ES2298144T3 - Procedimiento para eliminar selenio y mercurio de soluciones acuosas. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para eliminar impurezas volátiles de una solución de ácido débil, que comprende las etapas de mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio a efectos de precipitar el selenio de la solución de ácido débil; y filtrar los sólidos de la solución de ácido débil a efectos de formar una galleta rica en selenio.

Description

Procedimiento para eliminar selenio y mercurio de soluciones acuosas.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para eliminar impurezas del efluente producido durante el lavado de los gases calientes generados durante un procedimiento de calcinación de concentrado de sulfuro. Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento para eliminar impurezas de mercurio y selenio de una solución de ácido débil mediante precipitación de las mismas, utilizando sulfuro de sodio y ditionito de sodio, respectivamente. A continuación, los precipitados se filtran del efluente, que posteriormente queda sustancialmente libre de impurezas.
Descripción de la técnica relacionada
Durante la calcinación de concentrados se sulfuro, tales como zinc o cobre, el dióxido de azufre generado por calentamiento del material calcinado se trata en una planta de ácidos a efectos de convertirlo en el producto final de ácido sulfúrico. El dióxido de azufre gaseoso producido en la sección de calcinación se somete a lavado a efectos de eliminar trazas de impurezas volátiles, tales como selenio y mercurio. Estas impurezas se eliminan en una solución ácida, que se puede reutilizar para la operación de lavado diversas veces, hasta que las concentraciones de selenio, mercurio y ácido sulfúrico en la solución alcancen unos niveles demasiado altos para un reciclado adicional. Típicamente, en este punto la solución se neutraliza, los sólidos se eliminan y se almacenan en un estanque de retención, y el efluente retorna a los conductos de agua. Debido a las crecientes preocupaciones medioambientales, se ha desarrollado la necesidad de un procedimiento que permita a las plantas de ácidos eliminar el selenio y el mercurio adicionales de la solución ácida antes de la etapa de neutralización, reduciéndose de este modo las cantidades de dichas impurezas liberadas al medio ambiente.
En la técnica, se conoce el hecho de lavar gases calientes producidos en diversos procesos industriales a efectos de eliminar contaminantes tales como el selenio y el mercurio. En la patente USA 3.966.889 el selenio es absorbido por un sulfito o bisulfito de metal alcalino a partir del gas caliente. A continuación, el gas se refrigera y se humidifica, y se filtra a través de un filtro de fibra de vidrio a efectos de eliminar todo el selenio restante. A continuación, el selenio puede ser recuperado de la solución absorbente mediante precipitación con SO_{2} como agente reductor, y dejando reposar la mezcla de reacción durante 3-5 horas a 50-90ºC. Este paso es seguido por otra etapa de filtración, a efectos de eliminar el precipitado de la solución.
En la patente USA 3.677.696 los gases calientes que contienen mercurio se lavan con ácido sulfúrico a 70-25ºC. En el líquido de lavado pueden estar presentes mercurio y selenio, pero no se describe ningún procedimiento posterior para eliminar dichos contaminantes de los líquidos de lavado.
En la patente USA 4.579.726 los gases calientes se refrigeran y se lavan con vapor de ácido sulfúrico a efectos de separar el mercurio de los gases calientes en forma de mercurio sulfatado. A continuación, el vapor que contiene el mercurio sulfatado se separa de los gases calientes, pero no se da a conocer ningún procedimiento para eliminar posteriormente el mercurio del vapor.
También se conocen procedimientos para eliminar selenio y el mercurio de soluciones acuosas producidas en procesos industriales. La patente USA 3.695.838 da a conocer un procedimiento de precipitación de mercurio a partir de una solución utilizando H_{2}S gaseoso, o alternativamente, por reducción con metales, tales como zinc, aluminio y hierro, o por reducción con un aldehído de bajo peso molecular.
En la patente USA 3.577.216 el selenio se recupera para ser reutilizado como catalizador en reacciones orgánicas de oxidación utilizando un óxido, hidróxido o sal metálica, a efectos de precipitar el selenio de una solución ácida en forma de selenito metálico.
