ES2694054T3 - Procedimiento e instalación para la vitrificación continua de materiales fibrosos - Google Patents

Procedimiento e instalación para la vitrificación continua de materiales fibrosos Download PDF

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ES2694054T3 ES15770581.5T ES15770581T ES2694054T3 ES 2694054 T3 ES2694054 T3 ES 2694054T3 ES 15770581 T ES15770581 T ES 15770581T ES 2694054 T3 ES2694054 T3 ES 2694054T3
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Abstract

Un procedimiento para la vitrificación continua de materiales fibrosos, en particular amianto y/o materiales que contienen amianto, caracterizado por que comprende los siguientes pasos: - se prepara un baño de vidrio fundido a una temperatura de 1300 °C a 1600 °C; - se introducen en dicho baño de vidrio fundido dichos materiales fibrosos y, opcionalmente, aditivos de fusión seleccionados de modo que dicho baño tenga, después de la adición de estos materiales fibrosos y aditivos de fusión, la siguiente composición: - SiO2: entre 30 % y 55 % en peso; - FeO: entre 25 % y 45 % en peso; - óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos: entre 15 % y 25 % en peso; - se inyectan bajo presión un oxidante y un combustible en dicho baño fundido por medio de al menos una lanza, uno de cuyos extremos se sumerge en dicho baño; introduciéndose dicho oxidante en una cantidad molar mayor o igual que la cantidad molar de combustible necesaria para mantener la temperatura del baño entre 1300 °C y 1600 °C; y - se baja la temperatura de al menos una parte del vidrio fundido para que sea sólido.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento e instalacion para la vitrificacion continua de materiales fibrosos
La presente invencion se refiere en general a un procedimiento para el tratamiento de vitrificacion continua de materiales fibrosos, y en particular de amianto y/o de materiales que contienen amianto. El documento EP 1 235 889 B1 describe un procedimiento de gasificacion de compuestos que pueden contener potenciales contaminantes. En el procedimiento, se utiliza un bano de escoria. En el contexto de la presente descripcion, se entiende por “material fibroso” cualquier material formado parcial o completamente por fibras, es decir, por partfculas que tienen una relacion de longitud a diametro mayor que 3 y lados aproximadamente paralelos. Tal material puede estar compuesto por un solo tipo de fibra o por una mezcla de fibras que pueden o no pertenecer a la misma clase. Estas fibras pueden ser minerales o fibras organicas de origen natural o artificial.
Los materiales fibrosos se utilizan en particular en el campo de la construccion y del aislamiento termico, electrico y/o acustico y son potencialmente peligrosos para la salud humana. De hecho, las fibras que tienen un diametro de menos de 3 pm pueden penetrar en los alveolos pulmonares y, por lo tanto, causar enfermedades graves.
En la siguiente descripcion, se hara referencia esencialmente al tratamiento de materiales que contienen fibras de amianto, que constituye el principal campo de aplicacion de la presente invencion.
No obstante, se entendera que, en general, la invencion puede aplicarse al tratamiento de otros materiales fibrosos, potencialmente peligrosos para la salud, y mas concretamente a los materiales que contengan fibras minerales artificiales como, en particular, fibras de vidrio, lana de vidrio, fibras de roca, lana de roca y lana de basalto, lana de escoria, fibras ceramicas refractarias y, en general, cualquier fibra vftrea o mezcla de fibras vftreas.
La invencion tambien puede aplicarse al tratamiento de fibras minerales artificiales cristalinas tales como, por ejemplo, fibras de alumina o fibras de titanato de potasio, asf como a fibras minerales artificiales metalicas tales como, en particular, lana de acero, lana de cobre solas o en mezcla con materiales fibrosos que contengan fibras minerales artificiales vftreas segun se define anteriormente.
Se sabe que, desde el 1 de enero de 1997, el uso del amianto esta prohibido en Francia, pero cada ano aparecen miles de toneladas, originadas por la demolicion de edificios antiguos o por su descontaminacion. Espedficamente, el amianto es peligroso debido a su particular cristalizacion, en cristales largos que forman fibras.
La tecnica conocida como deposito en vertederos constituye una primera solucion que permite que el amianto y los residuos que lo contienen se hagan seguros.
Esta tecnica consiste en almacenar permanentemente el amianto y los residuos que contienen amianto en compartimentos excavados en el suelo y cubiertos con un material impermeable, todo ello combinado con un sistema de drenaje de lixiviados.
Aunque estrictamente regulada y relativamente barata, esta tecnica no es del todo satisfactoria por razones medioambientales obvias.
