ES2840700T3 - Método y disposición para la recuperación de sal - Google Patents
Método y disposición para la recuperación de sal Download PDFInfo
- Publication number
- ES2840700T3 ES2840700T3 ES16879481T ES16879481T ES2840700T3 ES 2840700 T3 ES2840700 T3 ES 2840700T3 ES 16879481 T ES16879481 T ES 16879481T ES 16879481 T ES16879481 T ES 16879481T ES 2840700 T3 ES2840700 T3 ES 2840700T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- aqueous solution
- kcl
- nacl
- temperature
- cacb
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 156
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 67
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 463
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 239
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 220
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 135
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 59
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 176
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 50
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 claims description 39
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 34
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 34
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 21
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 20
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 19
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 17
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 12
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 10
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 abstract description 226
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 104
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 abstract description 70
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 abstract description 70
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 abstract description 69
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 427
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 212
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 104
- 230000008569 process Effects 0.000 description 63
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 61
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 38
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 35
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 33
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 27
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 23
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 22
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 20
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 19
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 16
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 15
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 11
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 10
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 9
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 8
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 7
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 7
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 7
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 7
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 7
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 5
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 159000000011 group IA salts Chemical class 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000010852 non-hazardous waste Substances 0.000 description 4
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 4
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 4
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010882 bottom ash Substances 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- BUKHSQBUKZIMLB-UHFFFAOYSA-L potassium;sodium;dichloride Chemical compound [Na+].[Cl-].[Cl-].[K+] BUKHSQBUKZIMLB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate hexahydrate Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910001422 barium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000149 chemical water pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052945 inorganic sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical group [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940063656 aluminum chloride Drugs 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L calcium bis(dihydrogenphosphate) Chemical compound [Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNWKDIUSXQCPGN-UHFFFAOYSA-J dicalcium tetrachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ca+2].[Ca+2] VNWKDIUSXQCPGN-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 239000012738 dissolution medium Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000005203 dry scrubbing Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 229940032296 ferric chloride Drugs 0.000 description 1
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000010804 inert waste Substances 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021506 iron(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- BMQVDVJKPMGHDO-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;chloride;sulfate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O BMQVDVJKPMGHDO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910000150 monocalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 150000003112 potassium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 229940088417 precipitated calcium carbonate Drugs 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000009270 solid waste treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005200 wet scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/70—Chemical treatment, e.g. pH adjustment or oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/64—Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D3/00—Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D3/04—Chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D3/00—Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D3/04—Chlorides
- C01D3/08—Preparation by working up natural or industrial salt mixtures or siliceous minerals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/20—Halides
- C01F11/24—Chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/20—Halides
- C01F11/24—Chlorides
- C01F11/30—Concentrating; Dehydrating; Preventing the adsorption of moisture or caking
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/20—Halides
- C01F11/24—Chlorides
- C01F11/32—Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/30—Incineration ashes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/14—Additives which dissolves or releases substances when predefined environmental conditions are reached, e.g. pH or temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Seasonings (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Abstract
Un método para la recuperación de sales, que comprende las etapas de: - proporcionar (210) un material de partida que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca; - tratar (230) dicho material de partida en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCl2 de al menos el 15 % en peso; comprendiendo opcionalmente dicho tratamiento (230) la reducción del contenido de agua; y generando dicha etapa de tratamiento (230) una mezcla sólida de NaCl y KCl; y - separar (235) dicha mezcla sólida de NaCl y KCl de dicha disolución acuosa enriquecida, proporcionando una disolución acuosa empobrecida que comprende iones de Ca y Cl como sustancias disueltas principales,caracterizado porque dicho tratamiento (230) comprende el suministro controlado de al menos iones adicionales de Ca en dicha disolución acuosa enriquecida en exceso de lo que puede proporcionar dicha disolución acuosa inicial; y por las etapas adicionales de: - añadir (240) dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl en una disolución acuosa, disolviendo así al menos una parte de dicha mezcla sólida de dicho KCl y NaCl, para formar una disolución acuosa mixta; dicha etapa de adición (240) dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl en dicha disolución acuosa comprende disolver controladamente (241) dicho KCl y opcionalmente una parte de dicho NaCl en dicha disolución acuosa a una primera temperatura para obtener una primera concentración de KCl; siendo dicha primera concentración de KCl menor que una concentración de solubilidad de KCl a dicha primera temperatura; y - separar (245) dicho NaCl y KCl en fracciones individuales de dicha disolución acuosa mixta; dicha etapa de separar (245) dicho NaCl y KCl en fracciones individuales comprende a su vez las etapas de: - separar (246) todo el NaCl sólido de dicha disolución acuosa mixta a dicha primera temperatura; - disminuir (247), después de dicha etapa de separación (246) de todo el NaCl sólido, una temperatura de dicha disolución acuosa mixta hasta una segunda temperatura más baja que dicha primera temperatura; y - separar (248) todo el KCl precipitado de dicha disolución acuosa mixta a dicha segunda temperatura; y por la etapa adicional de calentar y reciclar (249), después de dicha separación (248) de dicho todo KCl precipitado, al menos una parte de dicha disolución acuosa mixta para una dicha adición adicional (240) de dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl.
Description
DESCRIPCIÓN
Método y disposición para la recuperación de sal
Campo técnico
La presente invención se refiere en general al procesamiento de materiales que contienen al menos sodio, potasio, cloruro y opcionalmente calcio. En particular, la invención se refiere a dicho procesamiento que se centra en recuperar los cationes mencionados como sus respectivas sales de cloruro en diferentes calidades.
Antecedentes
La combustión de combustibles tales como madera, carbón, etc. y la incineración de residuos tales como residuos municipales, residuos industriales, etc. es una práctica común para reducir la cantidad de residuos y recuperar su contenido energético. La incineración da como resultado la producción de subproductos tales como cenizas (cenizas de fondo y cenizas volantes) y subproductos de las operaciones de limpieza de gases.
Los subproductos del control de la contaminación del aire (APC) se originan a partir del tratamiento del gas y las partículas que salen de la cámara de incineración. Los ejemplos de operaciones de tratamiento para el control de la contaminación del aire incluyen filtros electrostáticos para la separación de impurezas particuladas a menudo llamadas cenizas volantes, depuradores secos para la separación de impurezas gaseosas tales como cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, dióxido de azufre, etc., p. ej., por reacción con cal, depuradores húmedos para la eliminación de impurezas gaseosas mediante lavado en una disolución acuosa, tal como un ácido, disolución neutra o base, y tratamiento de efluentes acuosos generados a partir de operaciones de lavado y operaciones de condensación mediante diversas tecnologías de tratamiento de aguas residuales.
Los subproductos del control de la contaminación del aire (APC) son materiales compuestos principalmente por compuestos inorgánicos. Los componentes principales son generalmente Ca, Si, Cl, K, Na, Al, Zn y Pb. Los subproductos de APC contienen también otros elementos tales como hierro, fósforo y una variedad de metales pesados tales como Ti, Cd, Ni, Cr, Cu, B, etc.
Los subproductos de APC tienen generalmente un contenido muy alto de sales de cloruro solubles en agua, lo que hace que la eliminación de los subproductos de APC sea difícil y costosa. En Suecia, el material residual para su eliminación se clasifica generalmente de acuerdo con cuatro categorías con respecto a su contenido de cloruro soluble en agua medido mediante ensayos de lixiviación estándar: residuos inertes (<800 mg de Cl por kg de materia seca), residuos no peligrosos (800-15.000 mg de Cl por kg de materia seca), residuos peligrosos (15.000-25.000 mg de Cl por kg de materia seca) y material que excede los criterios para residuos peligrosos (>25.000 mg de Cl por kg de materia seca).
En general, el contenido de cloruros solubles en agua en los subproductos de APC es del orden de 50.000 a 200.000 mg de Cl por kg de materia seca, excediendo así los criterios de eliminación de residuos peligrosos. Dado que la eliminación está prohibida, una práctica común es exportar los subproductos de APC y eliminarlos en minas antiguas especiales.
Los problemas de la eliminación de los subproductos de APC han dado lugar al desarrollo de métodos para lavar los subproductos de APC de su contenido de cloruro soluble para permitir la eliminación del material lavado como residuos no peligrosos. El contenido relativamente alto de cinc en los subproductos de APC también ha dado lugar al desarrollo de métodos para combinar el lavado de los subproductos de APC para reducir el contenido de cloruro con la recuperación de cinc. Dichos procesos se basan en el lavado de los subproductos de APC con un ácido para disolver su contenido de cinc seguido de la recuperación del cinc por precipitación como hidróxidos o la recuperación del cinc en forma elemental mediante el uso de una combinación de extracción con disolvente y galvanoplastia en cátodos.
El lavado de los subproductos de APC con agua o ácido da como resultado un agua residual que contiene una mezcla de sales de cloruro junto con otras impurezas tales como metales pesados, etc. El agua residual a menudo tiene que ser tratada para eliminar impurezas tales como metales pesados, sulfato, amoníaco, etc. antes de ser vertida en un recipiente.
El cloruro es un anión soluble en agua que no precipita durante la recuperación del cinc como hidróxido de cinc, y no se extrae mediante disolventes usados para la extracción del cinc para la producción de cinc elemental por galvanoplastia. El cloruro tampoco se elimina de la disolución mediante tratamiento químico en las plantas de tratamiento de aguas residuales. El efluente del lavado de los subproductos de APC es, por tanto, salino y en muchos casos excede los límites para ser vertido en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales debido a aspectos de corrosión y efecto tóxico sobre las bacterias en la planta de tratamiento biológico. La práctica común es verter dichos efluentes directamente en el mar.
Sin embargo, en muchos casos, los vertederos o incineradoras están ubicados lejos del mar en lugares en los que existen límites estrictos con respecto al vertido de cloruros a un recipiente. En estos lugares no es posible lavar o recuperar el cinc de los subproductos de APC sin tener en cuenta las sales de cloruro solubles ya que está prohibido verter el efluente salino.
Es conocido en la técnica el tratamiento de efluentes problemáticos con los denominados sistemas de vertido líquido cero (ZLD). En estos sistemas, un efluente salino se trata generalmente por evaporación en vacío para reducir la cantidad de residuos generados y recuperar un condensado purificado que puede usarse como agua potable o verterse en un recipiente.
El agua de lavado del tratamiento de los subproductos de APC puede tratarse con un sistema ZLD en lugar del tratamiento en una planta de tratamiento de aguas residuales con el posterior vertido del efluente salino. De esta forma, se puede evitar el vertido de un efluente salino. El uso del sistema ZLD para el tratamiento de efluentes salinos, tales como las aguas residuales de las operaciones de limpieza de gases de combustión, es cada vez más común. Los sistemas ZLD también se usan para el tratamiento de efluentes salinos que no se originan en operaciones de incineración. Los ejemplos incluyen, aguas residuales de la operación de fracturación hidráulica de gas de esquisto, concentrados de desalinización por RO, concentrado de ablandadores de intercambio iónico, lixiviados de vertederos, aguas de minas, etc.
Una desventaja principal de los sistemas de vertido de líquido cero es la producción de una mezcla salina de subproductos. Las sales de subproductos de los sistemas ZLD suelen ser de naturaleza higroscópica, es decir, es una pasta húmeda de una mezcla de sal soluble en agua sin uso final. Dichos subproductos no se pueden eliminar en un vertedero como residuos peligrosos debido al riesgo de lixiviación de las sales solubles en agua. Los residuos de subproductos normalmente deben eliminarse en lugares especiales, p. ej., en minas de sal.
El potasio es un recurso que se usa principalmente como materia prima para la producción de fertilizantes. Hoy en día, el potasio se extrae de depósitos de minerales de rocas limitados tales como sivina (KCl), kainita (KCl MgSO4 3 H2O), carnalita (KCl MgCl 6 H2O) generalmente junto con kainitita (NaCl) mediante minería convencional o por minería de disolución, es decir, disolviendo la roca con una disolución que se puede bombear desde la mina a la planta de procesamiento. El potasio también se recupera de los lagos salados normalmente por evaporación natural formando la cristalización de una mezcla de carnalita y kainitita que se procesa posteriormente para la separación y recuperación de cloruro de potasio. Los recursos de potasio son limitados y la mayor parte de las reservas mundiales conocidas actualmente se encuentran solo en dos países, Canadá y Rusia. Por lo tanto, existe un interés medioambiental general en la recuperación de las sales de potasio de residuos tales como los subproductos de APC con el fin de incrementar la vida útil de los depósitos de rocas limitados no renovables.
En general, existe un fuerte interés en la sociedad en convertir los residuos en productos para así minimizar la necesidad de minar recursos naturales. Dichos enfoques contribuyen a reducir los efectos medioambientales negativos asociados con la minería de recursos naturales. Además, existe un interés medioambiental general en convertir los residuos en productos con el fin de minimizar la eliminación de residuos con el impacto medioambiental negativo asociado y obtener otros beneficios tales como la reducción del uso de energía debido al reciclaje, etc.
La disolución de lixiviación salina procedente del lavado de los subproductos de APC comprende típicamente una mezcla de sales de cloruro de calcio, sodio, y potasio. Sin embargo, las cantidades relativas de las diferentes sales difieren de una vez a otra y de una planta a otra. Especialmente, si los subproductos de APC procedentes de varias incineradoras se van a lavar en una sola planta central.
La patente de EE. UU. 6.319.482 describe el tratamiento de residuos de cenizas volantes/APC incluyendo la recuperación de sal de plomo. Los residuos de cenizas volantes/APC tienen un alto contenido de CaCb, que es de interés para la recuperación. En una primera etapa, se lavan los residuos de cenizas volantes/APC seguido de una separación de fases para obtener un primer filtro enriquecido con calcio y un filtrado. En una segunda etapa, el filtrado se procesa para la recuperación de metales mediante ajuste de pH. En una tercera etapa, la salmuera remanente se concentra por evaporación para recuperar una salmuera de cloruro de calcio concentrada y purificada. La mezcla precipitada de KCl y NaCl se elimina como un producto secundario y se vierte como desecho o se usa como sal para carreteras. El objetivo principal del proceso es recuperar CaCb, que desafortunadamente deja la eliminación de la mezcla de NaCl y KCl esencialmente sin tratar. Además, el uso de una mezcla de NaCl y KCl como sal para carreteras no es óptimo, ya que el contenido de KCl contribuye principalmente a la fertirrigación del medio ambiente, pero no es muy eficiente para reducir el punto de fusión del agua. El enfoque en la recuperación de CaCb también da como resultado que el proceso solo sea operable en materiales iniciales que tengan un alto contenido de CaCb.
En la publicación "Recovery of soluble chloride salts from the wastewater generated during the washing process of municipal solid wastes incineration fly ash" por H. Tang et al en Environmental Technology, 2014, vol. 35, No. 22, p 2863-2869, se discute la recuperación de sales de cloruro de las cenizas volantes de la incineración de residuos municipales. Se sugiere un método para separar las tres sales. La disolución de lavado se evapora en tres evaporadores diferentes para obtener tres fracciones diferentes de sales cristalizadas. En una primera fracción, se obtiene NaCl casi puro. En una segunda fracción, se obtiene una mezcla de NaCl y KCl. Después de disolver esta
fracción en agua, se añade etanol, dando como resultado la precipitación de KCl puro. Una tercera fracción comprende el NaCl remanente junto con algo de KCl y CaCb, dejando una disolución solo de KCl y CaCb. La tercera fracción se devuelve a la disolución de partida, mientras que el KCl y el CaCb en la disolución se separan mediante la adición de etanol, precipitando el KCl y dejando el CaCb en la disolución final. El proceso es complejo y tiene altos costes de capital debido a la necesidad de tres evaporadores. Si se va a reusar el etanol, se deben realizar etapas de destilación, lo que hace que el proceso sea complejo y consuma energía.
En la solicitud japonesa publicada JP 2011-14846A, se describe la recuperación de KCl a partir de cenizas volantes de la incineración de residuos municipales. Durante el lavado de la ceniza, se hace que el CaCb precipite en la ceniza remanente mediante la adición de dióxido de carbono, formando CaCO3. El KCl se separa a baja temperatura <20 °C. Una desventaja principal de este proceso es el requerimiento de una gran cantidad de dióxido de carbono. Además, dado que la conversión de CaCb en CaCO3 requiere equilibrar el anión Cl liberado con un catión, generalmente se requiere una gran cantidad de base tal como NaOH con el fin de que el proceso obtenga un rendimiento razonable de conversión de CaCb. Además, el CaCb no se recupera en el proceso, sino que se transforma en CaCO3 en las cenizas volantes incrementando considerablemente las cantidades que se requiere eliminar y los costes asociados.
La patente de EE. UU. 2839360 describe un método para reducir la concentración de sales de metales alcalinos en salmueras de cloruro de calcio formando una sal doble entre KCl y CaCb. La patente de EE. UU. 3279897 y US 3212863 describen un método para precipitar KCl a partir de mezclas de sal mediante la adición de amoníaco. La patente de EE. UU. 3359079 describe un método para la precipitación de haluros de potasio a partir de salmueras mixtas usando disolventes orgánicos. El uso de amoníaco o disolventes orgánicos para la recuperación de cloruro de potasio requiere sistemas de destilación complejos y, habitualmente, también varios evaporadores, lo que hace que el proceso sea complejo y consuma energía.
Existe una necesidad de un método que permita separar y recuperar sales de cloruro de subproductos de APC, subproductos de ZLD y efluentes salinos en forma de productos comerciales (con la posibilidad de diferentes niveles de pureza) para su venta. Dicho enfoque resolverá uno de los problemas de eliminación de los subproductos de APC independientemente de la localización de la operación. Además, se omitirá la eliminación costosa de los subproductos de ZLD.
En Suecia, es común usar cloruro de sodio para el deshielo de las carreteras. El uso de sal para carreteras en Suecia es de aproximadamente 300.000 toneladas por año. Es común esparcir cloruro de sodio como una disolución al 23 % en peso. El esparcimiento de cloruro de sodio en forma líquida tiene la ventaja de una reacción rápida en comparación con esparcir cloruro de sodio sólido, ya que el cloruro de sodio sólido necesita absorber calor del ambiente con el fin de disolverse en una disolución que pueda actuar para el deshielo.
Conseguir que la carretera se seque lo más rápido posible es importante en relación con el deshielo. El riesgo de recongelación se minimiza cuando la superficie de la carretera se seca. El número de operaciones de esparcimiento de sal en las carreteras se reduce, lo que permite ahorrar tanto combustible como productos químicos. Generalmente, se sabe que el uso de cloruro de sodio como sal para carreteras hace que la carretera se seque rápidamente. En contraste, al usar cloruro de calcio como sal para carreteras, las carreteras no se secan tan rápido ya que el cloruro de calcio es una sal higroscópica que mantiene la humedad en la carretera. Por lo tanto, el uso de cloruro de calcio puro como sal para carreteras con fines de deshielo tiene una desventaja significativa en comparación con el uso de cloruro de sodio.