En la patente USA 3.933.635 el selenio se precipita de una solución ácida utilizando zinc, aluminio o hierro en polvo a una temperatura de 25-85ºC, a un pH de 1-4, durante 1-10 minutos.
En la patente USA 3.959.097 se precipitan cantidades traza de selenio a partir de la solución ácida utilizando un hidróxido metálico en presencia de un sulfuro a una temperatura de 85ºC o mayor, a una presión de 160 psig o mayor.
La patente USA 5.200.082 da a conocer un procedimiento para eliminar selenio de una solución ácida filtrando dicha solución, calentándola, añadiendo hierro en polvo en presencia de azufre elemental como agente reductor, agitando la mezcla, y oxidando la solución con agitación continuada. Esto resulta en la precipitación del selenio de la solución.
La patente USA 4.330.508 da a conocer un procedimiento para eliminar selenio de una solución ácida de sulfato de cobre haciendo pasar la solución a través de un elemento tubular en modo de flujo de tapón ("plug flow"), e inyectando SO_{2} o una solución de sulfito (que puede ser sulfito de sodio o hidrógeno sulfito de sodio). Habitualmente, este procedimiento no permite eliminar suficiente selenio para producir cobre por electrodeposición que esté libre de contaminación por selenio. La patente `508 también da a conocer el hecho de que el selenio puede ser precipitado utilizando sulfito de sodio como reductor a presión atmosférica.
La patente USA 4.377.556 da a conocer la eliminación de selenio de una solución ácida de sulfato de cobre haciendo reaccionar dicha solución con un exceso estequiométrico de SO_{2} o sulfito a una temperatura, por lo menos, de 140ºC, y haciendo pasar posteriormente oxígeno por la solución a efectos de oxidar todos los iones cuprosos disueltos a iones cúpricos, reduciéndose la probabilidad de que el cobre precipite de la solución al refrigerarla. El sulfito reductor de selenio puede incluir iones bisulfito y pirosulfito.
Los procedimientos anteriormente descritos presentan diversas desventajas, incluyendo la utilización de costosos metales en polvo como agentes reductores, la dificultad de la reducción de la cantidad de selenio y mercurio en solución a niveles aceptablemente bajos, y los costes de facilitar los equipos capaces de llevar a cabo las reacciones, particularmente cuando las reacciones requieren la aplicación de temperaturas y presiones altas. Estos procedimientos también pueden presentar riesgos significativos debido a la posibilidad de ignición de los gases volátiles de hidruro de selenio e hidruro de arsénico.
Resulta deseable el desarrollo de un procedimiento para eliminar selenio y mercurio de soluciones producidas durante la calcinación de concentrados de sulfuro a efectos de producir ácido sulfúrico, o durante cualquier otro proceso industrial, el cual sea fácil de llevar a cabo, rentable, y prevenga el posterior daño medioambiental debido a la contaminación de los conductos de agua con selenio y mercurio. Ninguna de las técnicas mencionadas anteriormente propone un procedimiento para eliminar mercurio y selenio de soluciones ácidas utilizando sulfuro de sodio, a efectos de eliminar el mercurio, o ditionito de sodio (también conocido como hidrosulfito de sodio), a efectos de eliminar el selenio, tal como se da a conocer en la presente invención.
Características de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para eliminar impurezas de una solución de ácido débil. Dicho procedimiento comprende las etapas de filtrar materiales de calcinado a efectos de eliminar sólidos calcinados de la solución de ácido débil, mezclar la solución de ácido débil con sulfuro de sodio, a efectos de precipitar el mercurio de la solución de ácido débil, mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio a efectos de precipitar el selenio de la solución de ácido débil, y filtrar los sólidos de mercurio y selenio de la solución de ácido débil, a efectos de formar una galleta rica en selenio.
Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un procedimiento para eliminar impurezas volátiles de una solución de ácido débil. El procedimiento comprende las etapas de mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio, a efectos de precipitar el selenio de la solución de ácido débil, y filtrar los sólidos de la solución de ácido débil, a efectos de formar una galleta rica en selenio.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para tratar una solución de ácido débil que resulta del lavado de gases producidos en la fabricación de ácido sulfúrico. Dicho procedimiento comprende las etapas de mezclar la solución de ácido débil con sulfuro de sodio, mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio, y filtrar la solución de ácido débil.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para tratar una solución de ácido débil que resulta del lavado de gases producidos en la calcinación de concentrados de sulfuro a efectos de formar ácido sulfúrico. Dicho procedimiento comprende las etapas de filtrar los materiales calcinados de la solución de ácido débil, mezclar la solución de ácido débil con sulfuro de sodio, mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio, filtrar los sólidos de mercurio y selenio de la solución de ácido débil, y transferir la solución de ácido débil tratada a un tratamiento de efluentes.
Un aspecto adicional de la presente invención es un procedimiento para eliminar selenio de una solución ácida de lavado, utilizada para lavar impurezas de un gas de calcinación de concentrados de sulfuro. Dicho procedimiento comprende las etapas de tratar la solución con sulfuro de sodio a efectos de precipitar una primera parte del selenio; tratar la solución, tratada con sulfuro de sodio, con ditionito de sodio, a efectos de precipitar una segunda parte del selenio; y filtrar la solución tratada con ditionito de sodio a efectos de producir una galleta que contiene la primera y segunda porciones precipitadas de selenio.
A continuación, la invención se describe con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico que compara el efecto de la adición de cantidades variables de ditionito sobre las concentraciones altas de selenio en solución a lo largo del tiempo a 50ºC.
La figura 2 es un gráfico que ilustra el efecto de la adición de 4,5 equivalentes de ditionito sobre la concentración de selenio en solución a 25ºC.
La figura 3 es un gráfico que ilustra el efecto de la adición de 4,5 equivalentes de ditionito sobre la concentración de selenio en solución a 40ºC.
La figura 4 es un gráfico que compara los efectos de la adición de 4,5 equivalentes de ditionito sobre la concentración de selenio en una solución de concentración variable de ácido.
La figura 5 es un gráfico que compara el efecto de la adición de cantidades variables de ditionito sobre el potencial redox de la mezcla de reacción a lo largo del tiempo.
La figura 6 es un gráfico que compara el efecto de variar la temperatura sobre el potencial redox de la mezcla de reacción a lo largo del tiempo.
La figura 7 es un gráfico que compara el efecto de variar la concentración de ácidos sobre el potencial redox de la mezcla de reacción a lo largo del tiempo.
La figura 8 es un gráfico que compara el efecto de la adición de cantidades variables de ditionito sobre el potencial redox de la mezcla de reacción como función de la concentración de selenio.
La figura 9 es un dibujo esquemático de una de las diversas variaciones diferentes del procedimiento, según la presente invención, para eliminar impurezas de una solución de ácido débil.
Descripción de las realizaciones preferentes
El procedimiento según la presente invención está compuesto por una serie de diversas etapas, tal como se describirá con detalle a continuación.
La primera etapa incluye filtrar el ácido débil producido por el lavado del gas liberado por la calcinación del concentrado de sulfuro. La filtración elimina los sólidos de calcinación en exceso presentes en el ácido débil. El seleniuro de mercurio se elimina simultáneamente. Esta etapa es opcional, pero resulta útil por el hecho de que impide que altas concentraciones de material de calcinado entre en los circuitos de eliminación de mercurio y selenio durante las interrupciones de los precipitadores de gases calientes del calcinador. La galleta de filtrado resultante de esta etapa de filtración puede contener niveles altos de mercurio, dependiendo del nivel de selenio del material de alimentación, y puede ser desechada o reciclada a los calcinadores en función del nivel de mercurio. Si el nivel de mercurio es bajo, por debajo de aproximadamente el 5%, el reciclaje es apropiado. Si el nivel de mercurio es alto, por encima de aproximadamente el 5%, la galleta no debe ser reciclada a efectos de impedir la introducción de cantidades inaceptablemente altas de mercurio en los gases calientes, que pueden resultar difíciles de eliminar completamente. En la tabla 1, las filas 1, 4 y 7 muestran la cantidad restante de impurezas volátiles tras llevar a cabo esta primera etapa de filtración. Una comparación con los valores de impurezas volátiles seleccionadas presentes en la solución inicial de ácido débil muestra que algunos de estos elementos se eliminan, pero que quedan niveles inaceptablemente altos de dichos contaminantes en la solución.