En consecuencia, se han llevado a cabo numerosas investigaciones para desarrollar un procedimiento que permita tratar los residuos que contienen amianto, en particular los residuos generados por los trabajos de eliminacion del amianto en la ingeniena civil o el desmantelamiento de distintos equipos fabricados con materiales que contienen amianto.
En este contexto, en el documento WO 2008/065031 se propuso un procedimiento de inertizacion por fusion de plasma, mediante el cual los materiales de amianto se calientan a una temperatura muy alta soplando aire sobre un arco electrico dentro de una antorcha para generar un gas ionizado similar a una llama cuya temperatura puede ser localmente de varios miles de grados.
Este procedimiento, que actualmente es objeto de explotacion industrial es, sin embargo, muy costoso debido al elevado consumo de energfa y al uso de una antorcha de plasma de alta tecnologfa que requiere un mantenimiento costoso.
Por lo tanto, debido a este alto coste, el uso de este procedimiento sigue siendo limitado hoy en dfa.
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Se han propuesto otros procedimientos que requieren un generador de alta frecuencia, o la adicion de fundentes como el borax, o el tratamiento acido del amianto, pero ninguno de estos procedimientos alternativos es plenamente satisfactorio desde un punto de vista industrial.
En estas circunstancias, el objetivo de esta invencion es resolver el problema tecnico de proporcionar un nuevo procedimiento para la vitrificacion continua de materiales fibrosos, en particular amianto y/o materiales que contienen amianto, cuyo coste de implementacion a escala industrial sea significativamente menor que el del procedimiento de vitrificacion utilizado actualmente que emplea una antorcha de plasma.
Por lo tanto, segun un primer aspecto, el objeto de la presente invencion es un procedimiento para la vitrificacion continua de materiales fibrosos, en particular amianto y/o materiales que contienen amianto, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
- se prepara un bano de vidrio fundido a una temperatura de entre 1300 °C y 1600 °C;
- se introducen en dicho bano de vidrio fundido los mencionados materiales fibrosos y, opcionalmente, los
aditivos de fusion escogidos de modo que dicho bano tenga, despues de la adicion de dichos materiales fibrosos y aditivos de fusion, la siguiente composicion:
- SiO2: entre 30 % y 55 % en peso;
- FeO: entre 25 % y 45 % en peso;
- oxidos de metales alcalinos y alcalinoterreos: entre 15 % y 25 % en peso;
- se inyectan un oxidante y un combustible bajo presion en dicho bano fundido por medio de al menos una lanza, uno de cuyos extremos se sumerge en dicho bano; dicho oxidante se introduce en una cantidad molar mayor o igual a la cantidad molar de combustible necesaria para mantener la temperatura del bano entre 1300 °C y 1600 °C; y
- se reduce la temperatura de al menos una parte del vidrio fundido para hacerlo solido.
Por lo tanto, se ha descubierto, y esto constituye la base de la presente invencion, que los compuestos fibrosos,
y en particular los compuestos que contienen amianto, podnan tratarse mediante vitrificacion en un horno equipado con al menos una lanza que permita inyectar, en un vidrio fundido cargado con materiales fibrosos, una mezcla presurizada de un oxidante y de un combustible, en condiciones neutras o ligeramente oxidantes, es decir, en condiciones en las que el oxidante se introduce en una cantidad molar mayor o igual a la cantidad molar de combustible necesaria para mantener la temperatura del bano entre 1300 °C y 1600 °C y asf obtener un material vitrificado amorfo que incorpora dichos materiales.
El uso de un horno equipado con una lanza ya ha sido descrito en la patente EP 1 235 889.
Sin embargo, en el caso de esta patente anterior, este horno se utilizo para la gasificacion de compuestos de carbono como la madera, en condiciones reductoras, es decir, en presencia de una cantidad de oxidante (oxfgeno) insuficiente para permitir la combustion de dichos compuestos de carbono, a fin de producir un gas combustible sintetico.
Tal procedimiento de gasificacion que funciona en condiciones reductoras no puede utilizarse para la vitrificacion del amianto.
A los efectos de la presente descripcion, se entendera por “vidrio” cualquier material inorganico amorfo producido por fusion que se solidifique sin cristalizarse y que comprenda:
- oxidos de silicato y, en particular, sflice (SO2);
- oxidos de metales alcalinos, en particular Na2O, K2O, Li2O, u oxidos alcalinoterreos (CaO, BaO, MgO); y
- oxidos de elementos tales como el aluminio, el hierro, el titanio y el zinc.
En la presente descripcion, el termino “amianto” se utiliza en su aceptacion mas general y abarca los silicatos hidratados de origen rocoso tratados mecanicamente y, en particular, el amianto de tipo serpentino, como por ejemplo el crisotilo, la unica variedad cristalina, y el amianto de tipo anffbol de los cuales hay cinco, incluido el amianto azul, la crocidolita.