El uso de cloruro de sodio puro como una sal para carreteras también tiene desventajas. La principal desventaja del cloruro de sodio puro es que su efecto disminuye cuando la temperatura desciende al rango de aproximadamente -5 a -7 °C, y no tiene ningún efecto por debajo de -9 °C. En contraste, el cloruro de calcio es efectivo hasta -20 °C (teóricamente, en condiciones ideales hasta -40 °C).
Existe una necesidad de un proceso sencillo para separar y recuperar CaCb, NaCl y KCl en formas esencialmente puras de sus mezclas. También existe una necesidad de un proceso que permita la separación de tres sales sin necesidad de destilación de disolventes orgánicos o múltiples etapas de evaporación. Existe además una necesidad de un proceso robusto de recuperación de sales que pueda manejar la gran variabilidad en las relaciones de las sales en la alimentación a lo largo del tiempo, ya que la composición y las relaciones de los elementos en los residuos varían mucho con el tiempo y las cantidades totales son mucho menores en comparación con las reservas minerales o lagos salados. Existe una necesidad adicional de un proceso de recuperación de sales del lavado de los subproductos de APC para permitir la operación en localizaciones en las que está prohibido el vertido de efluentes salinos. Existe una necesidad de un proceso que pueda permitir procesar efluentes salinos sin la generación de residuos de subproductos problemáticos. Existe una necesidad de un proceso que pueda permitir reducir el contenido de cloruro en los subproductos de APC para permitir la eliminación en vertederos y al mismo tiempo minimizar el peso del material que se elimina. También existe una necesidad de un proceso que pueda permitir recuperar potasio de subproductos de APC/ZLD en una forma pura adecuada para su uso como materia prima para, p. ej., fertilizantes. Existe una necesidad adicional de un proceso que pueda permitir recuperar el cloruro de sodio de los subproductos de APC/ZLD en una forma pura adecuada para su uso como sal para carreteras o una materia prima para, p. ej., la industria cloroalcalina. Existe además una necesidad de un proceso que pueda permitir recuperar el cloruro de calcio de subproductos de
cenizas volantes de APC/ZLD en una forma pura adecuada para su uso, p. ej., como material de deshielo o control de polvo o como materia prima para procesos industriales. Existe una necesidad general de procesos que permitan convertir los residuos en productos.
Resumen
Un objeto general de la presente presentación técnica es, por lo tanto, proporcionar disposiciones y métodos para separar y recuperar grados de pureza comercial de CaCb, NaCl y/o KCl de mezclas de los mismos de una manera rentable y energéticamente eficiente.
El objeto anterior se logra mediante métodos y dispositivos según las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
En términos generales, en un primer aspecto, un método para la recuperación de sales comprende proporcionar un material de partida que comprende al menos una de una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca, y un material que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca. El material de partida se trata en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de al menos el 15 % en peso. El tratamiento comprende al menos una de reducción del contenido de agua y adición de al menos Ca. El tratamiento genera una mezcla sólida de NaCl y KCl. La mezcla sólida de NaCl y KCl se separa de la disolución acuosa enriquecida, proporcionando una disolución acuosa empobrecida que comprende iones de Ca y Cl como sustancias disueltas principales.
En un segundo aspecto, una disposición para la recuperación de sales, comprende una sección de entrada y una primera sección de etapas. La primera sección de etapas comprende una disposición de tratamiento y un separador de mezcla de sales. La sección de entrada está dispuesta para proporcionar un material de partida que comprende al menos una de una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca, y un material que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca a la primera sección de etapas. La disposición de tratamiento está dispuesta para tratar el material de partida proporcionado desde la sección de entrada en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de al menos el 15 % en peso, mediante lo cual se genera una mezcla sólida de NaCl y KCl. La disposición de tratamiento comprende al menos una de una disposición de reducción de agua y una entrada para aditivos. El dispositivo de reducción de agua está dispuesto para eliminar el agua de la solución acuosa inicial. La entrada para aditivos está dispuesta para añadir al menos iones Ca en la disolución acuosa inicial. El separador de la mezcla de sales está dispuesto para separar la mezcla sólida de NaCl y KCl de la disolución acuosa enriquecida, proporcionando una disolución acuosa empobrecida que comprende iones de Ca y Cl como sustancias disueltas principales.
Una ventaja de la tecnología propuesta es que el proceso de recuperación de sales es rentable y energéticamente eficiente, además de robusto en lo que respecta a la gran variabilidad en las relaciones entre las diferentes sales en la materia prima. Se apreciarán otras ventajas al leer la descripción detallada.
Breve descripción de los dibujos
La invención, junto con otros objetos y ventajas de la misma, puede entenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La FIG. 1 es una ilustración gráfica de la composición elemental de la disolución de lixiviación de APCBP procedente de diferentes subproductos de APC;
La FIG. 2 es una ilustración gráfica del comportamiento de solubilidad del NaCl en presencia de KCl y CaCb a dos temperaturas diferentes;
La FIG. 3 es una ilustración gráfica del comportamiento de solubilidad del KCl en presencia de NaCl y CaCb a dos temperaturas diferentes;
La FIG. 4 es un diagrama de flujo de las etapas de una realización de un método para la recuperación de sales;
La FIG. 5 es un diagrama de bloques de partes de una realización de una disposición para la recuperación de sales;
La FIG. 6 es un diagrama de flujo de etapas parciales de una realización de una etapa para proporcionar un material de partida;
La FIG. 7 es una ilustración esquemática de una realización de un sistema para el lavado de subproductos de APC (APCBP);
La FIG. 8 es una ilustración gráfica de los resultados de la operación en estado estacionario del lavado de subproductos de APC;
La FIG. 9 es una ilustración gráfica de los resultados de los ensayos de lixiviación realizados en subproductos de APC lavados después de los circuitos de operación en estado estacionario;
La FIG. 10 es un diagrama de flujo de etapas parciales de otra realización de una etapa para proporcionar una disolución acuosa inicial de iones;
La FIG. 11 es una ilustración gráfica de la reducción del contenido de amoníaco en la disolución de lixiviación de APCBP por extracción durante la agitación;
La FIG. 12 es un diagrama de flujo de etapas parciales de una realización de una etapa de tratamiento de un material de partida;
La FIG. 13 es un diagrama de bloques de partes de una realización de secciones de primera y segunda etapa de una disposición para la recuperación de sales;
La FIG. 14 es un diagrama que ilustra la pureza de la disolución de cloruro de calcio de aproximadamente el 35 % en peso dependiente de la temperatura;
La FIG. 15 es un diagrama de flujo de las etapas parciales de una realización de las etapas de adición de una mezcla sólida en una disolución acuosa y separación de NaCl y KCl en fracciones individuales;
La FIG. 16 es un diagrama de bloques de partes de una realización de un purificador de CaCb de una disposición para la recuperación de sales;
La FIG. 17 es un diagrama de flujo de etapas parciales de una realización de una etapa de purificación de CaCb; La FIG. 18 es un diagrama de bloques de partes de otra realización de un purificador de CaCb de una disposición para la recuperación de sales;
La FIG. 19 es un diagrama de flujo de etapas parciales de otra realización de una etapa de purificación de CaCb; La FIG. 20 es un diagrama de bloques de partes de una realización de una primera sección de etapas de una disposición para la recuperación de sales; y
La FIG. 21 es un diagrama de flujo de etapas parciales de una realización de una etapa de separación de una mezcla sólida de NaCl y KCl.
Descripción detallada
A lo largo de los dibujos, se usan los mismos números de referencia para elementos similares o correspondientes. Alguna terminología de uso frecuente en la presente descripción debe interpretarse de la siguiente manera:
Subproductos del control de la contaminación del aire (APC) - Subproductos resultantes del tratamiento de gas y partículas que salen de la cámara de incineración. Por ejemplo, subproductos de filtros electrostáticos a menudo llamados cenizas volantes, subproductos del lavado en seco de impurezas gaseosas, subproductos del lavado húmedo de impurezas gaseosas, subproductos del tratamiento de aguas residuales generadas durante el control de la contaminación del aire, etc.
Subproductos de la incineración de residuos (WI) - Subproductos resultantes de la operación de incineración, incluyendo las cenizas de fondo y los subproductos del control de la contaminación del aire (APC)
Disolución de lixiviación de los subproductos del control de la contaminación del aire (APCBP) - disolución resultante de poner en contacto los subproductos del control de la contaminación del aire (APC) con una disolución acuosa tal como agua, disolución salina, disolución ácida o disolución básica
Por sustancias "sólidas" que están presentes en contacto con una disolución se entiende sustancias precipitadas y/o sustancias no disueltas.
Para una mejor comprensión de la tecnología propuesta, puede ser útil comenzar con una breve descripción general del tratamiento de residuos.
La incineración es un método común para el tratamiento de residuos sólidos municipales que logra una reducción de volumen de hasta aprox. un 90 por ciento y una reducción de masa de hasta aprox. un 75 por ciento. La combustión de residuos municipales permite la destrucción de patógenos y contaminantes orgánicos, así como la posible recuperación de energía en forma de calor y/o electricidad. Durante la incineración de residuos municipales, se generan subproductos del control de la contaminación del aire (APCBP) resultantes del tratamiento de los gases de combustión que salen de la cámara de incineración. Los subproductos de APC a menudo se consideran residuos peligrosos cuando se eliminan en un vertedero debido al alto contenido de sales de cloruro solubles en agua y al
contenido de metales pesados. La composición química de los subproductos de APC depende del tipo de residuo que se incinera, del proceso de incineración y del proceso de tratamiento de los gases de combustión, así como del tratamiento de las aguas residuales para efluentes acuosos. Las composiciones típicas de los subproductos de APC en Suecia son las siguientes: los componentes principales en peso son Ca (20-40 %), Si (5-20 %), Cl (10-50 %), K (1 6 %), Na (1-8 %), Zn (1-6 %) y Al (1-8 %). Otros elementos incluyen Fe (0,5-3 %), P (0,05-4 %), Mg (1-4 %), Ti (0,1 2 %), etc. Los metales pesados tales como Pb, Ti, Cd, Ni, Cr, Cu, B, etc. están presentes habitualmente en concentraciones en el rango del 0,001 al 1 % en peso. El contenido de carbono orgánico depende en gran medida del proceso de incineración y varía habitualmente entre el 0,2 % hasta el 10 % en peso. El carbono inorgánico es habitualmente inferior al 2 % en peso.
Las sales inorgánicas solubles en agua en los subproductos de APC, especialmente los cloruros, tienen un riesgo potencial de lixiviación cuando se eliminan en un vertedero. Por lo tanto, los subproductos de APC se clasifican habitualmente como residuos peligrosos según el contenido de cloruro cuando se eliminan en un vertedero. Se sabe que el lavado con agua de los subproductos de APC puede extraer las sales solubles y mejorar la calidad del residuo lavado para permitir la eliminación en algunos casos incluso como residuo no peligroso. Ya están en funcionamiento plantas a gran escala para lavar los subproductos de APC de su contenido de sal de cloruro soluble en agua.
Sin embargo, como se ha discutido anteriormente, en muchos casos, la eliminación de efluentes salinos generados en la operación de lavado es problemática. Por lo tanto, existe una necesidad de un método que pueda permitir recuperar las sales de cloruro de las operaciones de lavado de los subproductos de APC en forma de productos comerciales para la venta con el fin de resolver los problemas de eliminación, mejorar la economía del proceso de tratamiento y permitir la operación en localizaciones que carecen de la posibilidad de eliminar efluentes salinos.
Se conoce en la técnica la separación del cloruro de sodio y el cloruro de potasio de sus mezclas. El principio de dicha separación es que la solubilidad del cloruro de potasio se incrementa y la del cloruro de sodio disminuye con temperaturas crecientes. Y, por supuesto, en la dirección opuesta, la solubilidad del cloruro de potasio disminuye y la del cloruro de sodio se incrementa con temperaturas decrecientes. Las mezclas de cloruro de sodio y cloruro de potasio pueden estar presentes en salmueras de minería en disolución de minerales sólidos, en lagos salados, salmueras de desalinización de agua de mar, etc. La forma común de procesar dichas mezclas de cloruro de sodio y cloruro de potasio es cristalizar una parte del cloruro de sodio por evaporación del agua, y luego enfriar la disolución para cristalizar una parte del cloruro de potasio. La siguiente etapa es reciclar y mezclar el flujo de salida de la cristalización del cloruro de potasio con nueva salmuera de alimentación y repetir el proceso. En la industria minera, los grandes volúmenes de cuencas de equilibrado garantizan habitualmente una relación relativamente constante entre las sales disueltas (NaCl y KCl) lo que permite ajustes en la operación relativamente constantes. Puede observarse además que, cuando se separa el NaCl y KCl en la industria minera, generalmente no hay cloruro de calcio.
Sin embargo, un problema principal cuando se intentan recuperar las sales de cloruro de la disolución de lixiviación de APCBP es que la relación entre las diferentes sales varía mucho con el tiempo. La Figura 1 muestra ejemplos de relaciones de sales en la disolución de lixiviación de APCBP de diferentes subproductos de APC que tienen un origen diferente. En general, existe una diferencia en la composición entre los subproductos de APC dependiendo del tipo de residuo que se incinera, del proceso usado para la incineración y del tratamiento de los gases de combustión. Además, incluso para los subproductos de APC que se originan en la misma incineración y tratamiento de gases de combustión, habitualmente hay variaciones en la composición con el tiempo ya que la composición del combustible residual puede variar con el tiempo. Las variaciones en la composición elemental con el tiempo hacen que sea difícil recuperar el cloruro de sodio y el cloruro de potasio de la disolución de lixiviación de APCBP según los principios más avanzados, ya que la operación suele ser a una escala mucho menor en comparación con la industria minera y, por lo tanto, es costosa. y no siempre es posible tener grandes cuencas de equilibrado para obtener una composición de disolución relativamente constante.
La solicitud de patente china CN202007141U sugiere recuperar cloruro de sodio y cloruro de potasio de las cenizas volantes de la incineración de residuos sólidos municipales usando los principios descritos anteriormente, es decir, usando un cristalizador evaporador de NaCl y un reactor de enfriamiento de KCl según lo último en la técnica. Dado que el NaCl y el KCl en el agua de lavado de las cenizas volantes se proporcionan en disolución, los ajustes del evaporador deben cambiar de acuerdo con diferentes relaciones Na/K lo que dificulta la operación. Además, como se puede ver en la figura 1, la disolución de lixiviación de APCBP comúnmente contiene altos niveles de cloruro de calcio disuelto además de cloruro de sodio y cloruro de potasio. El origen del cloruro de calcio en los subproductos de APC es habitualmente de la reacción de la cal (en las cenizas volantes o añadida en el proceso) con el cloruro de hidrógeno formado durante la combustión de materiales de residuos que contienen cloro, tales como PVC, etc. Se encontró, sorprendentemente, que cuando el cloruro de calcio está presente en la disolución de lixiviación de APCBP, cambia el comportamiento de solubilidad del NaCl y KCl, lo que hace que el proceso según CN202007141U sea imposible o al menos muy difícil de operar cuando hay cloruro de calcio presente. Se encontró que, en una alta concentración de fondo de cloruro de calcio, el comportamiento de solubilidad del NaCl y KCl cambia en la dirección opuesta en comparación con una disolución libre de cloruro de calcio. Además, el cloruro de calcio tiene un gran efecto de "eliminación de sales" tanto sobre el cloruro de sodio como sobre el cloruro de potasio, lo que hace prácticamente imposible la separación del cloruro de sodio y cloruro de potasio según los principios descritos anteriormente.
En los casos en los que el cloruro de calcio está presente en la disolución de alimentación mineral usada para la extracción de potasio, tal como en el Mar Muerto en Israel/Jordania, un alto contenido de magnesio disuelto permite la separación de KCl de la salmuera por cristalización de Carnalita. La salmuera separada que contiene cloruro de calcio disuelto no se recupera, sino que se bombea de regreso al mar.
Las Figuras 2 y 3 muestran los resultados experimentales obtenidos por el presente inventor. La Figura 2 muestra el comportamiento de solubilidad del NaCl en presencia de KCl y CaCb a dos temperaturas diferentes y la Figura 3 muestra el comportamiento de solubilidad del KCl en presencia de NaCl y CaCb a dos temperaturas diferentes. Las Figuras 2 y 3 muestran los resultados del mismo experimento. Por ejemplo, la concentración de Na residual para una concentración de K en la Fig. 3 se puede leer en la Fig. 2. A partir de las figuras se puede observar que el cloruro de calcio tiene un gran efecto de "eliminación de sales" tanto en NaCl como en KCl, lo que significa que a mayor concentración de CaCb las concentraciones residuales de NaCl y KCl son menores. A partir de las figuras también se puede observar que temperaturas más bajas dan como resultado concentraciones residuales algo más bajas de NaCl y KCl. Sin embargo, la concentración de CaCb tiene un efecto mayor sobre la "eliminación de sales" en comparación con la disminución de la temperatura.
Los datos de solubilidad del sistema cuaternario NaCl-KCl-CaCb-H2O están disponibles en varias fuentes. En J. Chem. Eng. Data 2015, 60, p 1886-1891, D. Li et al investiga el equilibrio a 303,15 K. En Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol.95 (2009) 2, p 361-367, D. Li et al investiga el equilibrio a 308,15 K. En fluid Phase Equilibria 269 (2008) p 98-103, T Deng et al investiga el equilibrio a 288,15 K. En Russian Journal of Physical Chemistry A, 2011, Vol. 85, No. 7, p 1149-1154, J-M Yang et al investiga la solubilidad en el sistema NaCl-CaCb-H2O y KCl-CaCb-H2O a 75 °C. En Journal of Korean Chemical Society, 2010, Vol 54, No.3, p. 269-274, JM Yang et al investiga la solubilidad en el sistema NaCl-CaCl2-H2O y KCl-CaCl2-H2O a 50 °C.