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En la segunda etapa, la solución de ácido débil se trata con sulfuro de sodio a efectos de precipitar el mercurio restante de la solución en forma de HgS. Durante esta etapa, también se precipita parte del selenio cuando se añade sulfuro de sodio, pero puede quedar suficiente selenio en la solución para que resulte necesario un tratamiento adicional a efectos de reducir la cantidad de selenio a niveles aceptables. Se añade un ligero exceso de sulfuro de sodio en base a la cantidad de mercurio presente en la solución de ácido débil y la cantidad de impurezas volátiles presentes en el sistema calcinador. Existen dispositivos de medición de mercurio comerciales que se pueden añadir al sistema a efectos de ayudar al control del sistema de adición de sulfuro. En la tabla 1, las filas 2, 5 y 8 muestran la cantidad restante de impurezas volátiles después de precipitar impurezas de la solución utilizando sulfuro de sodio y ditionito de sodio. Una comparación con la cantidad de diversas impurezas volátiles presentes en la solución inicial de ácido débil muestra una reducción significativa, pero el nivel de dichos contaminantes en la solución permanece inaceptablemente alto para los estándares de regulación medioambiental.
En los casos en que el ácido débil está muy diluido, lo que da lugar a una acidez baja, los metales, tales como cobre, arsénico, bismuto y zinc, precipitarán con el sulfuro de sodio. Esta situación requiere la utilización de un ligero exceso de sulfuro de sodio por encima del requerimiento estequiométrico determinado sobre la base de los niveles de mercurio y selenio en la solución. La situación en la que el ácido débil está muy diluido puede darse como respuesta a la necesidad de mantener los niveles de cloruro o fluoruro por debajo de los niveles críticos de corrosión, por ejemplo. También puede ser necesaria una alta disolución del ácido débil cuando éste se somete a refrigeración directa adicional (normalmente no aceptable). Una pobre operación del precipitador también puede requerir la disolución adicional de sólidos de las torres de lavado. Generalmente, estas desviaciones en la disolución tienen una naturaleza a corto término, y no afectan a la calidad de la solución que abandona el proceso si se realizan correcciones menores en las adiciones de reactivos.
La etapa número tres consiste en la adición de ditionito de sodio a la solución, a efectos de provocar la precipitación del selenio restante en la solución. La cantidad de ditionito de sodio que se debe añadir puede ser controlada utilizando una estimación de alimentación hacia adelante del selenio restante después de la precipitación del sulfuro de sodio. Como alternativa, la posibilidad de controlar la cantidad de ditionito de sodio que se debe añadir con un medidor comercial de potencial redox se considera como una realización de la presente invención. El ditionito de sodio se puede añadir al flujo acuoso en forma de solución o de sólido. En la tabla 1, las filas 3, 6 y 9 muestran que se obtiene una reducción adicional de impurezas después de llevar a cabo esta etapa del proceso de
tratamiento.
En las figuras 1-8 se presentan análisis y experimentaciones adicionales con respecto a las variables involucradas en el control de la reacción de la tercera etapa del procedimiento según la presente invención. Esta información, que se refiere a la temperatura, a la concentración de reactivo y a la acidez, puede ser utilizada como ayuda en la optimización de las condiciones de reacción dentro del sistema.