Como se entiende, la novedad del procedimiento de conformidad con la invencion radica en el hecho de que permite que los materiales fibrosos inertes, debido a su fusion en un bano de vidrio en condiciones tales que el vidrio obtenido tras la adicion de dichos materiales fibrosos y aditivos de fusion seleccionados tiene esencialmente la misma composicion que el vidrio de partida, de modo que estos materiales fibrosos despues del tratamiento ya no presentan ningun peligro, en particular para la salud. En otras palabras, el procedimiento segun
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la invencion no solo apunta a encapsular los materiales fibrosos en el vidrio, sino a disolverlos completamente por fusion bajo condiciones tales que se conviertan en una parte integral y componentes de este vidrio.
El uso de una mezcla de oxidante/combustible que permite la vitrificacion de los compuestos fibrosos y de los aditivos de fusion en condiciones neutras o ligeramente oxidantes tambien permite lograr un tratamiento eficaz de los compuestos fibrosos a un coste razonable.
Bajo este aspecto, el procedimiento de acuerdo con la invencion permite recuperar la energfa residual del horno (en particular la energfa termica de los gases) para la produccion de electricidad. A diferencia del procedimiento que usa una antorcha de plasma y, por consiguiente, una energfa muy costosa, la electricidad, el procedimiento de acuerdo con la invencion utiliza gas, que es mucho menos costoso y puede, ademas, generar electricidad mediante el uso del calor residual a la salida del horno.
Segun una caractenstica particular del procedimiento de acuerdo con la invencion, el oxidante y el combustible mencionados anteriormente se inyectan en dicho bano de vidrio fundido a una presion de entre 1,2 y 10 atmosferas, preferiblemente de entre 3 y 6 atmosferas.
Segun otra caractenstica particular de este procedimiento, el oxidante mencionado anteriormente se introduce en el bano en una cantidad molar de entre 1 y 1,2 veces la cantidad molar de combustible.
Ventajosamente, los aditivos de fusion mencionados anteriormente se seleccionan de entre sflice, oxido de hierro, residuos de los consumidores (residuos urbanos) o residuos de incineracion ricos en hierro, como por ejemplo chatarra fina o incluso latas.
Se entiende que estos aditivos se seleccionan para obtener una mezcla a tratar que tenga una composicion predeterminada, la de un vidrio, y que garantice la disolucion completa de los compuestos fibrosos en el bano fundido.
Segun otra caractenstica particular del procedimiento de acuerdo con la invencion, el oxidante mencionado anteriormente se selecciona de aire o aire enriquecido con oxfgeno, por ejemplo, aire enriquecido que contiene un 35 % de oxfgeno.
Generalmente, una persona experta en la tecnica entendera que, si se usa aire enriquecido con oxfgeno, el consumo de combustible se reducira o, a igual consumo, la temperatura resultante sera mayor.
Segun otra caractenstica particular del procedimiento de acuerdo con la invencion, el combustible se selecciona de entre gas natural y fuel oil.
Una parte de este combustible puede ser reemplazada opcionalmente por materiales a base de carbono presentes en los compuestos fibrosos como, por ejemplo, en el poliester presente en los materiales compuestos de fibra de vidrio/poliester que pueden ser tratados por el procedimiento de acuerdo con la invencion.
Una parte de este combustible tambien puede ser opcionalmente reemplazada por residuos organicos originados, por ejemplo, a partir de madera, plasticos o residuos urbanos.
Cabe senalar que algunos de los aditivos de fusion anadidos en el contexto del procedimiento de acuerdo con la invencion permitiran reducir la cantidad de combustible utilizado. Por ejemplo, en el caso del tratamiento del amianto, puede preverse un suministro de hierro en forma de chatarra fina. El calor de oxidacion del hierro permitira reducir la cantidad de combustible inyectado. Dado que el consumo de oxfgeno apenas disminuye, el hierro puede considerarse en este caso como un combustible.
De acuerdo con un segundo aspecto, la presente solicitud describe una instalacion para la vitrificacion continua de materiales fibrosos, en particular de amianto y/o de materiales que contienen amianto, caracterizada porque comprende:
- medios para contener un bano de vidrio fundido;
- medios para cargar dichos compuestos fibrosos en dicho bano de vidrio fundido;
- medios opcionales para cargar aditivos de fusion;
- medios para inyectar un oxidante y un combustible a presion en dicho bano fundido por medio de al menos una lanza, uno de cuyos extremos esta sumergido en dicho bano;
- medios para recuperar los gases calientes resultantes de la vitrificacion; y
- medios para bajar la temperatura de al menos una parte del vidrio fundido que incorpora los materiales fibrosos y los aditivos de fusion, para hacerlo solido.