Tabla 1. Pureza de las disoluciones de cloruro de calcio obtenidas después de la cristalización de sales alcalinas en función de la concentración de cloruro de calcio y la temperatura
Dado que solo se dispone de datos limitados en la bibliografía respecto al comportamiento de solubilidad de mezclas de CaCb, NaCl y KCl, el sistema de CaCb-NaCl-KCl-H2O se investigó por lo tanto experimentalmente para un amplio rango de temperaturas y concentraciones. La Tabla 2 muestra la pureza de la disolución de cloruro de calcio obtenida después de la cristalización de sales alcalinas (NaCl y KCl) en función de la concentración de cloruro de calcio y de la temperatura. A partir de la tabla 1 puede observarse que se puede obtener una pureza de hasta aproximadamente el 94 % en peso para una disolución de cloruro de calcio "eliminando las sales" de una mezcla de cloruro de sodio y cloruro de potasio a determinadas combinaciones de concentraciones de cloruro de calcio y temperaturas.
Dado que se mostró experimentalmente que era imposible o al menos muy difícil separar NaCI y KCl puros de las disoluciones que contienen CaCb mediante evaporación y enfriamiento convencionales, p. ej., según CN202007141U, el enfoque en la tecnología presentada actualmente es separar, en una primera etapa, una mezcla de NaCl y KCl de una disolución de CaCb y preferiblemente en una segunda etapa separar NaCl y KCl de esa mezcla. Por lo tanto, la primera etapa usa las solubilidades variables de NaCl y KCl en disoluciones con alta concentración de CaCb para separar Ca de Na y K.
La Fig. 4 ilustra un diagrama de flujo de las etapas de una realización de un método para la recuperación de sales. El proceso comienza en la etapa 200. En la etapa 210, se proporciona un material de partida que comprende al menos una disolución acuosa inicial o un material de partida, que cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial. La disolución acuosa inicial comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca. En el caso típico, la disolución acuosa inicial comprende Ca, ya que este fue el origen de las presentes ideas de separación. Sin embargo, también es posible operar los presentes procesos en disoluciones iniciales que tengan un contenido de Ca muy bajo, ya que el ion Ca necesario puede añadirse al proceso a partir de otras fuentes en una etapa siguiente. En la etapa 230, la disolución acuosa inicial se trata en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de al menos el 15 % en peso. Esta etapa de tratamiento comprende la reducción del contenido de agua y/o la adición de Ca. Esta etapa de tratamiento genera una mezcla sólida de NaCl y KCl. Esta mezcla sólida es el resultado del efecto de "eliminación de sales" discutido anteriormente. El CaCb se deja en la disolución, típicamente en una forma relativamente pura. En la etapa 235, la mezcla sólida de NaCl y KCl se separa de la disolución acuosa enriquecida, dando así una disolución acuosa empobrecida que comprende iones de Ca y Cl como sustancias disueltas principales. Sin embargo, esta disolución acuosa empobrecida puede comprender concentraciones menores de, p. ej., NaCl y KCl. Como se discutirá en conexión con diferentes realizaciones, este producto de disolución acuosa enriquecida se puede usar tal cual o se puede tratar posteriormente, por ejemplo, para mejorar la pureza o producir un producto sólido. El proceso finaliza en la etapa 299.
En la figura, las etapas 210 y 230 se ilustran como dos etapas consecutivas. Sin embargo, en realizaciones alternativas, al menos partes de las etapas 210 y 230 pueden realizarse simultáneamente y/o en dependencia entre sí, o como una etapa integrada.
En un ejemplo particular, un producto residual sólido de ZLD que está compuesto por una mezcla sólida de CaCb, NaCl y KCl se alimenta a un reactor. El residuo sólido puede contener humedad residual. El material de partida comprende aquí un material que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca. Por lo tanto, también se introduce en el reactor una disolución acuosa, p. ej., agua. Se añade al reactor un producto residual compuesto por CaCO3 sólido y se añade HCl concentrado al reactor para convertir el CaCO3 añadido en CaCb mediante la liberación de CO2. Todos los reactantes se agitan a temperatura ambiente. Se forma una disolución de CaCb al 35 % en peso que contiene una mezcla de NaCl y KCl, que se procesa adicionalmente. El residuo sólido de ZLD no se disuelve completamente en agua para formar una disolución acuosa. Es posible que una parte principal del NaCl y KCl en el producto residual de ZLD no se disuelva en absoluto, sino que permanezca sólido durante el proceso. Entonces, un material de partida comprende la parte menor de NaCl y KCl disueltos más la mezcla sólida de sales. La adición de iones Ca y iones Cl proporciona entonces el contenido de CaCb requerido.
La mezcla de NaCl y KCl es de bajo valor como tal, y con el fin de recuperar productos valiosos, la mezcla debe procesarse adicionalmente con el fin de lograr NaCl y KCl en fracciones sustancialmente puras. En la patente de EE. UU. US 2.788.257, se describe un proceso de cristalización para la recuperación de silvita a partir de mineral de silvita. Se obtiene una recuperación eficiente de KCl de alta pureza saturando una salmuera con respecto a KCl. Sin embargo, el NaCl que está presente en el subproducto residual se contamina mediante dicho proceso con cantidades residuales de KCl. También en la publicación "Potassium Compounds" por M.B. Freilich et al en Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, publicada en línea el 15 de septiembre, 2004, se sugiere un enfoque similar, dando un residuo de NaCl sin disolver mezclado con alguna cantidad de KCl y posiblemente también arcilla. Por lo tanto, estos procedimientos no pueden usarse, como tales, para producir fracciones individuales sustancialmente puras tanto de KCl como de NaCl.
Algunos intentos, descritos en la bibliografía, se hicieron para recuperar las sales de la disolución que se origina en el lavado con agua de las cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos municipales. La solicitud de patente de utilidad china CN202007141U sugiere la recuperación de cloruro de sodio y cloruro de potasio de dicha disolución de lavado usando un cristalizador evaporador de NaCl y un reactor de enfriamiento de KCl. Dado que el NaCl y el KCl se proporcionan en disolución, los ajustes del evaporador deben cambiar de acuerdo con las variaciones en las relaciones Na/K lo que dificulta mucho la operación. Además, el presente solicitante encontró que, si el cloruro de calcio está presente en la disolución, cambia el comportamiento de solubilidad del NaCl y del KCl, lo que hace que este proceso sea imposible o al menos muy difícil de operar. Cuando está presente cloruro de calcio, es imposible o al menos muy difícil cristalizar las sales puras de NaCl y KCl como se describe más adelante en el texto.
En la tecnología aquí propuesta, la mezcla sólida de NaCl y KCl se procesa adicionalmente. En referencia adicional a la Fig. 4, en la etapa 240, la mezcla sólida de NaCl y KCl se añade a una disolución acuosa. De este modo, el KCl y al menos una parte del NaCl se disuelve para formar una disolución acuosa mixta. En realizaciones particulares,
porciones del NaCI pueden permanecer en forma sólida. En la etapa 245, el NaCI y el KCl se separan en fracciones individuales de la disolución acuosa mixta. Las etapas 240 y 245 pueden realizarse según diferentes procesos, conocidos como tales en la técnica anterior. Se dan ejemplos de dichos procesos, p. ej., en la sección de antecedentes o al comienzo de esta sección de descripción detallada. Las realizaciones preferidas se discutirán adicionalmente más adelante.
La Fig. 5 ilustra un diagrama de bloques de partes de una realización de una disposición 1 para la recuperación de sales. La disposición 1 para la recuperación de sales comprende una sección de entrada 10. Esta sección de entrada 10 puede, en determinadas realizaciones, ser simplemente una entrada para materia prima, pero en otras realizaciones puede comprender secciones del proceso. Esto se discutirá con más detalle más adelante. La sección de entrada 10 está dispuesta de todos modos para proporcionar un material de partida 18 que comprende al menos uno de una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca, y un material que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial. que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca. La disposición 1 para la recuperación de sales comprende además una primera sección de etapas 20, conectada a la sección de entrada 10 para recibir el material de partida 18 de la misma. En otras palabras, la sección de entrada 10 está dispuesta para proporcionar el material de partida 18 a la primera sección de etapas 20.
La primera sección de etapas 20 comprende una disposición de tratamiento 24 y un separador de mezcla de sales 28. La disposición de tratamiento 24 está dispuesta para tratar el material de partida 18 proporcionado desde la sección de entrada 10 en una disolución acuosa enriquecida 25 que tiene una concentración de CaCb de al menos el 15 % en peso. La disposición de tratamiento 24 comprende al menos uno de una disposición de reducción de agua 26 y una entrada para aditivos 27. La disposición de reducción de agua 26 está dispuesta para eliminar el agua de la disolución acuosa inicial 18, para formar la disolución acuosa enriquecida 25. La entrada para los aditivos 27 se dispone para añadir al menos iones Ca y opcionalmente iones Cl en el material de partida 18, para formar la disolución acuosa enriquecida 25. Debido al efecto de "eliminación de sales", se genera una mezcla sólida 32 de NaCl y KCl. El separador de mezcla de sales 28 está dispuesto para separar la mezcla sólida 32 de NaCl y KCl de la disolución acuosa enriquecida 25, dando una disolución acuosa empobrecida 34 que comprende iones de Ca y Cl como principales sustancias disueltas. Como se discutirá en conexión con diferentes realizaciones más adelante, este producto de disolución acuosa enriquecida 25 puede usarse como tal o puede ser tratado posteriormente, por ejemplo, para mejorar la pureza.
En realizaciones alternativas, al menos partes de la sección de entrada 10 pueden implementarse junto con la disposición de tratamiento 24, siendo dependientes entre sí o incluso estar integradas en una unidad de proceso, como se ha discutido adicionalmente en una realización particular anteriormente.
En una realización preferida, la mezcla sólida de NaCl y KCl se procesa adicionalmente. En referencia adicional a la Fig. 5, la disposición 1 para la recuperación de sales comprende además una segunda sección de etapas 40 conectada a la primera sección de etapas 20 para permitir la transferencia de la mezcla sólida 32 de NaCl y KCl. La segunda sección de etapas 40 comprende un disolvedor 42 y una disposición de separador 44. El disolvedor 42 está dispuesto para añadir la mezcla sólida 32 de NaCl y KCl en una disolución acuosa. De este modo, el KCl y al menos una parte del NaCl se disuelve formando una disolución acuosa mixta 43. La disposición del separador 44 está dispuesta para separar el NaCl 48 y el KCl 50 en fracciones individuales de la disolución acuosa mixta 43. La separación puede realizarse según diferentes procesos, conocidos como tales en la técnica anterior. Se proporcionan ejemplos de dichos procesos, p. ej., en la sección de antecedentes o al comienzo de esta sección de descripción detallada. Las realizaciones de disposición preferidas se discutirán adicionalmente más adelante.
Ahora se utilizarán realizaciones ejemplares para ilustrar diferentes aspectos de métodos y disposiciones para la recuperación de sales.
El material de partida se puede proporcionar de diferentes formas. En una realización, la etapa de proporcionar 210 (Fig. 4) un material de partida comprende disolver un material que contiene sal. Dicho material podría, p. ej., en una realización particular ser un material de ZLD, al menos parcialmente disuelto en una disolución acuosa. En una realización particular, el material que contiene sal puede ser un material residual que contiene sal. De manera análoga, en una realización, la sección de entrada 10 (Fig. 5) está dispuesta para recibir el material de partida de una disposición para disolver el material que contiene sal, p. ej., material de ZLD, o material residual que contiene generalmente sal. Alternativamente, la sección de entrada 10 (Fig. 5) puede comprender una entrada para el material que contiene sal, y un disolvedor de material de sal dispuesto para disolver el material que contiene sal proporcionado en una disolución acuosa inicial. La disolución acuosa inicial también puede comprender, p. ej., NaCl y/o KCl sólido, precipitado o no disuelto.
En una realización particular, ilustrada en la Fig. 6, la etapa de proporcionar 210 un material de partida comprende la etapa 212, en el que se proporcionan subproductos de APC y la etapa 214, en el que se proporciona una disolución acuosa. En la etapa 216, los subproductos de APC se lavan con la disolución acuosa.
Como un ejemplo práctico particular, una práctica aplicada es lavar los subproductos de APC con una disolución acuosa tal como agua o condensado. La relación en peso de la disolución acuosa a los subproductos de APC es
generalmente de aproximadamente 2 hasta 10. Esto da como resultado habitualmente un efluente salino con una concentración de sal de aproximadamente el 4 % en peso de sales disueltas. Dado que las sales de cloruro solubles en agua deben recuperarse de los subproductos de APC, el agua en la disolución de lixiviación de APCBP debe eliminarse típicamente por evaporación. Por lo tanto, la concentración de sales en la disolución de lixiviación de APCBP es de suma importancia para los costes de evaporación del agua. En general, una concentración de sal más alta requerirá menos evaporación de agua por unidad de sal producida y, por lo tanto, menores costes operativos.
En realizaciones particulares, es posible incrementar la concentración de sal de la disolución de lixiviación de APCBP aplicando tecnologías basadas en membranas tales como ósmosis inversa, electrodiálisis inversa, etc. Sin embargo, la disolución de lixiviación de APCBP es generalmente alta en alcalinidad (pH de aprox. 11-12) y sobresaturada con un rango de sales inorgánicas tales como yeso y varios hidróxidos que tienen una tendencia muy alta a ensuciar las membranas. Por lo tanto, la aplicación de la tecnología de membranas para concentrar la disolución de lixiviación de APCBP suele ser costosa o difícil de operar debido a problemas operativos causados por el ensuciamiento de las membranas, habitualmente por incrustaciones inorgánicas.
Por lo tanto, en una realización preferida, las dificultades de usar la tecnología de membranas para la concentración de la disolución de lixiviación de APCBP se evitan mediante la obtención de una alta concentración de sal ya en el proceso de lavado de los subproductos de APC. Dicho enfoque requiere una operación de lavado refinada para obtener una alta concentración de sal en la disolución de lixiviación de APCBP y, al mismo tiempo, obtener un residuo lavado que cumpla con los criterios de bajo contenido de cloruro para su eliminación.
En una de dichas realizaciones, se encontró que la cinética de liberación de cloruro de los subproductos de APC es rápida, lo que resulta en una liberación de cloruro casi completa en aproximadamente un minuto a unos pocos minutos. También se encontró que es posible incrementar la concentración de cloruro en la disolución de lixiviación de APCBP reusando la disolución de lixiviación en un ciclo de lavado posterior. Posteriormente, se desarrolló un concepto para un procedimiento de lavado que puede permitir obtener una disolución altamente salina ya durante el proceso de lavado y, al mismo tiempo, cumplir con los criterios de eliminación del residuo.
Los subproductos de APC contienen típicamente aproximadamente un 20 por ciento en peso de sales de cloruro solubles. Esto significa que para obtener una disolución de sal con una concentración superior a aproximadamente el 17 % en peso de sales, la relación en peso de líquido a sólido durante el lavado debe ser inferior a 1. En la figura 7 se muestra una realización de un concepto para el lavado de subproductos de APC. Se pretende que un sistema para el lavado de cenizas 12 o en general para el lavado de subproductos de APC esté comprendido en la sección de entrada 10 (fig. 5). El sistema para el lavado de cenizas 12 comprende una entrada de cenizas 62 para proporcionar cenizas volantes 14 o, en general, subproductos de APC, y una entrada de agua 64 para proporcionar agua de aclarado 15. El sistema para el lavado de cenizas 12 comprende además una salida de cenizas 66 para la salida de las cenizas lavadas 16 o, en general, subproductos de APC lavados y una salida de disolución acuosa 68 para la salida de una disolución acuosa inicial. Las cenizas volantes 14, es decir, los subproductos de APC, se mezclan con la disolución de lixiviación reciclada 73 (como se describirá adicionalmente más adelante) en una relación líquido/sólido de 1 hasta más de 20, preferiblemente entre aproximadamente 2 y 4. El mezclado de los subproductos de APC, es decir, las cenizas volantes 14, y la disolución de lixiviación reciclada 73 se puede realizar en cualquier dispositivo de mezclado adecuado 60, tal como un reactor de tanque agitado continuo (CSTR), un mezclador estático en línea, etc. Por supuesto, una serie de dispositivos de mezclado posteriores puede acoplarse en serie. De este modo, se produce una suspensión de sólidos 65. Después de mezclar, la suspensión de sólidos 65 se alimenta a través de una tubería 67 a un dispositivo 70 de separación sólido/líquido. Se puede usar cualquier dispositivo 70 de separación sólido/líquido adecuado, tal como filtro de cinta de vacío, filtro de prensa, filtro de tambor, filtro de disco, etc. Alternativamente, el dispositivo 60 de mezclado de subproductos de APC/disolución de lixiviación se puede omitir y el lavado de los subproductos de APC puede tener lugar completamente directamente en el dispositivo 70 de separación sólido/líquido.
Después de la filtración, los subproductos de APC se aclaran con agua de aclarado 15 de la entrada de agua 64. El agua de aclarado para el aclarado puede tener diferentes orígenes, tal como agua condensada reciclada, agua lixiviada de vertedero, agua del grifo, etc. La cantidad de agua de aclarado es preferiblemente inferior a 2 litros de agua por kg de subproductos de APC. El aclarado se puede realizar en una única etapa o en varias etapas posteriores. También es posible mejorar la operación de aclarado aclarando a contracorriente. Las cenizas lavadas 16 o los subproductos de APC se eliminan y salen a través de la salida 66 de subproductos de APC.
Se produce un filtrado concentrado 76. Una primera parte del filtrado concentrado 76 se recupera como una disolución de sal para un procesamiento adicional para recuperar su contenido de sal, es decir, la disolución acuosa inicial. Una segunda parte del filtrado concentrado 76 se diluye con el agua de aclarado 15. El filtrado diluido 78 se almacena típicamente temporalmente en un tanque de retención 72. El filtrado diluido 78 se recicla como disolución de lixiviación reciclada 73 mediante una tubería de reciclado 74 en el dispositivo de mezclado 60, para lavar los subproductos de APC 14 entrantes.
La Figura 8 muestra los resultados experimentales de la operación en estado estacionario de lavado de dos tipos diferentes de subproductos de APC. Los datos se obtuvieron experimentalmente mezclando los subproductos de APC con disolución del proceso reciclada en una relación líquido/sólido de 4 y realizándose el aclarado a una relación de
líquido a sólido de 1,8 en relación con los subproductos de APC no lavados. El subproducto 1 de APC tenía un contenido de cloruro de aproximadamente el 19 % en peso, lo que dio como resultado una disolución de lixiviación de APCBP que contenía aproximadamente 130.000 mg de Cl por litro o aproximadamente el 26 % de sales en peso. Cambiando al subproducto 2 de APC, que contenía solo aprox. un 8% de Cl en peso, se encontró que la concentración de sal en la disolución de lixiviación de APCBP se estabilizó en aproximadamente 60.000 mg de Cl por litro o aproximadamente el 12 % de sales de cloruro disueltas en peso.