La figura 1 ilustra el efecto de variar la cantidad de una dosis individual de ditionito a una solución de ácido débil que contiene selenio a una temperatura de 50ºC en función del tiempo. La adición de una mayor cantidad de ditionito, medida en equivalentes molares, provoca la eliminación de una mayor cantidad de selenio de la solución. Las mayores cantidades de ditionito añadidas a la solución provocan no sólo la eliminación de una mayor cantidad de selenio de la solución, sino también una liberación más rápida.
Los ensayos adicionales se refirieron a la eficacia de añadir una dosis individual de 4,5 equivalentes de ditionito a una solución de ácido débil que contiene selenio, la cual se mantiene a diferentes temperaturas. Las figuras 2 y 3 muestran el efecto de mantener la temperatura de la solución entre 25 y 40ºC, respectivamente. Los resultados muestran que mayores temperaturas de electrolito provocan un aumento de la velocidad de eliminación del selenio. Se obtuvieron resultados similares para una temperatura de solución de 50ºC (figura 1). En consecuencia, se pone de manifiesto que las mayores temperaturas tienen un impacto deseable en la duración de esta etapa de procesamiento. Esto también es útil, dado que la temperatura del ácido débil en el entorno de la planta de procesamiento de ácidos tiene aproximadamente un valor promedio de 55ºC, tal como se muestra en la tabla 2. Esta temperatura también es óptima desde el punto de vista de la conveniencia de procesamiento en el entorno de la
planta.
TABLA 2 
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2 
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El efecto de tener niveles variables de ácido presentes en la solución, específicamente ácido sulfúrico, se demuestra en la figura 4. La adición de una dosis individual de 4,5 equivalentes de ditionito a una solución calentada a 50ºC y que presenta 2 g/l de ácido provoca una reducción más lenta y menos efectiva de selenio que cuando se añade a soluciones que presentan 7 ó 12 g/l de ácido. La eliminación del selenio de estas dos soluciones es aproximadamente la misma. La tabla 3 muestra los niveles de acidez de las soluciones de tres plantas de procesamiento de ácidos a lo largo del tiempo. Los datos indicados en la tabla muestran que los niveles de ácido en solución son típicamente altos, y que resulta deseable tener una reacción que pueda ser llevada a cabo a niveles altos de acidez, a efectos de evitar la necesidad de ajustar los niveles de ácido de la solución antes del procesamiento.
Las figuras 5-8 muestran los cambios en el potencial redox de la solución en función del tiempo y la concentración de selenio. El ditionito presente en solución provoca una reducción en el potencial redox cuando precipita el selenio. En consecuencia, la medición del potencial redox puede ser utilizada como un indicador a efectos de asegurar que el proceso no sufre ningún problema mecánico o de otra índole.
Debe indicarse que cuando las condiciones de operación del sistema para eliminar selenio y mercurio de la solución de ácido débil son ideales, es decir, la acidez del sistema es alta, la cantidad de ditionito que debe ser añadida a la solución para alcanzar una eliminación adecuada de selenio y mercurio es muy baja, y a veces puede no necesitarse ditionito, dependiendo del nivel deseado que se requiere debido a las regulaciones medioambientales. La capacidad de disminuir la utilización de ditionito en el procedimiento, según la presente invención, alcanzando de todos modos una eliminación significativa de los contaminantes medioambientales de las soluciones de lavado y de efluente, también depende de los contaminantes específicos presentes. Algunos contaminantes, tales como el arsénico, requieren la utilización de ditionito para la eliminación. Puede considerarse que la cantidad de ditionito que debe ser añadida a efectos de eliminar eficazmente los contaminantes de la solución varía según un espectro: en una solución de acidez elevada, sin contaminantes presentes que no puedan ser eliminados por el sulfuro de sodio, se requiere muy poco o nada de ditionito; en una solución con una acidez muy baja, se requiere ditionito de sodio para la eliminación del selenio. Similarmente, en una solución que contiene otros contaminantes, además del selenio, se requiere ditionito de sodio para la eliminación del selenio y de otros contaminantes. Puede requerirse una cantidad ligeramente superior a la cantidad estequiométrica de ditionito, correspondiente a la cantidad de contaminantes en
solución.