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Segun una caractenstica particular de esta instalacion, los medios para contener el bano de vidrio fundido consisten en un recinto cilmdrico vertical que comprende, en su parte superior, una abertura que permite la carga de dichos materiales fibrosos; una o mas aberturas que permiten el paso de una o mas lanzas; y, en su parte inferior, al menos una abertura que permite extraer al menos una parte del vidrio fundido.
Segun otra caractenstica particular de esta instalacion, las aberturas que permiten el paso de una o mas lanzas se realizan en la pared que delimita la parte superior de dicho recinto.
Segun otra caractenstica particular de esta instalacion, la abertura que permite la carga de los materiales fibrosos se realiza en la pared que delimita la parte superior de dicho recinto.
Otras caractensticas y ventajas de la invencion surgiran al leer la siguiente descripcion explicativa y el ejemplo proporcionado de manera no limitativa, con referencia a los dibujos anexos en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquematica general de una instalacion para la vitrificacion de compuestos fibrosos de acuerdo con la invencion;
- la figura 2 es una vista en seccion transversal de una realizacion de un horno utilizado en la instalacion mencionada anteriormente.
En la figura 1 se representa esquematicamente una instalacion para la vitrificacion continua de materiales fibrosos que permite implementar el metodo de acuerdo con la invencion.
Esta instalacion comprende esencialmente un recinto u horno 1, representado con mayor detalle en la figura 2.
Este horno 1 consiste en una pared lateral 2, una pared superior 3 y una pared inferior 4 que delimitan, en la realizacion representada, un recinto cilmdrico vertical, cuya altura es mayor que el diametro.
Sin embargo, este recinto puede tener cualquier otra forma, como por ejemplo una forma ovoide o elfptica.
Las paredes 2, 3, 4 se forman generalmente, al menos en su cara que constituye la superficie interior del recinto destinado a estar en contacto con el bano de vidrio fundido, a partir de un material refractario formado, por ejemplo, de alumina o cromo-magnesia.
El horno 1 puede tener varias dimensiones, las cuales dependen, como se entiende, de las cantidades de materiales fibrosos a tratar.
A modo de ejemplo, el diametro de tal horno generalmente sera mayor que 3 m y su altura entre 6 y 12 m.
En el ejemplo representado en la figura 2, la pared lateral 2 esta formada de una sola pieza.
Como alternativa, el horno 1 puede estar formado por varios, preferiblemente tres, elementos superpuestos verticalmente y unidos entre sf de manera hermetica mediante abrazaderas. Dicho ensamblaje permite la facil sustitucion de cualquier seccion de la pared lateral que haya sufrido deterioro, pudiendo ser reparada dicha seccion en un taller antes de ser reutilizada.
En el ejemplo representado en la figura 2, la pared superior 3 del horno 1 comprende, para cada lanza 5, una abertura 6 que permite el paso y el paso de dicha lanza, estando dicha abertura 6 provista de medios de sellado 7 que consisten, por ejemplo, en elementos mecanicos o manguitos de goma.
El numero de lanzas 5 dependera de la capacidad del horno 1 y generalmente estara entre 1 y 5. Ventajosamente, el horno 2 estara equipado con tres lanzas 5, como se representa en la figura 2, posicionadas por ejemplo en un triangulo para permitir la agitacion del bano de vidrio fundido.
Ademas, el uso de una pluralidad de lanzas favorece un movimiento ascendente mas homogeneo de los gases de combustion y hace posible, si es necesario, reemplazar una lanza sin interrumpir la produccion en curso.
Alternativamente, cada abertura de paso de lanza puede hacerse en la parte superior de la pared lateral 2 del horno 1, siendo posible tambien una combinacion de aberturas en la pared superior 3 y en la pared lateral 2 del horno 1 en el caso de un horno equipado con varias lanzas.
Cada lanza 5 generalmente consiste en un tubo cilmdrico exterior hueco formado por una aleacion de acero y destinado a transportar el oxidante (aire u oxfgeno). Cuando el horno funciona en fusion neutra u oxidante, se coloca un tubo cilmdrico interior dentro del tubo exterior, preferiblemente de manera coaxial, para transportar el combustible (gas o fuel oil). Este tubo cilmdrico interior es ligeramente mas corto que el tubo exterior.
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Cada lanza 5 tiene una longitud adaptada a la longitud del horno y una superficie interna tal que el oxidante y el combustible pasan a traves de ella a una velocidad aceptable (entre 10 y 30 m/s).
Cada lanza 5 tiene un primer extremo conectado a un dispositivo (no representado) para suministrar combustible/oxidante presurizado, por ejemplo, a traves de una tubena flexible, y un segundo extremo donde la mezcla presurizada se quema y suministra una llama, este segundo extremo debe ser sumergido en el bano de vidrio fundido durante la implementacion del procedimiento de acuerdo con la invencion.