La Figura 9 muestra los resultados experimentales de los ensayos de lixiviación realizados en subproductos de APC lavados de la operación de estado estacionario. A partir de los resultados se puede observar que el contenido de cloruro en el residuo lavado cumple con los criterios de eliminación como residuo no peligroso en Suecia (<15.000 mg de Cl por kg de materia seca). Por lo tanto, los experimentos mostraron que es perfectamente posible producir una disolución de sal concentrada (Fig. 8) adecuada para un procesamiento rentable mediante, p. ej., técnicas de evaporación y, al mismo tiempo, cumplir con los criterios para la eliminación de las cenizas volantes lavadas como residuos no peligrosos (Fig. 9).
En otras palabras, en una realización particular, la disposición para la recuperación de sal comprende una sección de entrada que a su vez comprende un sistema de lavado de cenizas 12 (Fig. 7), p. ej., una disposición de lavado de cenizas volantes.
Aunque el procedimiento de lavado anterior se ejemplifica usando agua dulce como medio de lavado, debería quedar claro que es posible cualquier otro procedimiento de lavado. Por ejemplo, los subproductos de APC se pueden lavar con una disolución ácida para disolver diferentes componentes metálicos tales como cinc o fósforo, si están presentes. Por lo tanto, la recuperación de sales de cloruro según la presente invención puede combinarse ventajosamente con otros procesos de recuperación tales como recuperación de cinc por precipitación/extracción, recuperación de fósforo por precipitación/extracción, recuperación de metales preciosos por adsorbentes selectivos, etc.
La disolución de lixiviación de APCBP se compone principalmente de una mezcla de sales de cloruro solubles en agua tales como cloruro de calcio, cloruro de sodio y cloruro de potasio. Si se usa agua como medio de lavado, el pH del agua de lavado es típicamente superior a pH 11,5. Un nivel de pH generalmente alto combinado con un alto contenido de calcio disuelto generalmente da como resultado un bajo contenido de carbonatos, fluoruros y silicatos, ya que estos aniones forman precipitados insolubles en agua tales como carbonato de calcio, fluoruro de calcio y silicato de calcio que tienen una solubilidad muy baja a un nivel de pH alto. El contenido de hierro disuelto es habitualmente bajo, ya que el hierro ferroso y férrico forma hidróxidos de hierro insolubles a un nivel de pH alto. El contenido de nitrato es generalmente bajo en los subproductos de APC. También se encontró que las dioxinas no se liberan esencialmente en disolución y se incorporan en el residuo de subproductos de APC lavado en una forma no lixiviable adecuada para su eliminación en un vertedero.
Sin embargo, la disolución de lixiviación de APCBP puede contener un rango de impurezas tales como sólidos en suspensión (inorgánicos u orgánicos) y compuestos disueltos tales como sulfatos, amoníaco, complejos amoníacometal, hidróxidos (p. ej., Ca (OH)2 , KOH, NaOH), metales pesados (p. ej., Cd, Ni, Zn, As, Pb, Cr en forma de cationes disueltos, aniones disueltos, oxianiones o complejo de amoniaco), metales anfóteros tales como el aluminio que forman hidroxi-aniones disueltos a pH alto, etc. Por tanto, en una realización preferida, la disolución de lixiviación de APCBP se trata previamente para la eliminación de sustancias no deseadas, preferiblemente antes de la recuperación de las sales de cloruro solubles.
En la Fig. 10, una realización de etapas parciales de una realización de la etapa de proporcionar 210 se ilustra un material de partida, p. ej., en la Fig. 4. En la etapa 220, se obtiene una disolución acuosa bruta que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca. Esta puede comprender, en realizaciones particulares, las etapas 212, 214 y 216 de la Fig. 6. En otras realizaciones particulares, la disolución acuosa bruta puede proporcionarse por otros procesos, p. ej., como se ha descrito adicionalmente anteriormente. En la etapa 222, la disolución acuosa bruta se trata previamente en la disolución acuosa inicial. Esto se realiza mediante al menos una de eliminación de sulfato, eliminación de amoníaco, eliminación de metales pesados y neutralización.
En una realización análoga de una disposición para la recuperación de sales, como se ilustra con algunas partes discontinuas en la Fig. 5, la sección de entrada 10 comprende un suministro 21 de una disolución acuosa bruta que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca. Este puede comprender, en realizaciones particulares, el sistema para el lavado de cenizas 12 (de la Fig. 7). En otras realizaciones particulares, la disolución acuosa bruta puede proporcionarse mediante otros procesos, p. ej., como se ha descrito adicionalmente anteriormente. La sección de entrada 10 comprende además una disposición de pretratamiento 22, conectada al suministro 21 de la disolución acuosa bruta. La disposición de pretratamiento 22 está dispuesta para pretratar la disolución acuosa bruta en la disolución de agua inicial. Este pretratamiento se realiza mediante al menos uno de una disposición de eliminación de sulfato, una disposición de eliminación de amoniaco, una disposición de eliminación de metales pesados y una disposición de neutralización.
El pretratamiento de la disolución de lixiviación de APCBP puede realizarse mediante cualquier tecnología de tratamiento para separar las sustancias no deseadas de una disolución salina. En general, un pretratamiento preferido
es añadir productos químicos adecuados a la disolución de lixiviación de APCBP para inducir la precipitación de las impurezas seguido de una separación sólido/líquido. Los sólidos suspendidos (inorgánicos y/u orgánicos) se pueden eliminar habitualmente por floculación y sedimentación. Sin embargo, también existen otras posibilidades tales como flotación, filtración, etc. El carbono orgánico disuelto es generalmente bajo. Si está presente, puede eliminarse mediante adsorción, p. ej., sobre carbón activado, oxidación mediante la adición de peróxido de hidrógeno, etc.
El sulfato disuelto generalmente se puede eliminar por precipitación en forma de sulfato de calcio dihidratado (yeso) ajustando la relación de Ca a S en la disolución de lixiviación de APCBP para formar un exceso de Ca sobre S. En la mayoría de los casos, la concentración de calcio en la disolución de lixiviación de APCBP es mayor que el contenido de sulfato y no es necesario realizar ningún ajuste. En el caso en el que la disolución de lixiviación de APCBP tenga un alto contenido de sulfato soluble en relación con el calcio disuelto, el contenido de calcio puede incrementarse mezclando un subproducto de APC que contenga Ca soluble en agua durante el lavado, añadiendo una disolución de lixiviación de APCBP con un alto contenido de Ca disuelto, adición de CaCb, reciclado de una parte del CaCb recuperado, etc. En general, la precipitación del yeso permite reducir la concentración de sulfato a aprox. 1.500 mg/l (aprox. 500 mg de S por litro). En muchos casos, la disolución de lixiviación de APCBP está sobresaturada con respecto al yeso disuelto y el único tratamiento requerido es romper la sobresaturación, es decir, inducir la precipitación. Los ejemplos de dicho tratamiento incluyen el envejecimiento de la disolución de lixiviación de APCBP, agitación, aireación, siembra con cristales, sedimentación suave, etc.
Si el contenido de sulfato disuelto tiene que reducirse más, es posible reducir aún más la concentración de sulfato precipitando el sulfato en forma de etringita Ca6Ab(SO4)3(OH)12 2 6 H2O que tiene una menor solubilidad en comparación con el yeso. La etringita se puede precipitar añadiendo una fuente de aluminio tal como alumbre a la disolución de lixiviación de APCBP. La precipitación de etringita puede reducir el contenido de sulfato a <200 mg por litro ( < 6 6 mg de S por litro). Por supuesto, es posible cualquier otro método para la separación de sulfato disuelto, tal como la precipitación con sales de bario tales como BaCb, BCO3 , BaS o Ba(OH)2 , etc.
En otras palabras, en una realización del método para la recuperación de sales, la eliminación de sulfato se realiza mediante al menos uno de precipitación de yeso mediante la adición de iones Ca, precipitación de etringita mediante la adición de iones Al; y precipitación con sulfato de bario mediante la adición de iones Ba.
De manera análoga, en una realización de una disposición para la recuperación de sales, la disposición de eliminación de sulfato comprende una disposición de adición de iones de eliminación de sulfato y un separador de eliminación de sulfato. El dispositivo de adición de iones de eliminación de sulfato está dispuesto para añadir al menos uno de los iones Ca, iones Al y iones Ba para causar la precipitación de yeso, etringita y sulfato de bario, respectivamente. El separador de eliminación de sulfato está dispuesto para separar cualquier precipitación de yeso, etringita y sulfato de bario.
La disolución de lixiviación de APCBP también contiene habitualmente un rango de metales y metales pesados disueltos. Se pueden usar varias técnicas para la separación de metales, tales como el ajuste del pH para inducir la precipitación de metales como hidróxidos. Si el pH es demasiado bajo, se puede incrementar mediante la adición de una base y si el pH es demasiado alto, se puede disminuir mediante la adición de un ácido. Por supuesto, se puede realizar una combinación de incremento del pH y disminución del pH y viceversa con la correspondiente separación sólido/líquido. Los diferentes hidróxidos metálicos pueden tener una solubilidad mínima a diferentes niveles de pH. El ajuste del pH, como se discutirá con más detalle a continuación, puede ser también necesario por otras razones.
Una forma efectiva de eliminar los metales pesados de la disolución de lixiviación de APCBP es precipitar los metales pesados como sulfuros. Los sulfuros metálicos tienen una solubilidad muy baja a niveles de pH altos de neutro a alcalino, lo que significa que la precipitación de los metales pesados se puede realizar mediante la adición de sales inorgánicas de sulfuros a la disolución de lixiviación de APCBP con o sin ajuste de pH. Los ejemplos de sulfuros inorgánicos incluyen sulfuro de sodio, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de calcio, sulfuro de hierro, etc. Por supuesto, pueden usarse otras formas de sulfuros tales como, p. ej., la sal sódica de 1,3,5-triazina-2,4,6-triatión conocida como TMT 15, así como otras formas orgánicas de sulfuros. La Tabla 2 muestra algunos resultados experimentales de la eliminación de metales pesados de la disolución de lixiviación de APCBP mediante la adición de sulfuro de sodio inorgánico sin ningún ajuste de pH.
Tabla 2. Eliminación de metales pesados disueltos de la disolución de lixiviación de APCBP mediante la adición de sulfuro de sodio sin ningún ajuste del pH.
Habitualmente, es común combinar la precipitación de sulfuro con una operación de floculación para mejorar la separación sólido/líquido, p. ej., por sedimentación. Los aditivos químicos inorgánicos comunes para inducir la floculación incluyen cloruro férrico, cloruro ferroso, cloruro de aluminio, hidróxido férrico, hidróxido ferroso, hidróxido de aluminio, cloruro de magnesio, hidróxido de magnesio, carbonato de calcio, etc. Además de los compuestos inorgánicos, los polímeros (no iónicos, aniónicos, o catiónicos) también se usan comúnmente para la floculación con/o sin la precipitación de sulfuro.
Los metales pesados también se pueden eliminar de la disolución de lixiviación de APCBP mediante precipitación en forma de fosfatos. Para este propósito, se puede añadir una fuente de fósforo tal como ácido fosfórico, fosfato monocálcico, fosfato amónico, fosfato potásico, etc. a la disolución de lixiviación de APCBP para causar la precipitación de metales pesados como fosfatos. La solubilidad de los fosfatos metálicos es generalmente mucho menor que la del fosfato cálcico lo que permite precipitar los metales pesados como fosfatos incluso en presencia de altas concentraciones de calcio disuelto. Por supuesto, la precipitación de fosfatos de metales pesados puede combinarse con la operación de floculación como se ha descrito anteriormente y con otros agentes de precipitación de metales pesados como se ha descrito previamente.
Además de las técnicas de precipitación, los metales pesados se pueden eliminar de la disolución de lixiviación de APCBP mediante procesos basados en la reducción química. Los ejemplos incluyen la adición de cinc, aluminio, etc. en forma elemental como un agente reductor para precipitar los metales pesados en forma elemental.
Otra posibilidad para la separación de metales pesados de la disolución de lixiviación de APCBP es eliminar los metales pesados mediante el uso de un material que pueda adsorber los metales pesados. Los materiales adecuados incluyen diversas resinas quelantes, tales como, p. ej., resinex CH-80, que contiene grupos tiol que permiten adsorber metales pesados incluso en presencia de una alta concentración de calcio en disolución.
En otras palabras, en una realización de un método para la recuperación de sales, la eliminación de metales pesados se realiza mediante al menos uno de precipitación de sulfuro mediante la adición de iones S, precipitación de hidróxido mediante la adición de iones hidróxido, iones hidronio y/o precipitación de un ácido y fosfato mediante la adición de iones fosfato. En una realización particular, la eliminación de metales pesados comprende además la floculación por iones hidróxido de Fe, Al y/o Mg y/o por polímeros. En una realización particular, la eliminación de metales pesados comprende la adsorción en resinas quelantes.
De manera análoga, en una realización de una disposición para la recuperación de sales, la disposición para la eliminación de metales pesados comprende una disposición de adición de iones de eliminación de metales pesados y un separador de eliminación de metales pesados. La disposición de adición de iones de eliminación de metales pesados está dispuesta para añadir al menos uno de iones S, iones hidróxido, iones hidronio y/o iones ácido y fosfato para causar la precipitación de sulfuro, hidróxido y fosfato, respectivamente, de metales pesados. El separador de eliminación de metales pesados está dispuesto para separar cualquier precipitación de sulfuro, hidróxido y fosfato de metales pesados. En una realización particular, la disposición de eliminación de metales pesados comprende además medios para la eliminación de metales pesados por floculación por iones hidróxido de Fe, Al y/o Mg y/o por polímeros. En una realización particular, la disposición de eliminación de metales pesados comprende medios para la adsorción de metales pesados en resinas quelantes.
Una impureza adicional que puede estar presente en la disolución de lixiviación de APCBP es nitrógeno habitualmente en forma de amoníaco a un nivel de pH alto. El amoníaco puede estar presente en forma disuelta o en forma de complejos metálicos. Se encontró que el amoníaco podía eliminarse de la disolución de lixiviación de APCBP mediante agitación, como se muestra en la figura 11. Los complejos de amoníaco metálico se rompen habitualmente por precipitación de sulfuros. Los métodos adicionales para romper complejos metálicos incluyen la adición de H2O2 con o sin combinación con luz UV, etc.
El amoníaco también se puede eliminar de los subproductos de APC antes de la operación de lavado. En esta alternativa, los subproductos de APC se humedecen y envejecen para liberar su contenido de amoníaco antes de la operación de lavado. Otra alternativa es eliminar el amoníaco de la disolución de lixiviación de APCBP mediante la extracción en columnas de extracción de amoníaco convencionales usando, p. ej., aire o vapor como medio de extracción. Otra posibilidad para la eliminación de amoníaco es en una etapa posterior de los procesos de tratamiento durante la evaporación del agua. El gas amoniaco puede eliminarse junto con los vapores de agua y separarse del agua durante la condensación de los vapores de agua. El amoníaco eliminado habitualmente se puede recuperar en una forma útil tal como amoniaco acuoso/líquido o una disolución de sal de amonio tal como sulfato de amonio que puede usarse como fertilizante.
En otras palabras, en una realización de un método para la recuperación de sales, la eliminación de amoníaco se realiza mediante extracción con aire o vapor.
De manera análoga, en una realización de una disposición para la recuperación de sales, la disposición de eliminación de amoníaco comprende una disposición de extracción con aire o vapor.
En resumen, hay varias formas de eliminar sustancias no deseadas de la disolución de lixiviación de APCBP. Generalmente, se prefiere la eliminación de impurezas en una etapa de pretratamiento antes de la recuperación de la sal. Sin embargo, las impurezas también se pueden eliminar en una etapa posterior del tratamiento aplicando las mismas técnicas principales. Una alternativa adicional es no eliminar las impurezas en el pretratamiento, sino dejar que las impurezas terminen en la sal soluble en agua recuperada. Posteriormente, la sal soluble en agua recuperada se puede recristalizar y de esta manera se pueden separar las impurezas.
Si se eliminan impurezas tales como yeso, sulfuros metálicos, carbonato cálcico precipitado, etc. en un pretratamiento mediante la adición de productos químicos adecuados seguido de sedimentación, el sedimento se puede bombear de regreso a la operación de lavado de subproductos de APC. De esta manera, no se requiere la eliminación separada de impurezas y las impurezas se pueden incorporar en los subproductos de APC lavados en una forma no lixiviable adecuada para su eliminación en un vertedero.
Después del pretratamiento, se puede formar una salmuera concentrada de la calidad deseada adecuada para la operación posterior de recuperación de sales.
La Fig. 12 es un diagrama de flujo de las etapas parciales de una realización de la etapa 230 de la Fig. 4. La etapa 230, en la que el material de partida se trata en una disolución acuosa enriquecida, comprende la etapa 231, en la que se reduce el contenido de agua, y/o la etapa 233, en la que se añade CaCb. En una realización particular, la reducción del contenido de agua 231 comprende la evaporación del agua 232. Estas etapas tienen como objetivo proporcionar una disolución con una concentración alta y bien definida de CaCb. En una realización preferida, la etapa 230 de tratamiento del material de partida comprende concentrar la disolución acuosa inicial en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de al menos el 35 % en peso. En una realización preferida, la etapa 230 de tratamiento del material de partida comprende concentrar la disolución acuosa inicial en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de como máximo el 44 % en peso.
Como también se concluyó a partir de los experimentos en el sistema Ca-Na-K-Cl, se obtuvo un alto efecto de eliminación de sales, es decir, una alta pureza del CaCb remanente en la disolución, cercana al límite de solubilidad para cada temperatura. En una realización, se prefiere controlar la disolución acuosa enriquecida para mantener el CaCb en la disolución, pero aun así estar cerca del límite de solubilidad. Esto se puede lograr controlando la temperatura y/o la concentración. Por lo tanto, en una realización, la etapa 230 de tratamiento del material de partida comprende la etapa 236, en la que se controla una temperatura de la disolución acuosa enriquecida, y/o la etapa 237, en la que se controla la concentración de CaCb. La etapa 236, comprende controlar una temperatura de la disolución acuosa enriquecida para exceder una temperatura de solubilidad para la concentración de CaCb. En una realización preferida, la temperatura de la disolución acuosa enriquecida se controla para que esté en 20 °C, más preferiblemente en 10 °C, y lo más preferiblemente en 5 °C de una temperatura de solubilidad para la concentración predominante de CaCb. La etapa 237 comprende controlar la concentración de CaCb para que sea menor que una concentración de solubilidad para una temperatura predominante de la disolución acuosa enriquecida.