TABLA 3 
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3 
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La posibilidad de disminuir la cantidad de ditionito añadida a la solución proporciona una reducción de costos significativa para la operación en planta. El sulfuro de sodio es un reactivo relativamente barato, mientras que el ditionito de sodio es considerablemente más costoso. En consecuencia, la capacidad de disminuir la utilización de ditionito en algunas circunstancias es una ventaja significativa proporcionada por la presente invención.
La cuarta etapa del procedimiento, según la presente invención, incluye la filtración de la solución de ácido débil obtenida tras las etapas de precipitación descritas anteriormente para eliminar el mercurio y el selenio precipitados. A continuación, la solución resultante se transfiere a un tratamiento de neutralización de ácido y a un ajuste final de pH. Los ensayos en planta muestran que se pueden obtener unas concentraciones de selenio comprendidas aproximadamente entre <0,01 y 1 mg/l después de filtrar la solución, tal como se muestra en la tabla 1, columna
5.
En la quinta etapa del procedimiento según la presente invención, los sólidos obtenidos de la filtración llevada a cabo en la etapa número cuatro se desechan o se reciclan a los calcinadores, en función del equilibrio de selenio. Con niveles entre bajos y medios de deslizamiento de precipitador de gases calientes, todos los sólidos pueden ser recolectados en un filtro al final del procedimiento de eliminación de selenio. Resulta esencial controlar cuidadosamente la transición desde el filtro de operación a un filtro de sustitución preacondicionado a efectos de impedir el deslizamiento de los sólidos de selenio durante la transición. Por este motivo, el filtro de selenio final debe estar restringido por el mínimo de sólidos posible, a efectos de reducir el número de cambios de filtro
necesarios.
La tabla 4 muestra una comparación de las impurezas recolectadas en la primera y la segunda galletas de filtrado, recolectadas antes y después del tratamiento con sulfuro de sodio y ditionito de sodio.
TABLA 4 
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4 
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Esta técnica es novedosa por el hecho de que, generalmente, el reactivo frágil ditionito de sodio, que tiende a descomponerse en cuestión de segundos en dióxido de sulfuro y sulfito de sodio cuando se encuentra en una solución oxidante, puede ser utilizado en condiciones de temperatura elevada con presencia de diversos sólidos, sin requerir una relación estequiométrica alta de reactivo con respecto a selenio. Durante la eliminación del selenio y el mercurio, otros diversos metales también son eliminados hasta niveles significativamente bajos como precipitados de sulfuro, incluyendo arsénico, plomo, talio, indio, galio y cobre, tal como se muestra en la tabla 5. Debe indicarse que la cantidad de reactivos necesaria está relacionada con la operación de la etapa de lavado de gases hacia adelante del circuito de lavado de gases que produce el ácido débil. Cuanto menor es la acidez de la solución, debido a la disolución y a la filtración del polvo arrastrado, más reactivos se requieren. Esto se muestra en la figura 4, que indica que los niveles bajos de ácido provocan una eliminación menos eficiente del selenio de la solución, y que el nivel final de selenio restante en solución tras el tratamiento es mayor que para soluciones más
ácidas.
TABLA 5 
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5 
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Aunque el procedimiento según la presente invención utiliza sulfuro de sodio y ditionito de sodio para precipitar impurezas volátiles de soluciones de ácido débil obtenidas por el lavado de gases calientes liberados en la calcinación de concentrado de sulfuro, también entra dentro del alcance de la presente invención la utilización de otros sulfuros y ditionitos, incluyendo, aunque sin limitarse a los mismos, sulfuros y ditionitos de potasio y otros metales alcalinos, así como hidrosulfito de zinc. Además, aunque el procedimiento según la presente invención se describe en el contexto del procesamiento de soluciones de ácido débil a escala industrial, entra dentro del alcance de la presente invención la utilización de dichas técnicas en un entorno a pequeña escala, tal como uso en laboratorio. Además, la presente invención no está limitada al contexto de eliminar impurezas volátiles de soluciones de ácido creadas a partir de lavado de gases producidos en el procedimiento de calcinación de concentrados de sulfuro, y de los efluentes producidos por las plantas involucradas en la calcinación de concentrados de sulfuro, sino también a la eliminación de dichas impurezas de ácidos débiles en general, independientemente del motivo de la
contaminación.