La pared superior 3 del horno 1 tambien esta provista de una abertura 8 que permite la carga de los materiales fibrosos, esta abertura 8 tambien esta provista de medios de sellado tales como una compuerta de aire (no representada). Tal y como se entiende, esta disposicion permite la carga de los materiales fibrosos directamente sobre el bano de vidrio fundido.
Alternativamente, esta abertura para cargar los materiales fibrosos se puede colocar en la parte superior de la pared lateral 2.
Alternativamente, de nuevo, la abertura 8 o una segunda abertura para cargar los materiales fibrosos pueden proporcionarse en comunicacion, por ejemplo, mediante un tornillo sinfm, con una tolva montada en el exterior del horno 1 (vease la figura 1).
Ventajosamente, este tornillo sinfm esta conectado hermeticamente al horno y esta provisto de un sistema de calefaccion.
El horno 1 tambien comprende una abertura 10 en su pared lateral 2, preferiblemente ubicada a dos tercios de la altura del horno a partir de la pared inferior 4, permitiendo la ventilacion de los gases generados en el horno 1 durante la vitrificacion.
Esta abertura 10 se comunica con una camara 11 equipada con un intercambiador de calor 12 que permite la recuperacion al menos parcial de la energfa termica de dichos gases y, en consecuencia, una optimizacion de la eficiencia energetica de la instalacion.
El intercambiador de calor 12 puede estar formado por una bobina por la que fluye un fluido caloportador, destinado a alimentar una turbina (no representada). Este fluido puede ser agua que proporcionara vapor o, preferiblemente, aire comprimido, que se sometera a expansion termica para impulsar la turbina.
La camara 11 esta conectada a un dispositivo de purificacion 13 capaz de eliminar las posibles trazas de polvo y de proporcionar un gas limpio en la salida 14.
El dispositivo de purificacion 13 generalmente esta equipado con un inyector de polvo 15, en particular un inyector de carbonato o bicarbonato de sodio, disenado para capturar las principales impurezas gaseosas (cloro y azufre), seguido de un filtro de aire 16.
Para evitar cualquier escape de gases de combustion, se proporcionara al final del circuito despues del dispositivo de purificacion un ventilador de escape de velocidad variable, controlado por la presion en la parte superior del horno 1, que debera ser igual a cero en relacion con la atmosfera.
El horno 1 tambien comprende, en la parte inferior de la pared lateral 2, una abertura 9 que conduce a un deposito o crisol (no representado), adyacente a la parte inferior del horno 1, y que hace posible extraer una parte del vidrio fundido formado despues de la adicion de los materiales fibrosos y los aditivos de fusion opcionales, y disminuir la temperatura del mismo a fin de que sea solido.
A modo de ejemplo, la abertura 9 para verter el vidrio fundido se coloca generalmente a una altura de 50 centimetros (medida desde el fondo 4 del horno 1).
El deposito o crisol, de diseno conocido, esta abierto en su parte superior y delimitado por una pared, cuyo borde superior esta sustancialmente por encima del nivel medio del bano de vidrio fundido en el horno 1. Como se entiende, el vidrio fundido fluye a traves de la abertura 9 mencionada anteriormente para llenar el deposito hasta una altura sustancialmente igual a la del vidrio fundido en el horno.
La parte superior de la pared de este deposito comprende un canal que puede ser bloqueado, en particular con arcilla, entre dos piezas sucesivas. Este canal bloqueado de esta manera puede perforarse mecanica o termicamente (por medio de un tubo de acero alimentado por oxfgeno y que ardera en su extremo).
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El horno 1 tambien puede comprender, en su parte inferior 4, una abertura 9A (bloqueada cuando esta en funcionamiento) que hace posible, en particular, vaciar el horno para su mantenimiento
Con referencia a la figura 1, ahora se describiran los diversos pasos del procedimiento de acuerdo con la invencion.
Para preparar un bano de vidrio fundido, el horno vado 1 se precalienta cuidadosamente para evitar provocar un choque termico del material refractario que constituye la pared interior del horno 1. Este precalentamiento se puede lograr utilizando una o mas lanzas 5, y/o con la ayuda de un quemador secundario (no representado) que se coloca en el horno al final de un cable. Esta operacion puede requerir alrededor de 2 a 3 horas.
Cuando la temperatura en el interior del horno es de alrededor de 1400 °C, se introduce vidrio, preferentemente procedente de un material vitrificado granulado durante una fundicion previa, en fases sucesivas.