La Figura 13 es una ilustración esquemática de una realización de una primera sección de etapas 20 de una disposición para la recuperación de sales. Después del pretratamiento, si lo hubiera, el material de partida 18 se proporciona a la disposición de tratamiento 24 de la primera sección de etapas 20 a través de una entrada de material de partida 80. La composición iónica de la disolución acuosa inicial, p. ej., la disolución de lixiviación de APCBP, se controla en esta realización para obtener un exceso de cloruro de calcio en relación con el cloruro de sodio y el cloruro de potasio, para proporcionar la disolución acuosa enriquecida 25. El exceso deseado de cloruro de calcio sobre las sales alcalinas se calcula de tal manera que después de la concentración, p. ej., eliminando agua, el peso de las sales alcalinas precipitadas será preferiblemente menor que el peso de la disolución concentrada de cloruro de calcio producida para permitir un bombeo fácil. El tratamiento de la disolución acuosa inicial se realiza en la entrada para aditivos 27 y en la disposición de reducción de agua 26. Preferiblemente, la disposición de reducción de agua 26 comprende un evaporador 33. Preferiblemente, el peso de las sales alcalinas cristalizadas se establece para que sea menor del 25 por ciento del peso de la disolución concentrada de cloruro de calcio.
En los casos en los que la disolución de lixiviación de APCBP está compuesta principalmente por cloruro de sodio y/o cloruro de potasio con solo un contenido menor de cloruro de calcio, la disolución de lixiviación de APCBP se mezcla preferiblemente con una disolución de cloruro de calcio reciclada 38, obtenida a partir de una disolución acuosa empobrecida 34 descrita posteriormente, para obtener el exceso deseado de cloruro de calcio. Por tanto, la adición de cloruro de calcio se puede realizar usando una disolución de CaCb reciclada de más adelante en el proceso. Sin embargo, también pueden añadirse otras fuentes externas CaCb 89, a través de una entrada de aditivos 88. Debe enfatizarse que el mezclado de una disolución de cloruro de calcio reciclada, es decir, la disolución acuosa empobrecida 38, o fuentes externas de CaCb puede tener lugar antes de entrar en la disposición de reducción de agua 26, o después de la disposición de reducción de agua 26 como se indica mediante las líneas de puntos en la Figura 13. En otras palabras, el orden de la disposición de reducción de agua 26 y la entrada para aditivos 27 puede cambiarse, o la disposición de reducción de agua 26 y la entrada para aditivos 27 pueden integrarse en una misma unidad.
Una forma preferida de realizar la reducción de agua en la disposición de reducción de agua 26 y, en particular, la evaporación en el evaporador 33 es operar en vacío a temperaturas inferiores a 80 °C, ya que los sistemas de evaporación en vacío son generalmente rentables. Sin embargo, debe quedar claro que se puede usar cualquier tecnología de evaporación, p. ej., operando sin vacío, a temperaturas más altas.
Después de la evaporación, con o sin adición de una fuente de cloruro de calcio, la disolución se concentra para obtener una concentración de cloruro de calcio de más del 15 % en peso, preferiblemente más del 30 % en peso y más preferiblemente más del 35 % en peso. En otras palabras, en una realización preferida, la disposición de tratamiento 24 está dispuesta para concentrar la disolución acuosa inicial en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de al menos el 35 % en peso. La concentración de la disolución acuosa inicial también está relacionada con el consumo de energía u otros recursos. Por lo tanto, una disolución concentrada innecesaria puede no ser la solución más rentable. Por lo tanto, en una realización preferida, la disposición de tratamiento 24 está dispuesta para concentrar la disolución acuosa inicial en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb como máximo del 44 % en peso.
En la realización ilustrada en la Fig. 13, se pretende que el contenido de CaCb se mantenga en la disolución. Al mismo tiempo, la mayor pureza de la disolución de CaCb, es decir, la eficiencia de la eliminación de sales es más alta cercana al límite de solubilidad del CaCb. Por lo tanto, en una realización, la disposición de tratamiento 24 comprende un control de disolución 86. El control de disolución está dispuesto para al menos uno de controlar una temperatura de la disolución acuosa enriquecida 25 para exceder una temperatura de solubilidad para la concentración de CaCb, y controlar la concentración de CaCb para que sea menor que una concentración de solubilidad para una temperatura predominante de la disolución acuosa enriquecida 25. La primera acción de control se realiza controlando la operación de la entrada para aditivos 27 y/o la disposición de reducción de agua 26. El control del grado de eliminación de agua, p. ej., la evaporación, y/o el mezclado con CaCb se puede realizar de acuerdo con el análisis en línea del contenido de calcio en la disolución de lixiviación de APCBP de alimentación, es decir, el material de partida 18. Por supuesto, puede realizarse con este fin cualquier medición indirecta, tal como la medición de la conductividad, densidad, viscosidad, pH, índice de refracción, etc. Dichas mediciones son, como tales, conocidas en la técnica anterior y el experto en la técnica está bien familiarizado con dichas actuaciones. Por lo tanto, dicho análisis o monitorización no se discute más a fondo.
La segunda acción de control se realiza controlando un intercambiador de calor 82 al que se alimenta la disolución acuosa enriquecida 25, preferiblemente después de la disposición de reducción de agua 26 y la entrada para aditivos 27. La disolución concentrada de cloruro de calcio, es decir, la disolución acuosa enriquecida 25, se enfría preferiblemente mediante el intercambiador de calor 82 hasta una temperatura preferiblemente inferior a 30 °C, más preferiblemente inferior a 20 °C. Sin embargo, debe enfatizarse que, como puede verse en la tabla 1, es posible un amplio rango de temperaturas y concentraciones para obtener una disolución de cloruro de calcio relativamente pura cristalizando una mezcla de cloruro de sodio y cloruro de potasio mediante un mecanismo de "eliminación de sal". Un enfoque consiste en mantener las condiciones de temperatura/concentración cerca del límite de saturación. Por lo tanto, en una realización, el control de disolución 86 está dispuesto para mantener una temperatura de la disolución acuosa enriquecida en 20 °C, preferiblemente en 10 °C, y más preferiblemente en 5 °C de la temperatura de solubilidad para la concentración de CaCb.
La Figura 14 muestra la pureza del cloruro de calcio obtenido al concentrar la disolución de lixiviación de APCBP al 35 por ciento de cloruro de calcio en peso y realizar la separación sólido/líquido a diferentes temperaturas. A partir de la figura está claro que, a una concentración de cloruro de calcio establecida, la pureza de la disolución de cloruro de calcio es mayor cuando la separación sólido/líquido se realiza a temperaturas más bajas. Para una disolución de lixiviación de APCBP que tiene un 35 % de cloruro de calcio en peso, se podría alcanzar una pureza de cloruro de calcio de más del 90 % enfriando hasta una temperatura por debajo de aproximadamente 19 °C. Por supuesto, una mayor concentración de cloruro de calcio da como resultado una mayor pureza a la misma temperatura.
Volviendo a la figura 13, después de enfriar en el intercambiador de calor 82 la disolución de lixiviación APCBP, es decir, la disolución acuosa enriquecida 25, hasta la temperatura deseada, se cristaliza una mezcla de cloruro de sodio y cloruro de potasio de la disolución, formando una mezcla sólida 32 de NaCl y KCl. La mezcla sólida 32 de sales NaCl y KCl se separa a partir de entonces en un separador de mezcla de sal 28 de la disolución de CaCb concentrada, es decir la disolución acuosa empobrecida 34, por separación sólido/líquido. Se puede usar cualquier técnica adecuada de separación sólido/líquido, tal como centrífuga, filtro de cinta de vacío, filtro prensa, filtro de disco, filtro de tambor, etc. Dichos métodos son, como tales, bien conocidos en la técnica anterior y no se discuten más a fondo.
La disolución de cloruro de calcio obtenida, es decir, la disolución acuosa empobrecida 34, tiene una concentración preferiblemente superior al 36 por ciento en peso y una pureza del 90 - 94 %. El resto de las sustancias solvatadas son cloruro de sodio y cloruro de potasio residuales. La disolución de cloruro de calcio obtenida se puede usar directamente sin tratamiento adicional en aplicaciones tales como deshielo, control de polvo, etc. Como se ha mencionado anteriormente, la disolución de cloruro de calcio también se puede usar para incrementar el contenido de iones Ca en el tratamiento del material de partida. En otras palabras, una realización del método comprende la etapa adicional de: reciclar al menos una parte de la disolución acuosa empobrecida para usarla como aditivos de iones Ca y iones Cl en un tratamiento adicional del material de partida en una disolución acuosa enriquecida. Una disposición
correspondiente comprende además una disposición de retorno parcial 37 que conecta una salida 39 desde el separador de mezcla de sal 28, posiblemente a través del purificador de CaCb 30 descrito a continuación, y una entrada a la disposición de tratamiento 24 de la primera sección de etapas 20. La disposición de retorno parcial 37 se dispone así para reciclar al menos una parte de la disolución acuosa empobrecida 34, es decir, una disolución de cloruro de calcio reciclada 38, para ser usada como aditivo de iones Ca y iones Cl en la disposición de tratamiento 24.
La disolución de cloruro de calcio obtenida, es decir, la disolución acuosa empobrecida 34, también puede tratarse además en un purificador de CaCb 30 para incrementar su pureza como se discutirá más adelante. En otras palabras, una realización del método comprende la etapa adicional de purificar la disolución acuosa empobrecida 34 de las sales alcalinas residuales. Una realización correspondiente de una disposición comprende además un purificador de CaCb 30 conectado a una salida del separador de mezcla de sal 28. El purificador de CaCb 30 está dispuesto para purificar la disolución acuosa empobrecida de sales alcalinas residuales.
Una disolución de CaCb 36 sale de la primera sección de etapas 20.
El control de la composición iónica de la disolución acuosa inicial, p. ej., la disolución de lixiviación de APCBP en la presente invención comprende la modificación de la composición iónica original de NaCl y KCl a CaCb obtenida al poner en contacto el material de partida con agua. La modificación de la composición iónica de la disolución acuosa inicial descrita anteriormente se controla de manera que durante la separación de la mezcla sólida de NaCl y KCl del CaCb disuelto, el peso de la mezcla sólida de NaCl y KCl sea preferiblemente menor que el peso de disolución de CaCb producida con el fin de permitir la separación técnica de la mezcla de sal sólida de la disolución. En general, esto significaría formar una suspensión de sólidos que técnicamente se puede transportar a un dispositivo de separación de sólidos y líquidos.
La modificación de la relación en peso puede comprender el suministro controlado de al menos iones adicionales de Ca para modificar la composición iónica original obtenida haciendo reaccionar el material de partida con agua. El suministro de al menos iones adicionales de Ca se puede realizar por varios medios. La adición de cloruro de calcio de más adelante en el proceso se ha discutido aquí anteriormente.
Una alternativa adicional para el suministro de iones Ca puede ser la adición de un ácido al material de partida con el fin de disolver compuestos que contienen calcio no solubles en agua. De esta manera, se proporcionan iones de calcio adicionales sobre los iones de calcio disueltos obtenidos al poner en contacto únicamente el material de partida con agua.
El suministro de iones calcio adicionales sobre la composición iónica original de la disolución obtenida al poner en contacto el material de partida con agua se puede hacer como se ha indicado anteriormente reciclando el cloruro de calcio de una etapa posterior en el proceso. La separación sólido-líquido de la mezcla de sal de la disolución requiere preferiblemente que esté presente una cantidad suficiente de disolución de cloruro de calcio con respecto a la cantidad de mezcla de sal sólida para permitir que la separación sea técnicamente factible. Sin embargo, una alternativa para separar de una manera técnicamente factible una mezcla compuesta por relativamente poca disolución de cloruro de calcio en relación con una mayor cantidad de mezcla de sal sólida es realizar la separación en varias etapas.
Un ejemplo de este tipo es separar la mezcla sólida de sales del cloruro de calcio líquido en, por ejemplo, dos etapas posteriores. La primera etapa de la separación se lleva a cabo a una temperatura más alta que la segunda etapa de la separación. A una temperatura más alta, la solubilidad de la mezcla de sal en cloruro de calcio es mayor, lo que significa que la cantidad de mezcla de sal sólida a cloruro de calcio líquido es menor, lo que puede permitir una fácil separación técnica de los sólidos del líquido. Después de la primera separación de los sólidos, la disolución se puede enfriar más a una temperatura más baja, lo que permite la precipitación de una mezcla sólida de sales adicional. Sin embargo, dado que ya se eliminó una primera parte de los sólidos, la cantidad de mezcla de sal sólida a cloruro de calcio líquido es ahora menor que la relación original de sólidos a líquidos en comparación con si la separación de sal se hubiera realizado en una única etapa a la temperatura más baja.
Una aplicación práctica de este enfoque puede ser reciclar una disolución que tenga cloruro de calcio como componente principal a través de una cámara de evaporación operada aprox. a 80 °C. Para eliminar continuamente la mezcla precipitada de sales a una primera temperatura de entre 80 °C y 40 °C, luego reciclar el filtrado que contiene cloruro de calcio de nuevo para mezclarlo con la disolución de alimentación que entra en la cámara de evaporación. La separación de sólidos a la primera temperatura puede realizarse mediante cualquier técnica de separación de sólidos y líquidos adecuada, tal como filtración, centrifugación, separación ciclónica, etc.
En este ejemplo, una primera parte del filtrado se recicla para mezclarse con la disolución de alimentación que entra en la cámara de evaporación y una segunda parte del filtrado se enfría hasta una segunda temperatura de entre 40 °C a 0 °C, preferiblemente aproximadamente 15 °C, lo que da como resultado la precipitación de una segunda parte de la mezcla de sal que se retira de la disolución con un dispositivo de separación sólido-líquido adecuado. Las dos partes de las mezclas de sales separadas en las dos etapas posteriores se mezclan después entre sí para ser tratadas para la separación de NaCl y KCl según los principios de la presente invención.
Se ha mostrado experimentalmente que la mezcla de sal alcalina cristalizada cristaliza en una forma que puede separarse fácilmente de la disolución concentrada de cloruro de calcio. Se podría alcanzar un contenido de materia seca superior al 90 por ciento en peso. La mezcla de sal separada se lava a continuación con agua o preferiblemente con una disolución del proceso reciclada saturada con respecto a NaCl y/o KCl para eliminar el cloruro de calcio residual presente en el agua de la torta. Se ha mostrado satisfactoriamente en experimentos con disoluciones artificiales que el lavado con agua permite obtener una mezcla de NaCl y KCl con menos del 0,2 % de CaCb residual.
Sin embargo, cuando se opera con una disolución de lixiviación de APCBP que tiene un nivel de pH de 11,8 antes de la evaporación y un pH de 9,3 después de la evaporación, la mezcla cristalizada de NaCl y KCl también contenía un componente de calcio insoluble en agua generalmente superior al 5 % en peso. Fue imposible eliminar por lavado el componente de calcio de la mezcla de sal cristalizada usando bien agua o una disolución de sal. Sin embargo, en experimentos adicionales, se encontró que el componente de calcio era soluble en ácido clorhídrico. La conclusión fue que, dado que la disolución de lixiviación de APCBP tiene generalmente un pH alto, durante la concentración de la disolución de lixiviación de APCBP se forma un precipitado de hidróxido de calcio.
La solubilidad del hidróxido de calcio en agua es aprox. 1,5 gramos por kg de disolución a 20 °C y la solubilidad disminuye hasta aproximadamente 1 gramo por kg de disolución a 70 °C. Por lo tanto, durante la evaporación del agua de lavado de MSWlFA, la alta alcalinidad da como resultado la precipitación de hidróxido de calcio según, p. ej., la siguiente reacción química:
CaCl2 + 2 NaOH ^ Ca(OH)2 | 2 NaCl
Se encontró que hasta aproximadamente el 5 % del contenido de calcio en la disolución de lixiviación de APCBP precipita en esta forma junto con NaCl y KCl, que en muchas aplicaciones puede ser un nivel inaceptable de impureza. Sin embargo, la formación de hidróxido de calcio podría eliminarse fácilmente neutralizando la disolución de lixiviación de APCBP con ácido clorhídrico, p. ej., antes de la evaporación. El consumo de ácido clorhídrico para este propósito fue moderado, del orden de aproximadamente 8 kg de HCl al 30 % por tonelada de disolución de lixiviación de APCBP. Debe quedar claro que la neutralización de la disolución de lixiviación de APCBP puede realizarse antes de la evaporación, después de la evaporación, o incluso durante la operación de postratamiento de las sales recuperadas.
Satisfactoriamente, se demostró experimentalmente que, después de la neutralización de la disolución de lixiviación de APCBP con ácido clorhídrico, la mezcla de NaCl KCl cristalizada después de lavar contenía solo el 0,03 % de hidróxido de calcio residual en peso.
De manera similar, si las disoluciones acuosas ácidas se usan como material de partida, se puede requerir una neutralización parcial o total en alguna etapa durante los procesos. Esto se puede realizar, p. ej., añadiendo una base o un óxido básico. Debe quedar claro que la neutralización de la disolución acuosa se puede realizar antes de la evaporación, después de la evaporación, o incluso durante la operación de postratamiento de las sales recuperadas.
En otras palabras, en una realización del método, la neutralización comprende una de la adición de un ácido y la adición de una base. En una realización correspondiente de una disposición para la recuperación de sal, la disposición de neutralización comprende una disposición de adición de neutralización, dispuesta para añadir uno de un ácido y una base.
La mezcla de NaCl KCl puede separarse posteriormente mediante, p. ej., técnicas de última generación, véase la Fig. 5. Un ejemplo de dicha técnica es la disolución en agua seguida de tratamiento en un cristalizador evaporador para la recuperación de NaCl y después el tratamiento con un cristalizador refrigerante para la recuperación de KCl y el reciclado del líquido madre.
Sin embargo, en una realización alternativa, una forma mucho más efectiva de separar la mezcla de sal se basa en un ciclo de temperatura. Volviendo a la figura 13, la mezcla sólida de NaCl y KCl 32 se pone en contacto con la disolución de proceso reciclada caliente. Esto se describirá adicionalmente a continuación. La disolución de proceso reciclada caliente es una disolución acuosa 90 compuesta por cloruro de sodio aproximadamente a saturación y cloruro de potasio disuelto considerablemente por debajo de la saturación. La temperatura de la disolución de proceso reciclada caliente, es decir, la disolución acuosa 90, puede ser cualquier temperatura superior a 0 °C, preferiblemente superior a 50 °C, más preferiblemente superior a 100 °C ya que la solubilidad del cloruro de potasio se incrementa con la temperatura incrementada. Sin embargo, se pueden considerar otros aspectos cuando se elige la temperatura operativa, tales como los costes de energía, el calor del subproducto disponible, etc., que pueden dar lugar a la elección de una temperatura inferior a 100 °C como temperatura de operación preferida.