Un modo de operación de una planta de procesamiento de ácidos se muestra en la figura 9, que ilustra un posible diseño para nuevas plantas de procesamiento de ácido según la presente invención. Según la presente invención, pueden utilizarse diversas combinaciones diferentes de diseño de planta, y no existen límites a las posibilidades de creación de plantas de procesamiento de ácidos más eficaces consideradas por la presente invención. Estas configuraciones presentan opciones tales como la inclusión de unidades de filtración de recambio, el reciclado opcional de materiales calcinados recuperados a partir de una etapa de filtración inicial, la utilización de una o más cámaras de reactor separadas, ya sea en serie o para su utilización alternativa para guardar el ácido después de que se hayan mezclado con el ácido el sulfito de sodio y el ditionito de sodio, y la utilización de filtros adicionales antes de hacer pasar la solución de ácido débil al tratamiento de aguas residuales. Un diseño de planta según la presente invención puede incorporar cualquiera o todas o ninguna de las mejoras opcionales de diseño descritas anteriormente. Una planta de procesamiento de ácido básica según la presente invención incluye un dispositivo para procesar un ácido débil que contiene impurezas volátiles con sulfito de sodio y ditionito de sodio, para a continuación eliminar por filtración los precipitados resultantes.
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Ejemplo 1
En el primer ensayo, se añadieron diversas cantidades estequiométricas de ditionito de sodio a una solución de ácido débil filtrada que contenía selenio. La temperatura de la mezcla de reacción se mantuvo a 50ºC.
Antes de cada adición de ditionito a la mezcla de reacción, se tomaron muestras de la solución de ácido débil y se filtraron. En estas soluciones, se analizó el contenido en selenio por adsorción atómica, y de otros elementos mediante análisis de plasma por corriente de inducción (ICP).
Se detectó una disminución gradual lineal en la concentración de selenio hasta aproximadamente 4 mg/l después de haberse añadido a la solución de ácido débil aproximadamente tres veces la cantidad estequiométrica de ditionito de sodio correspondiente a la cantidad de selenio presente en la solución, tal como se muestra en la figura 1. Para 4,5 veces la cantidad estequiométrica de ditionito de sodio, el selenio presente en el ácido débil precipita hasta un valor menor de 1 mg/l, tal como se muestra en la figura 1.
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Ejemplo 2
En el segundo ensayo, se añadió en intervalos de media hora una cantidad de ditionito de sodio suficiente para precipitar estequiométricamente todo el selenio presente en una solución de ácido débil filtrada. La temperatura de la mezcla de reacción se mantuvo a temperatura ambiente, 25ºC.
Antes de cada adición de ditionito a la mezcla de reacción, se tomaron muestras de la solución de ácido débil y se filtraron. En estas muestras se analizó el contenido en selenio por adsorción atómica y de otros elementos por ICP. Los resultados de este ensayo muestran que el contenido en selenio se redujo desde aproximadamente 50 ppm a menos de 1 mg/l utilizando aproximadamente 4,5 veces la cantidad estequiométrica de ditionito de sodio correspondiente a la cantidad de selenio presente en la solución, tal como se muestra en la figura 2.
Los análisis ICP indicaron que los niveles de arsénico, cobre, galio, indio, plomo y talio se redujeron por debajo de los límites detectables.