Durante este paso, la temperatura se mantiene a unos 1400 °C por medio de una o mas lanzas 5 que suministran una llama que se origina de la combustion de una mezcla de aire, aire enriquecido con oxfgeno u oxfgeno y gas o fueloil. Cuando el nivel de vidrio fundido en el interior del horno es suficiente (por ejemplo, cuando el nivel del vidrio fundido alcanza una altura de alrededor de 30 a 50 cm dentro del horno), la(s) lanza(s) se sumerge(n) en el bano de vidrio fundido 20 para mantener la temperatura de 1400 °C. Esta operacion puede tardar de 3 a 4 horas.
Los materiales fibrosos se introducen luego (en fases sucesivas) a traves de la abertura 8 teniendo cuidado de evitar variaciones de temperatura excesivamente altas en el vidrio fundido.
Algunos materiales fibrosos (distintos del amianto) pueden estar en forma de polvo. En este caso, deben amalgamarse con otro material como, por ejemplo, el asfalto a traves del tornillo sinfm antes de ser introducidos en el horno. Si se trata de cantidades grandes y regulares, se puede modificar al menos una lanza para inyectar por aire este polvo en el bano.
Simultaneamente o por separado, los aditivos de fusion opcionales, como en particular sflice, hierro u oxido de hierro en el caso de materiales que contienen amianto, se introducen en el bano de vidrio fundido, preferiblemente a traves de la abertura 8 y la compuerta de aire opcional
La cantidad de materiales fibrosos y la cantidad y naturaleza de los aditivos de fusion estan predeterminadas de modo que, despues de la adicion de estos materiales, la mezcla obtenida tiene una composicion que es generalmente identica o muy similar a la composicion del vidrio inicial, y que corresponde a la siguiente definicion:
- SiO2: entre 30 % y 55 % en peso;
- FeO: entre 25 % y 45 % en peso;
- oxidos de metales alcalinos y alcalinoterreos: entre 15 % y 25 % en peso.
Por lo tanto, en particular en el caso del amianto, los aditivos de fusion modificaran la composicion de la materia prima a tratar y la llevaran a la zona de fusion ideal.
Dependiendo de un metodo particular de fabricacion, se puede anadir vidrio, preferiblemente simultaneamente, a los materiales fibrosos y aditivos de fusion mencionados anteriormente.
Cuando la adicion de materiales fibrosos y aditivos de fusion se ha completado (habiendo alcanzado el vidrio un nivel de aproximadamente 1,5 a 2 metros por encima de la abertura de colada 9), el bano fundido se mantiene durante unos minutos para asegurar su homogeneidad. Cada lanza se retira entonces del bano mientras se mantiene en funcionamiento justo por encima del bano para mantener la temperatura dentro del horno y evitar la agitacion del bano durante la colada.
Se realiza entonces la llamada operacion de “colada” que permite extraer al menos una parte del vidrio fundido, enfriarlo y procesarlo, por ejemplo, en forma de granulado.
Para este proposito, se perfora la abertura 9 del horno 1 que conduce al deposito de muestreo de vidrio fundido para permitir que la colada de vidrio fundido fluya hacia el tanque. Tal perforacion de la abertura 9 puede llevarse a cabo mecanicamente usando un cincel o termicamente usando un soplete. Al final de la colada la abertura 9 se bloquea de nuevo, por ejemplo, utilizando arcilla.
De este modo, el vidrio se puede extraer por fases a intervalos regulares o alternativamente de manera continua.
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Preferiblemente, todo el vidrio fundido que esta por encima de la abertura 9 se colara de una sola vez.
A continuacion, el vidrio extrafdo se solidifica lo mas rapido posible para garantizar su estabilidad y ventajosamente se granula para ser utilizado, por ejemplo, como agregado para la construccion de carreteras, para la fabricacion de pavimentos o como agente de arenado. Los materiales fibrosos iniciales se disuelven por completo en el vidrio fundido y son perfectamente inertes; habiendose modificado completamente su estructura cristalina, que era peligrosa, (en particular en el caso del amianto) y habiendo desparecido cualquier rastro de fibras.
Se pueden contemplar dos metodos para solidificar el vidrio fundido extrafdo del horno.
Un primer metodo consiste en permitir que el vidrio fluya hacia un canal que transporta una fuerte corriente de agua, obteniendo asf una arena.
Alternativamente, el vidrio puede ser vertido en un tanque de agua dejandolo caer desde una altura de alrededor de 3 metros, de modo que el vidrio pueda adquirir una velocidad suficiente para penetrar en el agua sin romperse en la superficie. De este modo se obtienen granos con un diametro de 15 a 30 milfmetros.
La operacion que descrita puede repetirse cargando nuevamente cantidades predeterminadas de compuestos fibrosos y aditivos de fusion y, opcionalmente, vidrio en el bano de vidrio fundido que queda en el horno.