La mezcla de sal alcalina, es decir, la mezcla sólida 32 compuesta por cloruro de sodio y cloruro de potasio, se alimenta así a la disolución de proceso caliente 90 para disolver principalmente su contenido de cloruro de potasio. La solubilidad del cloruro de potasio se incrementa con una temperatura incrementada y, por lo tanto, se prefiere habitualmente una temperatura alta como se ha mencionado anteriormente.
La disolución del cloruro de potasio de la mezcla de sal sólida se puede realizar, p. ej., alimentando la mezcla sólida 32 de NaCl y KCl en el disolvedor 42, p. ej., un reactor agitado 41. La velocidad de alimentación de la mezcla sólida
32 en el reactor agitado 41 puede controlarse midiendo la concentración de potasio en disolución. Esto se puede hacer usando un electrodo de medición de potasio en línea o cualquier otra medición directa/indirecta de potasio soluble. Dichas mediciones del contenido de potasio son, como tales, bien conocidas en la técnica y, por lo tanto, no se describen con más detalle. La concentración de potasio en la disolución, es decir, la disolución acuosa mixta 43, debe mantenerse por debajo de su nivel de saturación a la temperatura operativa. De esta forma, se puede asegurar la disolución completa del contenido de potasio de las sales mixtas.
Dado que la disolución acuosa reciclada 90 está al menos casi saturada con cloruro de sodio, pero considerablemente por debajo de la saturación con respecto al cloruro de potasio a la temperatura operativa, tiene lugar una disolución selectiva de cloruro de potasio. Esto significa que el cloruro de potasio de la mezcla sólida 32 se disuelve, pero al menos la parte principal del cloruro de sodio se mantiene en forma de cristal sólido. Se ha encontrado experimentalmente, de manera satisfactoria, que a pesar del hecho de que la mezcla sólida 32 de las dos sales (NaCl y KCl) se cocristalizan a alta temperatura durante la evaporación del agua, el cloruro de potasio no estaba encerrado dentro de los cristales de cloruro de sodio, lo que permite una disolución completa del contenido de potasio incluso cuando se usa una disolución saturada de cloruro de sodio caliente como medio de disolución.
El control descrito anteriormente de la alimentación de la mezcla sólida 32 de sal en el disolvedor 42 permite procesar una alimentación de mezcla sólida 32 que cambia de composición con el tiempo, lo que es típico para el procesamiento de subproductos de APC como se ha descrito anteriormente. No es necesario conocer en detalle la relación real entre KCl y NaCl, siempre que no se permita que el contenido de cloruro de potasio alcance la saturación. Esto es muy diferente de las técnicas de separación basadas en la evaporación de disoluciones acuosas con diferentes relaciones de sal, donde todo el proceso debe planificarse a partir de la relación real.
Después de la disolución del potasio de la mezcla sólida 32 de sal, la suspensión de sólidos 43 se alimenta en la disposición del separador 44, donde un separador de NaCl 45, un dispositivo de separación sólido/líquido tal como una centrífuga, filtro de cinta, filtro prensa, filtro de disco, filtro de tambor, etc. está dispuesto para la separación de cloruro de sodio sólido 48. El cloruro de sodio 48 se lava preferiblemente, p. ej., con agua para eliminar el cloruro de potasio residual en el agua de la torta adherida. Se encontró experimentalmente que, de esta manera, se podía producir un producto de cloruro de sodio 48 con una pureza superior al 99 % a partir de la disolución de lixiviación de APCBP. Por supuesto, el cloruro de sodio 48 puede procesarse posteriormente para incrementar su calidad aún más, p. ej., mediante recristalización, etc.
La disolución 96 después de la separación del cloruro de sodio sólido 48 a alta temperatura está saturada con cloruro de sodio y contiene también una concentración relativamente alta de cloruro de potasio disuelto por debajo, pero cerca de, su nivel de saturación a la alta temperatura.
La disolución 96 se enfría a continuación en un controlador de temperatura 46 por debajo de 100 °C, más preferiblemente por debajo de 40 °C y lo más preferiblemente por debajo de 20 °C. La temperatura debe ser al menos más baja que la temperatura en el disolvedor 42. Al enfriar la disolución, la solubilidad del cloruro de sodio se incrementa, pero la del cloruro de potasio disminuye. Esto da lugar a una precipitación selectiva del cloruro de potasio, mientras que el contenido de cloruro de sodio, sin embargo, se aleja más del límite de solubilidad. A continuación, la suspensión de sólidos 97 se separa en un separador de KCl 47, donde se dispone un dispositivo de separación sólido/líquido, tal como una centrífuga, un filtro de cinta, un filtro prensa, un filtro de disco, un filtro de tambor, etc., para la separación del cloruro de potasio sólido 50. El cloruro de potasio 50 se lava preferiblemente, p. ej., con agua para eliminar el cloruro de sodio residual en el agua de la torta adherida. Se encontró experimentalmente que, de esta manera, se podía producir un producto de cloruro de potasio 50 con una pureza superior al 99 % a partir de la disolución de lixiviación de APCBP. Por supuesto, el cloruro de potasio 50 se puede procesar posteriormente para incrementar su calidad aún más, p. ej., mediante recristalización, etc. La disolución 92 después de la separación del cloruro de potasio sólido 50 a baja temperatura está saturada con respecto al cloruro de potasio, pero insaturada con respecto al cloruro de sodio.
La disolución 92 después de la separación del cloruro de potasio sólido se lleva a una disposición de reciclado de NaCl/KCl 91. La disposición de reciclado de NaCl/KCl 91 está dispuesta para incrementar la temperatura de la disolución 92 hasta la temperatura operativa deseada para ser suministrada al disolvedor 42. Esto se realiza mediante el uso de cualquier medio posible para el intercambio de calor 94. En una realización preferida, el medio para el intercambio de calor 94 coopera con el controlador de temperatura 46, como se indica mediante la línea de puntos 95, para reusar algo del calor extraído del controlador de temperatura 46 en el medio para el intercambio de calor. La temperatura se incrementa preferiblemente hasta por encima de 50 °C, más preferiblemente aproximadamente 100 °C, como se ha discutido anteriormente. Al incrementar la temperatura, la disolución acuosa reciclada 90 se vuelve esencialmente saturada con respecto al cloruro de sodio nuevamente, pero considerablemente subsaturada con respecto al cloruro de potasio. Por lo tanto, esta disolución 90 se recicla de nuevo para ponerse en contacto con más alimentación de la mezcla sólida 32 de NaCl KCl.
Dado que el sistema para la separación de NaCl/KCl según esta realización se basa únicamente en el intercambio de calor y no en la evaporación del agua, se puede formar un circuito cerrado de recirculación de la disolución del proceso. Debe quedar claro que puede ser necesario añadir una disolución de agua/sal o desviar un purgado con el fin de
mantener un equilibrio hídrico constante. Por tanto, el agua se puede añadir y/o eliminar con agua de torta adherida a las sales. Otras razones para purgar una disolución fuera del ciclo cerrado son, p. ej., el control de una concentración baja en estado estacionario de cloruro de calcio disuelto que entra en el sistema a través del agua de la torta, etc. El purgado eliminado se puede reciclar para mezclarlo, p. ej., con la disolución de alimentación al evaporador 33, etc.
En otras palabras, en una realización, el disolvedor 42 está dispuesto para disolver el KCl y opcionalmente una parte del NaCl en la disolución acuosa a una primera temperatura para obtener una primera concentración de KCl. La primera concentración de KCl es menor que una concentración de solubilidad de KCl a la primera temperatura. La disposición del separador 44 comprende un separador de NaCl 45 para separar cualquier NaCl sólido 48 de la disolución acuosa mixta a la primera temperatura. La disposición del separador 44 comprende además un controlador de temperatura 46 para reducir la temperatura de la disolución acuosa mixta 96 a una segunda temperatura. El controlador de temperatura 46 está situado aguas abajo del separador de NaCl 45. La segunda temperatura es menor que la primera temperatura. La disposición del separador 44 comprende además un separador de KCl 47 para separar cualquier KCl precipitado 50 de la disolución acuosa mixta a la segunda temperatura. La disposición para la recuperación de sales comprende además una disposición de reciclado de NaCl/KCl 91, situada aguas abajo del separador de KCI 47. La disposición de reciclado de NaCl/KCl 91 está dispuesta para calentar y reciclar al menos una parte de la disolución acuosa mixta al disolvedor 42.
La Fig. 15 ilustra un diagrama de flujo de una parte de una realización de un método para la recuperación de sales. El proceso comienza en la etapa 235 de la Fig. 4. En la presente realización, la etapa de añadir 240 la mezcla sólida de NaCl y KCl en la disolución acuosa comprende, en la etapa 241, disolver el KCl y opcionalmente una parte del NaCl en la disolución acuosa a una primera temperatura para obtener una primera concentración de KCl. La primera concentración de KCl es menor que una concentración de solubilidad de KCl a la primera temperatura. La etapa de separar 245 el NaCl y el KCl en fracciones individuales comprende a su vez etapas parciales. En la etapa 246, cualquier NaCl sólido se separa de la disolución acuosa mixta a la primera temperatura. En la etapa 247, la temperatura de la disolución acuosa mixta se reduce a una segunda temperatura. La segunda temperatura es menor que la primera temperatura. La etapa 247 se realiza después de la etapa 246 de separar cualquier NaCl sólido. En la etapa 248, cualquier KCl precipitado se separa de la disolución acuosa mixta a la segunda temperatura. El método comprende además la etapa adicional 249, en la que al menos una parte de la disolución acuosa mixta se calienta y se recicla para dicha adición adicional 240 de la mezcla sólida de NaCl y KCl. La etapa de reciclado 249 se realiza después de la etapa 248 de separación del KCl precipitado.
El proceso según la tecnología presentada en la presente memoria es robusto y puede manejar la variabilidad en las relaciones de sales, p. ej., en la disolución de lixiviación de APCBP entrante. La separación de las tres sales es posible con un solo evaporador, lo que significa un bajo coste de capital. El proceso es simple con un control del proceso simple y solo se necesita intercambio de calor para la cristalización de NaCl y KCl. No se produce evaporación de agua durante esta parte del proceso, lo que significa que los costes operativos son bajos.
Recientemente, se ha encontrado que el mejor efecto de deshielo se puede obtener combinando cloruro de sodio y cloruro de calcio para su uso en forma de una disolución con fines de deshielo. Se realizaron ensayos usando diversas combinaciones de cloruro de sodio y cloruro de calcio con el fin de encontrar la composición óptima de una disolución de deshielo. En los ensayos se encontró que, si hay demasiado cloruro de calcio mezclado con cloruro de sodio, la superficie de la carretera no se seca de manera satisfactoria.
Según los ensayos de optimización, se encontró que existe un punto de ruptura cuando la disolución de sal para carreteras contiene 20 partes de una disolución de cloruro de calcio (36 % en peso) mezclada con 80 partes de una disolución de cloruro de sodio (23 % en peso). La mezcla específica es equivalente al 17,9 % en peso de cloruro de sodio, 8 % en peso de cloruro de calcio, y 74,1 % en peso de agua.
En esta relación de mezclado específica, la carretera se seca tan rápido como si se hubiera usado una disolución de cloruro de sodio puro. La mezcla específica fue claramente superior al uso de cada una de las sales por separado en forma pura. Las principales ventajas fueron las siguientes:
• Secado rápido - incluso en carriles peatonales y para bicicletas donde falta el efecto de secado del tráfico de automóviles
• Temperaturas de congelación más bajas - buenos resultados para el control del hielo hasta menos 15 grados
• Menos eventos de recongelación - el deshielo tradicional requiere a menudo esparcir sal para carreteras dos veces por noche debido a que se vuelve a congelar durante la mañana. Usando la mezcla específica de cloruro de sodio y cloruro de calcio, solo se requiere un esparcimiento por noche. Se estima que el número de llamadas por temporada se reducirá en aproximadamente un 30 %.
• Activación de la sal para carreteras mediante el barrido - se encontró que, debido al cloruro de calcio residual en el asfalto, la sal para carreteras podría activarse una vez más simplemente barriendo sin una aplicación adicional de sal para carreteras.
• Mejora de la calidad del aire alrededor de las carreteras - se encontró que la mezcla de sal para carreteras aglutina pequeñas partículas de polvo
• Reemplazar un tercio del cloruro de sodio con cloruro de calcio también es más respetuoso con el medio ambiente para la tierra cultivable a lo largo de la carretera. Se encontró que da como resultado una mejor estructura del suelo, lo que significa mayores rendimientos para los cultivos a lo largo de la carretera (20 m de distancia de la carretera), así como una menor lixiviación de fósforo y nitrógeno a las acequias
Una ventaja principal de la presente tecnología es que permite producir una sal para carreteras eficiente a partir de cenizas volantes de incineración de residuos. La invención permite separar las tres sales: cloruro de sodio, cloruro de potasio y cloruro de calcio en formas puras. El cloruro de sodio separado se puede almacenar en forma sólida pura durante el verano (en el que no hay necesidad de sal para carreteras). Una parte del cloruro de calcio separado se puede usar para controlar el polvo durante el verano. Una segunda parte del cloruro de calcio se mezcla con el cloruro de sodio almacenado en una fórmula específica para formar una sal para carreteras eficiente durante el invierno. El condensado purificado se puede usar como fuente de agua. El cloruro de potasio separado tiene un alto valor comercial como fertilizante y, por lo tanto, puede granularse para usarse como fertilizante de potasio o como materia prima para la producción de fertilizantes compuestos, etc.
De esta forma, la presente tecnología permite valorizar las cenizas volantes de una manera práctica que posibilita una logística manejable para las salidas de las sales recuperadas presentes en las cenizas volantes.
Existen varias alternativas para el tratamiento posterior de la disolución de cloruro de calcio recuperada para incrementar su pureza. En otras palabras, una realización de una disposición para la recuperación de sales comprende, además, un purificador de CaCb 30 (Fig. 5) conectado a una salida del separador de mezcla de sal 28 (Fig. 5). El purificador de CaCb 30 (Fig. 5) está dispuesto para la purificación de la disolución acuosa empobrecida 34 (Fig. 5) a partir de sales alcalinas residuales. Una realización correspondiente de un método, comprende la etapa adicional de purificar 250 (Fig. 4) la disolución acuosa empobrecida de CaCb a partir de sales alcalinas residuales.
La Figura 16 ilustra una alternativa de este tipo. La disolución de cloruro de calcio 34 se puede concentrar en una disposición de concentración de purificador 100 hasta más del 60 % en peso. Como se ha descrito anteriormente, esto se puede realizar añadiendo iones Ca y Cl y/o reduciendo el contenido de agua. A una alta concentración de cloruro de calcio, el cloruro de potasio residual se cristaliza en forma de una sal doble con cloruro de calcio. La temperatura de la disolución 101 proporcionada por la disposición de concentración del purificador 100 debe controlarse mediante un control de temperatura del purificador 102 con el fin de mantener el cloruro de calcio disuelto en disolución. En otras palabras, la temperatura debería estar generalmente por encima de 80 °C y en algunos casos por encima de 150 °C. A continuación, la sal doble cristalizada de KCl CaCb 105 se separa mediante cualquier operación sólido/líquido adecuada en un primer separador purificador 104 para eliminar la sal doble de KCl CaCb 105 de una disolución de cloruro de calcio purificada 36.
La sal doble de KCl CaCb 105 puede romperse posteriormente disolviéndola en un disolvedor purificador 106 en líquido, típicamente agua 109, para formar una disolución de cloruro de calcio por debajo de la saturación a una concentración por debajo del 60 % de CaCb en peso, preferiblemente por debajo del 44 % de CaCb en peso. Después de romper la sal doble, se precipita el cloruro de potasio y la suspensión de sólidos 107 se suministra a un segundo separador purificador 108. En el segundo separador purificador 108, el cloruro de potasio precipitado 50 se puede separar de la disolución de cloruro de calcio mediante cualquier separación sólido/líquido adecuada. La disolución de cloruro de calcio 110 con potasio disuelto residual después de separar el KCl precipitado 50, puede reciclarse de nuevo a la disposición de concentración purificador 100 para concentrarse de nuevo a más del 60 % en peso.
En otras palabras, en una realización de una disposición para la recuperación de sales, el purificador de CaCb 30 comprende una disposición de concentración purificador 100. La disposición de concentración purificador 100 está dispuesta para incrementar una concentración de CaCb para que esté por encima del 60 % en peso. Esto se realiza mediante al menos uno de eliminar agua de la disolución acuosa empobrecida y añadir CaCb. El purificador de CaCb 30 comprende además un control de la temperatura del purificador 102, dispuesto para controlar una temperatura de la disolución acuosa empobrecida 101 para que exceda una temperatura de solubilidad para la concentración de CaCb, causando que el KCl CaCb precipite. El purificador de CaCb 30 también comprende un primer separador purificador 104, conectado a la disposición de concentración purificadora 100. El primer separador purificador 104 está dispuesto para separar el KCl CaCb precipitado 105, proporcionando una disolución acuosa de CaCb purificado 36. El purificador de CaCb 30 comprende además un disolvedor purificador 106, conectado al primer separador purificador 104. El disolvedor purificador 106 está dispuesto para volver a disolver el KCl CaCb precipitado separado 105 en una disolución acuosa en una disolución acuosa no saturada 107 de CaCb, haciendo que el KCl precipite. El purificador de CaCb 30 comprende además un segundo separador purificador 108, conectado al disolvedor purificador 106. El segundo separador purificador 108 está dispuesto para separar el KCl precipitado 50. En una realización adicional, el purificador de CaCb comprende además una disposición de reciclado purificador 110, conectado entre el segundo separador purificador 108 y la disposición de concentración purificadora 100. La disposición de reciclado purificador 110 está dispuesta para el reciclado de la disolución acuosa no saturada 110 de CaCb a la disposición de concentración purificadora 100.
La Fig. 17 ilustra un diagrama de flujo de etapas parciales en una realización de la etapa de purificar CaCb 250 en la Fig. 4. La etapa de purificación 250 a su vez comprende la etapa 251, en la que una concentración de CaCb se incrementa por encima del 60 % en peso. Esto se realiza mediante al menos uno de eliminar agua de la disolución acuosa empobrecida y añadir CaCb. En la etapa 252, se controla una temperatura de la disolución acuosa empobrecida para que exceda una temperatura de solubilidad para la concentración de CaCb, causando que el KCl CaCl2 precipite. En la etapa 253, se separa el KCl CaCb precipitado, lo que proporciona una disolución acuosa de CaCb purificado. En la etapa 254, el KCl CaCb precipitado separado se vuelve a disolver en una disolución acuosa en una disolución acuosa no saturada de CaCb. Esto hace que el KCl precipite. En la etapa 255, se separa el KCl precipitado. En una realización adicional, el método comprende además la etapa 256, en la que la disolución acuosa no saturada de CaCb se recicla en la disolución acuosa empobrecida antes o durante la etapa 251 de incremento de la concentración de CaCb.