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Ejemplo 3
En el tercer ensayo, se añadió cada 15 minutos la mitad de la cantidad de ditionito de sodio suficiente para precipitar estequiométricamente todo el selenio presente en una solución de ácido débil filtrada. La temperatura de la mezcla de reacción se mantuvo a temperatura ambiente, 25ºC.
Antes de cada adición de ditionito a la mezcla de reacción, se tomaron muestras de la solución de ácido débil y se filtraron. En estas soluciones se analizó el contenido en selenio por adsorción atómica y de otros elementos por ICP. Los resultados de este ensayo muestran que el contenido en selenio se redujo desde aproximadamente 50 ppm a menos de 1 mg/l utilizando aproximadamente 4,5 veces la cantidad estequiométrica de ditionito de sodio correspondiente a la cantidad de selenio presente en la solución, tal como se muestra en la figura 1.
Los análisis ICP indicaron que los niveles de arsénico, cadmio, cobre, galio, indio, plomo y talio se redujeron por debajo de los límites detectables. La concentración de cadmio disminuyó de 95 mg/l a 13 mg/l durante este ensayo.

Claims (12)

1. Procedimiento para eliminar impurezas volátiles de una solución de ácido débil, que comprende las etapas de mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio a efectos de precipitar el selenio de la solución de ácido débil; y filtrar los sólidos de la solución de ácido débil a efectos de formar una galleta rica en selenio.
2. Procedimiento para eliminar impurezas volátiles de una solución de ácido débil, según la reivindicación 1, que comprende además la etapa de:
mezclar la solución de ácido débil con sulfuro de sodio a efectos de precipitar el mercurio de la solución de ácido débil; y en el que los sólidos filtrados son sólidos de mercurio y selenio.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2, que comprende además el procesamiento de la solución de ácido débil en una unidad de filtración de material calcinado a efectos de eliminar sólidos calcinados de la solución de ácido débil antes de eliminar las impurezas.
4. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que dicha etapa de filtración de los sólidos de mercurio y selenio de la solución de ácido débil se lleva a cabo, por lo menos, en una unidad de filtración.
5. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que dicha etapa de mezclado de la solución de ácido débil con sulfuro de sodio y dicha etapa de mezclado de la solución de ácido débil con ditionito de sodio permiten además la precipitación de elementos traza adicionales de la solución de ácido débil.
6. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que la solución de ácido débil tiene una temperatura comprendida aproximadamente en el intervalo entre 10 y 80ºC.
7. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que el ácido débil tiene un pH comprendido aproximadamente en el intervalo entre 1 y 6.
8. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que el ácido débil contiene aproximadamente entre 0 y 50 g/l de ácido sulfúrico.
9. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que el ácido débil tiene un contenido en sólidos comprendido aproximadamente entre 0 y 10 g/l.
10. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicha solución de ácido débil resulta del lavado de gases producidos en la calcinación de calcinado de zinc a efectos de preparar ácido sulfúrico, en el que el procedimiento comprende las etapas de:
mezclar la solución de ácido débil con sulfuro de sodio;
mezclar la solución de ácido débil con ditionito de sodio; y
filtrar la solución de ácido débil.
11. Procedimiento, según la reivindicación 10, que además comprende las etapas de:
filtrar el material calcinado de la solución de ácido débil;
filtrar los sólidos de mercurio y selenio de la solución de ácido débil; y
transferir la solución de ácido débil tratada a un tratamiento de efluentes.
12. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicha solución de ácido débil es una solución ácida de lavado de gases, utilizada para lavar impurezas de un gas producido por calcinación de calcinado de zinc, en el que dicho procedimiento comprende las etapas de:
tratar la solución con sulfuro de sodio a efectos de precipitar una primera parte de selenio;
tratar la solución, tratada con sulfuro de sodio, con ditionito de sodio, mezclándola con dicho ditionito de sodio a efectos de precipitar una segunda parte de selenio; y
filtrar la solución de ditionito de sodio a efectos de producir una galleta que contiene la primera y segunda partes precipitadas de selenio.
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