es filtrada mediante el primer y el segundo filtro (3, 6 - 8, 13 -
17), estando dispuestos los filtros (3, 6 - 8, 13 - 17) en cada
caso en una etapa de filtración y estando dispuesta una primera
etapa de filtración antes de una segunda etapa de filtración.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque el permeato que penetra por el filtro
(8) de la segunda etapa de filtración es suministrado a la primera
etapa de filtración.
16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó
15, caracterizado porque a la primera etapa de filtración
está conectada corriente arriba de otra etapa de filtración (6),
con la cual la suspensión es filtrada previamente.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque el concentrado de la otra etapa de
filtración (6) es conducido a la primera etapa de filtración y
porque el permeato de la otra etapa de filtración (6) es
suministrado a una unidad de osmosis de inversión.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el permeato de la unidad de osmosis de
inversión es conducido a la unidad de limpieza según la
reivindicación 11.
19. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
precipitación del metal tiene lugar mediante lechada de cal o sosa
cáustica.
20. Dispositivo para llevar a cabo un
procedimiento para la producción de un hidróxido de metal, en
particular hidróxido de magnesio, a partir de una solución salina,
siendo precipitado en primer lugar un metal de la solución salina y
siendo filtrada la suspensión que contiene de esta forma solución
salina, que presenta
- -
- por lo menos un recipiente de reacción (1, 5, 10) para la precipitación del metal a partir de la solución salina,
- -
- por lo menos una unidad de filtración de corriente transversal con por lo menos un filtro (3, 6 - 8, 13 - 17) para la filtración de la suspensión a través del cual penetra un permeato,
caracterizado porque
está prevista por lo menos una conducción para
volver a llevar el permeato una u otra unidad de filtración de
corriente transversal (7).
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