Los gases directamente resultantes de la reaccion de vitrificacion de los compuestos fibrosos son calientes y, segun una caractenstica particular del procedimiento de acuerdo con la invencion, la energfa termica de estos gases se recupera por transferencia a un fluido de transferencia de calor (que puede ser agua o preferiblemente aire comprimido) adecuado para impulsar una turbina.
Mas espedficamente, durante el procedimiento de vitrificacion, se produce un flujo de gas ascendente dentro del horno 1 y se escapa a traves de la abertura 10 para ingresar a la camara 11.
Los gases, cuya temperatura es generalmente del orden de 1500 °C, se enfnan al entrar en contacto con el intercambiador de calor 12.
Cuando los gases alcanzan una temperatura de alrededor de 200 °C, la eficiencia del intercambiador de calor 12 se vuelve relativamente baja y los gases son evacuados.
Se transportan a traves de la abertura 10 al dispositivo de purificacion 13 en el que se eliminan los ultimos rastros de polvo, suministrando asf un gas limpio en la salida 14.
Los siguientes ejemplos ilustraran la invencion.
EJEMPLO 1 - DESTRUCCION DE CEMENTO DE AMIANTO
El cemento de amianto es uno de los materiales mas diffciles de destruir debido a su alto contenido de oxidos de calcio y magnesio.
Este amianto es peligroso debido a su particular cristalizacion en fibras que se forman a gran profundidad bajo enormes presiones y temperaturas relativamente moderadas.
El procedimiento de acuerdo con la invencion permite, en particular mediante la adicion de sflice y oxido de hierro o de hierro, diluir estos oxidos de metales alcalinoterreos y fundirlos a una temperatura moderada, inertando asf el amianto.
Ejemplo 1A
a) Preparacion de un bano de vidrio fundido.
En este ejemplo, se utilizo un horno de 3 metros de diametro y 8 metros de altura, tal como se describio anteriormente.
Este horno vado se precalento durante aproximadamente 2 horas a una temperatura de alrededor de 1400 °C, por medio de un quemador auxiliar que se dejo caer en el horno al final de un cable.
Cuando la temperatura en el interior del horno alcanzo los 1400 °C, se introdujo lentamente el vidrio procedente de un material vitrificado granulado durante una fundicion previa.
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Durante este paso, la temperature se mantiene en torno a los 1400 °C por medio de 3 lanzas que suministran una llama originada por la combustion de una mezcla de aire y gas natural, en una relacion estequiometrica 02/gas de 1,1:1.
Cuando el nivel de vidrio fundido en el interior del horno alcanzo una altura de 50 cm, las 3 lanzas se sumergieron en el bano de vidrio fundido para mantener una temperature de 1400 °C. Las llamas sumergidas en el bano de vidrio le dan al procedimiento una excelente eficiencia.
b) Introduccion de los compuestos fibrosos.
En este ejemplo, se uso un cemento de amianto a base de amianto (crisotilo) que conterna alrededor del 50 % en peso de CaO y el 8 % en peso de SiO2, asf como elementos menores como MgO, AhO3, etc., el resto hasta 100 % constituido esencialmente por agua de hidratacion o agua de cristalizacion.
A 1 tonelada de este cemento de amianto se agregaron 532 kg de sflice y 913 kg de FeO equivalente.
Esta mezcla se produce mediante adiciones sucesivas dentro de una camara de aire para introducir los compuestos fibrosos.
Esta mezcla se introduce en el horno en una cantidad de 100 kg/min
Despues de 4 horas, el nivel en el horno alcanzo 1,8 m y el composicion:
- SiO2: 30 % en peso;
- FeO: 44 % en peso;
- oxidos de metales alcalinos y alcalinoterreos: 25 % en peso;
- oxido de aluminio: 0,5 % en peso;
- componentes menores: 0,5 % en peso.
Luego se retiraron las 3 lanzas para detener la agitacion del vidrio mientras se manterna la temperatura del bano durante aproximadamente 10 minutos.
Luego se perforo la abertura para la colada del vidrio y se recogieron alrededor de 20 toneladas de vidrio, dejando una base de bano de vidrio fundido con una altura de alrededor de 50 cm en el horno.
De este modo, el vidrio retirado terna la misma composicion que el vidrio inicial, ya que los materiales fibrosos se habfan disuelto completamente y ya no presentaban ningun peligro.
c) Los gases se enfriaron en un intercambiador de calor para recuperar la energfa de los mismos y producir electricidad antes de ser purificados.
Bajo las condiciones de reaccion descritas, el consumo de gas fue de 1409 Nm3/h.
El intercambiador de calor permitio la recuperacion de 7805 Mcal/h, es decir, 9,1 MWth.
Ejemplo 1B
El Ejemplo 1A se reprodujo utilizando, como oxidante, aire enriquecido que contiene un 35 % de oxfgeno.
En este caso, el consumo de gas fue de 711 Nm3/h y la energfa recuperada fue de 2531 Mcal/h, es decir, 2,95 MWth.
Tal y como se entiende, el contenido de oxfgeno en el aire que alimenta las lanzas puede ajustarse para optimizar la potencia en la turbina.
Ejemplo 1C
El Ejemplo 1B se reprodujo sustituyendo el oxido de hierro por chatarra de hierro fina procedente, por ejemplo, de latas.
En este caso, para 1 tonelada de cemento de amianto, se utilizaron 710 kg de chatarra fina de hierro.
durante cada aperture de la camara de aire. vidrio fundido obtenido tiene la siguiente
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La cantidad de gas necesaria para la combustion fue de 446 Nm3/h, inferior a la cantidad utilizada en el ejemplo 1A.
Por otro lado, el calor disponible en el intercambiador fue de solo 765 Mcal/h, es decir, 0,9 MWth.
En este ejemplo, el consumo de oxfgeno fue de 576 Nm3/h.
EJEMPLO 2 - FIBRA DE VIDRIO TIPO “E”
Estas fibras, clasificadas como peligrosas, tambien son diffciles de tratar debido a su contenido relativamente alto de oxidos de metales alcalinoterreos y alumina.
a) Preparacion de un bano de vidrio fundido.
Siguiendo el procedimiento del Ejemplo 1a), se preparo un bano de vidrio fundido procedente de un material vitrificado granulado durante una fundicion previa.
En este ejemplo, la temperatura durante la vitrificacion se mantuvo en torno a los 1400 °C.
b) Introduccion de los compuestos fibrosos.
En este ejemplo, se utilizaron materiales compuestos de fibra de vidrio/poliester que conteman alrededor del 22 % de fibras.
La composicion media de los compuestos a tratar fue la siguiente:
- SiO2: 56 % en peso;
- B2O3: 7 % en peso;
- Al2O3: 14,5 % en peso;
- MgO: 3 % en peso;
- CaO: 18,5 % en peso;
- compuestos menores: 1 % en peso.
Se anadieron 94,6 kg de oxido de hierro a 1 tonelada de estos compuestos.
El vidrio obtenido tema la siguiente composicion, identica a la del vidrio inicial:
- SiO2: 40 % en peso;
- FeO: 30 % en peso;
- oxidos de metales alcalinos y alcalinoterreos (CaO, MgO): 14 % en peso;
- oxido de aluminio (A^O3): 10 % en peso;
- oxido de boro (B2O3): 5 % en peso;
- compuestos menores: 1 % en peso.

Claims (6)

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    30
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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para la vitrificacion continua de materiales fibrosos, en particular amianto y/o materiales que contienen amianto, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
    - se prepara un bano de vidrio fundido a una temperatura de 1300 °C a 1600 °C;
    - se introducen en dicho bano de vidrio fundido dichos materiales fibrosos y, opcionalmente, aditivos de
    fusion seleccionados de modo que dicho bano tenga, despues de la adicion de estos materiales fibrosos y aditivos de fusion, la siguiente composicion:
    - SiO2: entre 30 % y 55 % en peso;
    - FeO: entre 25 % y 45 % en peso;
    - oxidos de metales alcalinos y alcalinoterreos: entre 15 % y 25 % en peso;
    - se inyectan bajo presion un oxidante y un combustible en dicho bano fundido por medio de al menos una lanza, uno de cuyos extremos se sumerge en dicho bano; introduciendose dicho oxidante en una cantidad molar mayor o igual que la cantidad molar de combustible necesaria para mantener la temperatura del bano entre 1300 °C y 1600 °C; y
    - se baja la temperatura de al menos una parte del vidrio fundido para que sea solido.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el oxidante y el combustible mencionados anteriormente se inyectan en dicho bano de vidrio fundido a una presion de entre 1,2 y 10 atmosferas, preferiblemente de entre 3 y 6 atmosferas.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el oxidante mencionado anteriormente se introduce en el bano en una cantidad molar de entre 1 y 1,2 veces la cantidad molar de combustible.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los aditivos de fusion mencionados anteriormente se seleccionan de entre sflice, oxido de hierro, residuos de los consumidores (residuos urbanos) o residuos de incineracion ricos en hierro.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el oxidante mencionado anteriormente se selecciona de aire o aire enriquecido con oxfgeno, por ejemplo, aire enriquecido que contiene 35 % de oxfgeno.
  6. 6. Procedimiento segun una de selecciona entre gas natural y fuel oil.
    las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el combustible se
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