En la figura 18 se ilustra una alternativa adicional para purificar más la disolución de cloruro de calcio. En esta realización, el cloruro de potasio residual puede precipitarse de la disolución de cloruro de calcio, es decir, la disolución acuosa empobrecida 34, en forma de K-estruvita, es decir, MgKPO4 y agua cristalina. La disolución acuosa empobrecida 34 entra en un reactor de adición de Mg y P 120, donde se añade una fuente de magnesio 124 tal como Mg(OH)2 , MgCb, etc., y donde también se añade una fuente de fósforo 125, tal como Ca(H2PO4)2, H3PO4 , etc. Esto da como resultado la precipitación de K-estruvita. Se proporciona una suspensión se sólidos 121 con K-estruvita precipitada a un separador de estruvita 122, en el que se puede separar la K-estruvita precipitada 123 de la disolución de cloruro de calcio 36 mediante cualquier técnica de separación sólido/líquido adecuada. La K-estruvita 123 eliminada se puede usar como fertilizante combinado de fósforo y potasio. Por tanto, puede producirse una disolución de cloruro de calcio 36 de mayor pureza, p. ej., a temperatura ambiente sin el requerimiento de aumentar la concentración por encima del 60 % en peso.
En otras palabras, en una realización de una disposición para la recuperación de sales, el purificador de CaCb 30 comprende un reactor de adición de Mg y P 120 dispuesto para añadir iones de Mg 124 e iones de fosfato 125 a la disolución acuosa empobrecida 34, causando la precipitación del MgKPO4. El purificador de CaCb 30 comprende además un separador de estruvita 122, dispuesto para separar el MgKPO4 precipitado 123, proporcionando una disolución acuosa purificada de CaCl236.
La Fig. 19 ilustra un diagrama de flujo de etapas parciales en una realización de la etapa de purificación de CaCb 250 en la Fig. 4. La etapa de purificación 250 comprende a su vez la etapa 257, en la que se añaden los iones de Mg y los iones de fosfato a la disolución acuosa empobrecida, causando la precipitación del MgKPO4. En la etapa 258, el MgKPO4 precipitado se separa, proporcionando una disolución acuosa de CaCb purificado.
Por supuesto, puede usarse cualquier otro método usado para eliminar el cloruro de potasio del cloruro de calcio para la purificación adicional de la disolución de cloruro de calcio producida. Los ejemplos incluyen el tratamiento con amoniaco, p. ej., según US3279897 o el tratamiento con aditivos orgánicos, p. ej., según US3359079.
En realizaciones alternativas, el proceso principal de separación de Ca de K y Na puede modificarse para proporcionar directamente una mayor pureza de la disolución de CaCb. Sin embargo, la pureza de la mezcla inicial de NaCl y KCl se degrada y se deben tomar medidas adicionales para asegurar productos finales de alta pureza. Como se muestra en la figura 20, la disolución acuosa inicial, p. ej., la disolución de lixiviación de APCBP pretratada, se puede concentrar directamente en un concentrador constituido, p. ej., por la entrada para aditivos 27 y la disposición de reducción de agua 26 hasta una concentración de cloruro de calcio superior al 60 %. Esto da como resultado la precipitación de una mezcla de NaCl y una sal doble de KCl CaCb en la disolución acuosa enriquecida 25. La temperatura de la disolución acuosa enriquecida 25 debe controlarse con el fin de mantener el cloruro de calcio disuelto en disolución, es decir, la temperatura debe ser generalmente superior a 80 °C y en algunos casos superior a 150 °C. A continuación, la disolución acuosa enriquecida 25 se transfiere al separador de mezcla de sal 28. La mezcla de sal que contiene las sales de Na, K, así como las de Ca 141, y en esta realización particular que contiene la sal doble de KCl CaCb, puede separarse en un primer separador 140 mediante cualquier operación sólido/líquido adecuada para eliminar la mezcla de sal que contiene sales de Na, K, así como de Ca 141 de una disolución purificada de cloruro de calcio 34. La disolución purificada de cloruro de calcio 36 se puede procesar adicionalmente, p. ej., para formar copos sólidos para la venta, etc.
La mezcla de sal que contiene las sales de Na, K, así como de Ca 141, y en esta realización particular que contiene la sal doble de KCl CaCb, puede romperse después en un disolvedor 142 disolviendo al menos una parte de la mezcla de sal en un líquido 143, típicamente agua, para formar una disolución de cloruro de calcio 144 debajo de la saturación a una concentración por debajo del 60 % de CaCb en peso, preferiblemente por debajo del 44 % de CaCb en peso. Después de romper la sal doble, el cloruro de sodio y el cloruro de potasio pueden formar una mezcla sólida, como en las realizaciones anteriores. Esta mezcla sólida 32 de cloruro de sodio y cloruro de potasio puede separarse en un segundo separador 145 de la disolución de cloruro de calcio remanente 147 mediante cualquier equipo de separación sólido/líquido adecuado. La disolución de cloruro de calcio 147 con potasio disuelto residual después de separar el KCl NaCl precipitado puede reciclarse mediante una disposición de reciclado 146 en la entrada para aditivos, para participar en la concentración por encima del 60 % en peso. La mezcla sólida 32 de NaCl y KCl puede procesarse adicionalmente como se ha descrito anteriormente.
En otras palabras, en una realización de una disposición para la recuperación de sales, la disposición de tratamiento 24 está dispuesta para producir una mezcla sólida que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca. El separador de mezcla de sal 28 comprende un primer separador 140 dispuesto para separar la mezcla sólida 141 que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca. El separador de mezcla de sal 28 comprende además un disolvedor 142 conectado al primer separador 140 y dispuesto para redisolver al menos parcialmente la mezcla sólida separada 141 que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca en una disolución acuosa. Esto causa que al menos las sales que comprenden el Ca se disuelvan y proporcionen una disolución de agua no saturada 144 que comprende CaCb. El separador de la mezcla de sal 28 comprende además un segundo separador 145 conectado al disolvedor 142 y dispuesto para separar el NaCl y KCl precipitado remanente de la disolución de agua no saturada 144 de CaCb. En una realización adicional, el separador de mezcla de sal 28 comprende una disposición de reciclado 146 conectada entre el segundo separador 145 y una entrada de la disposición de tratamiento 24. La disposición de reciclado 146 está dispuesta para reciclar la disolución acuosa no saturada 147 de CaCb para que sea usada como aditivo de iones Ca y iones CI en la disposición de tratamiento 24.
En esta realización, la disposición de tratamiento comprende un concentrador dispuesto para concentrar el material de partida 18 en una disolución acuosa enriquecida 25 que tiene una concentración de CaCb superior al 60 % en peso, lo que hace que el KCl CaCb precipite. El primer separador 140 está así dispuesto para separar el NaCl y KCl CaCb precipitados 141. El disolvedor 142 está dispuesto para redisolver parcialmente el NaCl y KCl CaCb precipitados separados en una disolución acuosa en una disolución acuosa no saturada 144 de CaCb, lo que hace que al menos el KCl CaCb se disuelva y proporcione la disolución acuosa no saturada 147 de CaCb. En una realización adicional, el disolvedor está dispuesto para proporcionar una disolución acuosa no saturada 147 de CaCb con una concentración que excede el 36 % en peso.
La Fig. 19 ilustra un diagrama de flujo de etapas parciales en una realización de la etapa 235 de separación de la mezcla sólida de NaCl y KCl en la Fig. 4. La etapa de tratamiento 230 (Fig. 4) del material de partida comprende para esta realización la acción de causar una precipitación que comprende sales de cloruro que comprenden Na, K y Ca. La etapa de separación 235 comprende a su vez la etapa 236, en la que la precipitación que comprende las sales de cloruro de Na, K y Ca se separa de la disolución acuosa enriquecida. En la etapa 237, la precipitación separada que comprende las sales de cloruro de Na, K y Ca se vuelve a disolver al menos parcialmente en una disolución acuosa. Esto hace que al menos las sales que comprenden Ca se disuelvan y proporcionen una disolución acuosa no saturada que comprende CaCb. En la etapa 238, el NaCl y KCl precipitados remanentes se separan de la disolución de agua no saturada de CaCb. En una realización particular, la etapa 237 de redisolución parcial del NaCl y KCl CaCb precipitados separados se realiza para proporcionar una disolución acuosa no saturada de CaCb con una concentración que excede el 36 % en peso. En una realización particular, el método comprende además la etapa 239, en la que la disolución acuosa no saturada que comprende CaCb se recicla para ser usada como aditivo de iones Ca y iones Cl en la etapa 230 (Fig. 4) de tratamiento del material de partida.
En esta realización particular, la etapa de tratamiento 230 (Fig. 4) del material de partida comprende a su vez la etapa de concentrar la disolución acuosa inicial en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb superior al 60 % en peso, causando que el KCl CaCb precipite. Por lo tanto, la etapa 236 de separación de la precipitación de la etapa 235 de separación de la mezcla sólida comprende a su vez la separación de NaCl y KCl CaCb precipitados. La etapa 237 comprende de manera similar redisolver parcialmente el NaCl y KCl CaCb precipitados separados en una disolución acuosa en una disolución acuosa no saturada de CaCb, causando que al menos el KCl CaCb se disuelva y proporcione la disolución acuosa no saturada de CaCb.
Una alternativa de tratamiento adicional para el proceso según la invención también se puede ilustrar por la figura 20. En esta alternativa, la disolución acuosa inicial entrante, p. ej., la disolución de lixiviación de APCBP, se concentra en la disposición de tratamiento 24 hasta una concentración de cloruro de calcio inferior al 60 % en peso. La temperatura durante la separación sólido/líquido se controla aquí para formar una disolución sobresaturada de cloruro de calcio. En este caso, se precipita una mezcla de NaCl, KCl junto con una parte del CaCb. El cloruro de calcio se precipita en forma de C aC b 6 H2O, C aCb4 H2O y/o C aCb2 H2O, y se producen mezclas de las sales anteriores según la temperatura predominante. La mezcla de las tres sales 141 se separa de la disolución de cloruro de calcio 34 que puede venderse como producto final para deshielo, control del polvo, etc. o purificarse adicionalmente como se describe en el texto anterior.
La mezcla sólida de las tres sales 141 se trata posteriormente disolviéndola en el disolvedor 142 en un líquido 143 tal como agua o disolución salina para formar una disolución de cloruro de calcio 144 por debajo de la saturación a una concentración inferior al 60 % CaCb en peso, preferiblemente inferior al 44 % de CaCb en peso. A continuación, puede separarse una mezcla de cloruro de sodio y cloruro de potasio 32 en el segundo separador 145 de la disolución de cloruro de calcio 147 y procesarse según los principios descritos anteriormente. La disolución de cloruro de calcio 147 puede reciclarse mediante la disposición de reciclado 14 de nuevo al proceso o recuperarse como producto.
En otras palabras, en una realización de una disposición para la recuperación de sal, la disposición de tratamiento 24 comprende un concentrador dispuesto para concentrar el material de partida 18 en una disolución acuosa enriquecida 25 que tiene una concentración de CaCb de menos del 60 % en peso. El control de la temperatura está dispuesto para controlar una temperatura de la disolución acuosa enriquecida 25 para causar la precipitación de NaCl, KCl y
CaCl2 con agua cristalina. El primer separador 140 está dispuesto para separar el NaCI, KCl y CaCb precipitados con agua cristalina. El disolvedor 142 está dispuesto para volver a disolver parcialmente el NaCl, KCl y CaCb precipitados separados con agua cristalina en la disolución acuosa no saturada de CaCb, lo que hace que al menos el CaCb se disuelva con agua cristalina y proporcione la disolución acuosa no saturada de CaCb. A continuación, el segundo separador 145 separa la mezcla sólida 32 de NaCl y KCl.
Con referencia a la Fig. 21, una realización de un método para la recuperación de sal comprende una etapa de tratamiento 230 (Fig. 4) del material de partida que a su vez comprende concentrar la disolución acuosa inicial en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCb de menos del 60 % en peso y controlar una temperatura de la disolución acuosa enriquecida para causar la precipitación de NaCl, KCl y CaCb con agua cristalina. La etapa 236 en la etapa 235 de separación de la mezcla sólida de NaCl y KCl comprende la separación del NaCl, KCl y CaCb precipitados con agua cristalina. La etapa 237 comprende la redisolución parcial del NaCl, KCl y CaCb precipitados separados con agua cristalina en la disolución acuosa no saturada de CaCb, causando que al menos el CaCb se disuelva con agua cristalina y proporcione la disolución acuosa no saturada de CaCb. La mezcla sólida de NaCl y KCl se separa luego en la etapa 238.
Incluso si el procesamiento de subproductos de APC es la aplicación principal de la presente descripción, debe quedar claro que cualquier disolución que contenga sal (NaCl y/o KCl, opcionalmente CaCb) o sales sólidas puede tratarse según los principios descritos. Por ejemplo, los subproductos de residuos de incineración (IW) tales como las cenizas de fondo pueden contener en algunos casos una alta concentración de sales solubles en agua.
Además, los residuos sólidos de los sistemas de ZLD que tratan, p. ej., aguas residuales de la operación de fracturación hidráulica de gas de esquisto, concentrados de desalinización por RO, concentrados de ablandadores de intercambio iónico, lixiviados de vertederos, aguas de minas, etc. (sin limitarse a los ejemplos descritos) se pueden recoger y procesar para la recuperación de sales en una planta central. Los residuos que contienen un solo componente de sal, p. ej., NaCl, KCl o CaCb, pueden mezclarse en una planta central tratando múltiples componentes de las sales NaCl, KCl y CaCb. Los principios de la siguiente descripción también pueden usarse para separar mezclas de sales puras de NaCl y KCl que se originan a partir de la extracción de minerales, lagos salados, etc.
El procesamiento de sólidos se puede realizar disolviéndolos en un líquido tal como agua, disolución salina o disolución del proceso reciclada para formar una disolución concentrada de cloruro de calcio con una mezcla cristalizada de cloruro de sodio y cloruro de potasio incluso sin evaporación del agua simplemente añadiendo suficiente CaCb sólido con los productos residuales. El CaCb también puede formarse, p. ej., por adición de cal y ácido clorhídrico. Además de la evaporación, también se pueden usar otras tecnologías de concentración para incrementar la concentración de CaCb, tales como tecnologías de membranas, eliminación del agua por precipitación de agua cristalina con compuestos inorgánicos, etc. Las sales alcalinas precipitadas pueden separarse posteriormente según los principios descritos en la presente solicitud. Por supuesto, se pueden requerir etapas adicionales para el pretratamiento, tales como la eliminación de magnesio mediante precipitación en forma de Mg(OH)2 a pH alto, etc.
Las realizaciones detalladas descritas anteriormente son solo unos pocos ejemplos de cómo se puede disponer un método y una disposición para recuperar sales. En conclusión, las realizaciones descritas anteriormente deben entenderse como ejemplos ilustrativos de la presente invención. Los expertos en la técnica entenderán que se pueden hacer diversas modificaciones, combinaciones y cambios a las realizaciones sin apartarse del alcance de la presente invención. El alcance de la presente invención está definido, sin embargo, por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Un método para la recuperación de sales, que comprende las etapas de:
- proporcionar (210) un material de partida que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca;
- tratar (230) dicho material de partida en una disolución acuosa enriquecida que tiene una concentración de CaCl2 de al menos el 15 % en peso;
comprendiendo opcionalmente dicho tratamiento (230) la reducción del contenido de agua; y
generando dicha etapa de tratamiento (230) una mezcla sólida de NaCl y KCl; y
- separar (235) dicha mezcla sólida de NaCl y KCl de dicha disolución acuosa enriquecida, proporcionando una disolución acuosa empobrecida que comprende iones de Ca y Cl como sustancias disueltas principales,caracterizado porque
dicho tratamiento (230) comprende el suministro controlado de al menos iones adicionales de Ca en dicha disolución acuosa enriquecida en exceso de lo que puede proporcionar dicha disolución acuosa inicial; y por las etapas adicionales de:
- añadir (240) dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl en una disolución acuosa, disolviendo así al menos una parte de dicha mezcla sólida de dicho KCl y NaCl, para formar una disolución acuosa mixta;
dicha etapa de adición (240) dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl en dicha disolución acuosa comprende disolver controladamente (241) dicho KCl y opcionalmente una parte de dicho NaCl en dicha disolución acuosa a una primera temperatura para obtener una primera concentración de KCl;
siendo dicha primera concentración de KCl menor que una concentración de solubilidad de KCl a dicha primera temperatura; y
- separar (245) dicho NaCl y KCl en fracciones individuales de dicha disolución acuosa mixta;
dicha etapa de separar (245) dicho NaCl y KCl en fracciones individuales comprende a su vez las etapas de:
- separar (246) todo el NaCl sólido de dicha disolución acuosa mixta a dicha primera temperatura;
- disminuir (247), después de dicha etapa de separación (246) de todo el NaCl sólido, una temperatura de dicha disolución acuosa mixta hasta una segunda temperatura más baja que dicha primera temperatura; y
- separar (248) todo el KCl precipitado de dicha disolución acuosa mixta a dicha segunda temperatura;
y por la etapa adicional de calentar y reciclar (249), después de dicha separación (248) de dicho todo KCl precipitado, al menos una parte de dicha disolución acuosa mixta para una dicha adición adicional (240) de dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl.
2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho suministro controlado de al menos iones adicionales de Ca en dicha disolución acuosa inicial se realiza para proporcionar un peso de dicha mezcla sólida de NaCl y KCl que es menor que el peso de la disolución de CaCb producida.
3. El método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicha reducción del contenido de agua comprende la evaporación del agua.
4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha etapa de tratar (230) dicho material de partida comprende al menos uno de:
- controlar (236) una temperatura de dicha disolución acuosa enriquecida para exceder una temperatura de solubilidad para dicha concentración de CaCb; y
- controlar (237) dicha concentración de CaCb para que sea menor que una concentración de solubilidad para una temperatura predominante de dicha disolución acuosa enriquecida.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha etapa de tratar (230) dicho material de partida comprende causar una precipitación que comprende sales de cloruro que comprenden Na, K y Ca; y porque dicha etapa de separar (235) dicha mezcla sólida de dicho NaCl y KCl comprende a su vez las etapas de: - separar (236) dicha precipitación que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca;
- volver a disolver, al mensos parcialmente, (237) dicha precipitación separada que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca en una disolución acuosa, causando que se disuelvan al menos las sales que comprenden dicho Ca y proporcionar una disolución acuosa no saturada que comprende CaCb; y
- separar (238) el NaCl y KCl precipitados remanentes de dicha disolución de agua no saturada de CaCb.
6. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por la etapa adicional de:
- reciclar al menos una parte de dicha disolución acuosa empobrecida para ser usada como aditivos de iones Ca y iones Cl en un tratamiento de este tipo adicional (230) de dicho material de partida en una disolución acuosa enriquecida.
7. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por la etapa adicional de:
- purificar (250) dicha disolución acuosa empobrecida de las sales alcalinas residuales.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha etapa de proporcionar (210) un material de partida comprende a su vez las etapas de:
- obtener (220) una disolución acuosa bruta que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca; y - pretratar (222) dicha disolución acuosa bruta en dicha disolución acuosa inicial mediante al menos uno de: eliminación de sulfato;
eliminación de amoniaco;
eliminación de metales pesados; y
neutralización.
9. Una disposición (1) para la recuperación de sales, que comprende:
- una sección de entrada (10); y
- una primera sección de etapas (20), que comprende una disposición de tratamiento (24) y un separador de mezcla de sales (28);
estando dispuesta dicha sección de entrada (10) para proporcionar un material de partida (18) que comprende al menos uno de una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca, y un material que, cuando se pone en contacto con agua, forma una disolución acuosa inicial que comprende iones de Na, K, Cl y opcionalmente Ca en dicha primera sección de etapas (20);
estando dispuesta dicha disposición de tratamiento (24) para tratar dicho material de partida (18) proporcionado desde dicha sección de entrada (10) en una disolución acuosa enriquecida (25) que tiene una concentración de CaCl2 de al menos el 15 % en peso, mediante lo cual se genera una mezcla sólida de NaCl y KCl;
comprendiendo dicha disposición de tratamiento (24) opcionalmente una disposición de reducción de agua (26); estando dispuesta dicha disposición de reducción de agua (26) para eliminar el agua de dicha disolución acuosa inicial; estando dispuesto dicho separador de mezcla de sales (28) para separar dicha mezcla sólida (32) de dicho NaCl y KCl de dicha disolución acuosa enriquecida (25), proporcionando una disolución acuosa empobrecida (34) que comprende iones de Ca y Cl como sustancias disueltas principales,
caracterizado porque
dicha disposición de tratamiento (24) comprende una entrada para aditivos (27);
estando dispuesta dicha entrada para aditivos (27) para el suministro controlado de al menos iones adicionales de Ca en dicha disolución acuosa inicial; y porque comprende además:
- una segunda sección de etapas (40) conectada a dicha primera sección de etapas (20) para permitir la transferencia de dicha mezcla sólida (32) de dicho NaCl y KCl, comprendiendo dicha segunda sección de etapas (40):
- un disolvedor (42), dispuesto para añadir dicha mezcla sólida (32) de dichos NaCl y KCl en una disolución acuosa, disolviendo así al menos una parte de dicha mezcla sólida (32) de dichos KCl y NaCl, para formar una disolución acuosa mixta (43);
dicho disolvedor (42) está dispuesto para la disolución controlada de dicho KCl y opcionalmente una parte de dicho NaCl en dicha disolución acuosa a una primera temperatura para obtener una primera concentración de KCl; siendo dicha primera concentración de KCl menor que una concentración de solubilidad de KCl a dicha primera temperatura; y
- una disposición de separador (44), dispuesta para separar dicho NaCl (48) y KCl (50) en fracciones individuales de dicha disolución acuosa mixta (43)
dicha disposición de separador (44) comprende:
- un separador de NaCl (45) para separar todo el NaCl sólido de dicha disolución acuosa mixta a dicha primera temperatura;
- un controlador de temperatura (46) para disminuir, aguas abajo de dicho separador de NaCl (45), una temperatura de dicha disolución acuosa mixta hasta una segunda temperatura, siendo dicha segunda temperatura más baja que dicha primera temperatura; y
- un separador de KCl (47) para separar todo el KCl precipitado de dicha disolución acuosa mixta a dicha segunda temperatura;
y porque comprende además una disposición de reciclado de NaCl/KCl (91);
estando dispuesta dicha disposición de reciclado de NaCl/KCl (91) para calentar y reciclar, aguas abajo de dicho separador de KCl (47), al menos una parte de dicha disolución acuosa mixta a dicho disolvedor (42).
10. La disposición según la reivindicación 9, caracterizada porque dicho disolvedor (42) está dispuesto para proporcionar un peso de dicha mezcla sólida de NaCl y KCI que es menor que el peso de la disolución de CaCl2 producida.
11. La disposición según la reivindicación 9 o 10, caracterizada porque dicha disposición de reducción de agua (26) comprende un evaporador (33).
12. La disposición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque dicha disposición de tratamiento (24) comprende un control de disolución (86), dispuesto para al menos uno de:
controlar una temperatura de dicha disolución acuosa enriquecida para exceder una temperatura de solubilidad para dicha concentración de CaCl2 ; y
controlar dicha concentración de CaCl2 para que sea menor que una concentración de solubilidad para una temperatura predominante de dicha disolución acuosa enriquecida.
13. La disposición según la reivindicación 9, caracterizada porque dicha disposición de tratamiento (24) está dispuesta para producir una mezcla sólida que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca;
y porque dicho separador de mezcla de sales (28) comprende:
un primer separador (140) dispuesto para separar dicha mezcla sólida que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca; un disolvedor (142) conectado a dicho primer separador (140) y dispuesto para volver a disolver al menos parcialmente dicha mezcla sólida separada que comprende sales de cloruro de Na, K y Ca en una disolución acuosa, causando que al menos las sales que comprenden dicho Ca se disuelvan y proporcionen una disolución de agua no saturada que comprende CaCb;
un segundo separador (145) conectado a dicho disolvedor (142) y dispuesto para separar el NaCl y KCl precipitado remanente de dicha disolución de agua no saturada (147) de CaCb.
14. La disposición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizada porque comprende además una disposición de retorno parcial (37) que conecta una salida (39) de dicho separador de mezcla de sales (28) y una entrada a dicha disposición de tratamiento (24) de dicha primera sección de etapas (20), estando dispuesta dicha disposición de retorno parcial (37) para reciclar al menos una parte (38) de dicha disolución acuosa empobrecida (34) para ser usada como aditivo de iones Ca y iones Cl en dicha disposición de tratamiento (24).
15. La disposición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizada porque comprende además un purificador de CaCb (30) conectado a una salida (39) de dicho separador de mezcla de sales (28), estando dispuesto dicho purificador de CaCb (30) para purificar dicha disolución acuosa empobrecida de las sales alcalinas residuales.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1551685A SE539432C2 (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Method and arrangement for recovery of salt |
| PCT/SE2016/051282 WO2017111685A1 (en) | 2015-12-21 | 2016-12-19 | Method and arrangement for recovery of salt |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2840700T3 true ES2840700T3 (es) | 2021-07-07 |
Family
ID=59090882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES16879481T Active ES2840700T3 (es) | 2015-12-21 | 2016-12-19 | Método y disposición para la recuperación de sal |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10773971B2 (es) |
| EP (1) | EP3393688B1 (es) |
| JP (1) | JP6877459B2 (es) |
| KR (1) | KR102612121B1 (es) |
| CN (1) | CN108472695B (es) |
| AR (1) | AR107157A1 (es) |
| AU (1) | AU2016374785B2 (es) |
| CA (1) | CA3008580C (es) |
| DK (1) | DK3393688T3 (es) |
| ES (1) | ES2840700T3 (es) |
| HR (1) | HRP20210035T1 (es) |
| HU (1) | HUE052647T2 (es) |
| IL (1) | IL259708B (es) |
| LT (1) | LT3393688T (es) |
| PL (1) | PL3393688T3 (es) |
| PT (1) | PT3393688T (es) |
| RU (1) | RU2732034C2 (es) |
| SE (1) | SE539432C2 (es) |
| SG (1) | SG11201804770QA (es) |
| SI (1) | SI3393688T1 (es) |
| WO (1) | WO2017111685A1 (es) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109850919A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-06-07 | 南京简迪环境工程有限公司 | 一种回收精制有机化工废水中氯化钾的工艺 |
| FR3105930B1 (fr) * | 2020-01-08 | 2023-12-22 | Suez Groupe | Procede de separation de sels solubles contenus dans un residu contenant au moins trois sels |
| US11834343B2 (en) * | 2020-08-13 | 2023-12-05 | Riley Davis Robbins | Systems and methods for recovering salts, aluminum, alumina and ammonia from salt slag waste generated in aluminum recycling |
| CN112517604A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-19 | 新中天环保股份有限公司 | 一种工业废盐无害化处理工艺 |
| CN115716697A (zh) * | 2021-04-13 | 2023-02-28 | 兰州石化职业技术学院 | 一种低氯化工外排水回用循环水的制备方法 |
| CN113023751B (zh) * | 2021-05-06 | 2022-11-08 | 神华准能资源综合开发有限公司 | 一种从氯化盐水中回收锂、钠、钾、镁、钙的方法 |
| CN113264540A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-17 | 重庆商勤禹水环境科技有限公司 | 从含磷废盐中回收氯化钠的方法 |
| CN113666561B (zh) * | 2021-08-26 | 2023-06-09 | 上海化工研究院有限公司 | 一种高盐含硫含氟废水处理工艺 |
| CN114308983B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-06-30 | 安徽今朝环保科技有限公司 | 一种旋流分离还原废盐单个晶粒的装置及方法 |
| CN115159554B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-10-27 | 江苏天楹等离子体科技有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰资源化与钙盐回收系统及其方法 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2788257A (en) | 1954-11-19 | 1957-04-09 | Minerals & Chemicals Corp | Crystallization process for recovering sylvite from sylvinite ore |
| US2839360A (en) * | 1955-02-24 | 1958-06-17 | Michigan Chem Corp | Method for reducing the concentration of alkali metal salts in calcium chloride brines |
| US3212863A (en) | 1963-06-03 | 1965-10-19 | Dow Chemical Co | Recovery of potassium chloride from aqueous solutions |
| US3279897A (en) | 1964-11-04 | 1966-10-18 | Dow Chemical Co | Selective precipitation of potassium chloride by addition of ammonia |
| FR1469488A (fr) | 1965-09-17 | 1967-02-17 | Commissariat A I En Atomique | Procédé de réextraction d'actinides de solvants organiques |
| US3870585A (en) | 1973-02-15 | 1975-03-11 | Pureco Systems Inc | Apparatus and method for evaporative concentration of aqueous solutions and slurries |
| US3900553A (en) | 1973-05-14 | 1975-08-19 | Alfred F Nylander | Processing tachydrite ore |
| SU929556A1 (ru) | 1980-06-04 | 1982-05-23 | Калушский Научно-Исследовательский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектного Института Галургии | Способ переработки растворов,содержащих хлориды и сульфаты натри ,кали и магни |
| DE19537198C1 (de) | 1995-10-06 | 1997-02-27 | Durferrit Thermotechnik Gmbh | Verfahren zur Wiedergewinnung der Salzbestandteile aus Härtereisalzbädern |
| ATE195351T1 (de) * | 1996-05-20 | 2000-08-15 | Apex Residue Recovery Inc | Aufarbeitung von flugstaub/apc reststoffen einschliesslich die abtrennung von bleisälzen |
| JPH09316557A (ja) * | 1996-05-29 | 1997-12-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 飛灰からの有価物回収方法 |
| JPH10216671A (ja) | 1997-02-03 | 1998-08-18 | Tatsuo Goto | 飛灰からの重金属類とアルカリ金属塩化物及びアルカリ土類金属塩化物との分別除去方法 |
| JP4549579B2 (ja) * | 2001-06-21 | 2010-09-22 | 太平洋セメント株式会社 | 塩素分および鉛分の含有量が高い廃棄物の処理方法 |
| JP4017456B2 (ja) * | 2002-07-02 | 2007-12-05 | 太平洋セメント株式会社 | 水溶液からの塩化物の回収方法 |
| CN100410175C (zh) * | 2006-08-08 | 2008-08-13 | 杨秀文 | 一种海盐苦卤综合利用方法 |
| CL2008000676A1 (es) * | 2007-03-06 | 2008-10-10 | Tech Resources Pty Ltd | Metodo de separacion de cloruro de potasio y cloruro de sodio de una solucion calentada de esas sales que comprende pasar la solucion a traves de un sistema de membranas, extraer el agua para precipitar cloruro de sodio, separar el precipitado, enfri |
| CN100560495C (zh) * | 2007-05-25 | 2009-11-18 | 中国铝业股份有限公司 | 利用烧结法熟料窑窑灰生产氯化钾的方法 |
| CN101613117A (zh) * | 2009-07-28 | 2009-12-30 | 中蓝连海设计研究院 | 利用原生钾石盐矿制取氯化钾的方法 |
| FR2951383B1 (fr) * | 2009-10-20 | 2012-09-21 | Solvay | Procede pour la valorisation conjointe de sels solubles contenus dans un residu d'un procede industriel |
| JP5614795B2 (ja) | 2010-01-20 | 2014-10-29 | 太平洋セメント株式会社 | 塩化カリウムの回収装置及び回収方法 |
| CN202007141U (zh) * | 2011-01-28 | 2011-10-12 | 北京市琉璃河水泥有限公司 | 一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统 |
| CN102161490B (zh) * | 2011-01-28 | 2012-11-21 | 北京市琉璃河水泥有限公司 | 一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统和方法 |
| CN102432038B (zh) | 2011-10-09 | 2013-07-17 | 中国海诚工程科技股份有限公司 | 去除碱回收炉飞灰中氯、钾离子回收硫酸根的方法和装置 |
| CN203853372U (zh) | 2014-05-29 | 2014-10-01 | 湖南大学 | 垃圾焚烧飞灰氯盐去除系统 |
-
2015
- 2015-12-21 SE SE1551685A patent/SE539432C2/en unknown
-
2016
- 2016-12-19 CA CA3008580A patent/CA3008580C/en active Active
- 2016-12-19 KR KR1020187020262A patent/KR102612121B1/ko active IP Right Grant
- 2016-12-19 AU AU2016374785A patent/AU2016374785B2/en active Active
- 2016-12-19 LT LTEP16879481.6T patent/LT3393688T/lt unknown
- 2016-12-19 SG SG11201804770QA patent/SG11201804770QA/en unknown
- 2016-12-19 EP EP16879481.6A patent/EP3393688B1/en active Active
- 2016-12-19 US US16/064,069 patent/US10773971B2/en active Active
- 2016-12-19 ES ES16879481T patent/ES2840700T3/es active Active
- 2016-12-19 WO PCT/SE2016/051282 patent/WO2017111685A1/en active Application Filing
- 2016-12-19 JP JP2018551745A patent/JP6877459B2/ja active Active
- 2016-12-19 SI SI201631047T patent/SI3393688T1/sl unknown
- 2016-12-19 DK DK16879481.6T patent/DK3393688T3/da active
- 2016-12-19 HU HUE16879481A patent/HUE052647T2/hu unknown
- 2016-12-19 RU RU2018124347A patent/RU2732034C2/ru active
- 2016-12-19 PT PT168794816T patent/PT3393688T/pt unknown
- 2016-12-19 CN CN201680078574.8A patent/CN108472695B/zh active Active
- 2016-12-19 PL PL16879481T patent/PL3393688T3/pl unknown
- 2016-12-20 AR ARP160103935A patent/AR107157A1/es active IP Right Grant
-
2018
- 2018-05-30 IL IL259708A patent/IL259708B/en unknown
-
2021
- 2021-01-08 HR HRP20210035TT patent/HRP20210035T1/hr unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG11201804770QA (en) | 2018-07-30 |
| IL259708B (en) | 2021-10-31 |
| SE1551685A1 (en) | 2017-06-22 |
| AU2016374785A1 (en) | 2018-06-21 |
| WO2017111685A1 (en) | 2017-06-29 |
| AR107157A1 (es) | 2018-03-28 |
| US10773971B2 (en) | 2020-09-15 |
| HUE052647T2 (hu) | 2021-05-28 |
| PT3393688T (pt) | 2021-01-05 |
| EP3393688B1 (en) | 2020-10-14 |
| LT3393688T (lt) | 2021-01-25 |
| CN108472695B (zh) | 2021-06-08 |
| CN108472695A (zh) | 2018-08-31 |
| EP3393688A1 (en) | 2018-10-31 |
| RU2018124347A3 (es) | 2020-04-17 |
| US20190337816A1 (en) | 2019-11-07 |
| EP3393688A4 (en) | 2019-08-28 |
| PL3393688T3 (pl) | 2021-05-17 |
| IL259708A (en) | 2018-07-31 |
| AU2016374785B2 (en) | 2021-09-09 |
| KR102612121B1 (ko) | 2023-12-08 |
| HRP20210035T1 (hr) | 2021-04-30 |
| JP2019503859A (ja) | 2019-02-14 |
| KR20180097644A (ko) | 2018-08-31 |
| SE539432C2 (en) | 2017-09-19 |
| JP6877459B2 (ja) | 2021-05-26 |
| RU2018124347A (ru) | 2020-01-23 |
| SI3393688T1 (sl) | 2021-03-31 |
| RU2732034C2 (ru) | 2020-09-10 |
| CA3008580C (en) | 2024-04-09 |
| DK3393688T3 (da) | 2020-12-14 |
| CA3008580A1 (en) | 2017-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2840700T3 (es) | Método y disposición para la recuperación de sal | |
| US9493881B2 (en) | Sulfate-based electrolysis processing with flexible feed control, and use to capture carbon dioxide | |
| ES2762210T3 (es) | Sistema y procedimiento de extracción de minerales de una salmuera mediante electrodiálisis | |
| CA2855492A1 (en) | Methods of processing polyhalite ore, methods of producing potassium sulfate, and related systems | |
| US20160244348A1 (en) | A method for treating alkaline brines | |
| BR112019011795A2 (pt) | métodos para produção e para recuperação de sulfato de potássio. | |
| EP2490778A1 (en) | Process for the combined regeneration of soluble salts contained in a residue of an industrial process | |
| JP5177956B2 (ja) | 純度・白色度の高い天日塩の費用効果の優れた生産方法 | |
| ES2367627T3 (es) | Método para producir un hidróxido de metal alcalino. | |
| KR20190028937A (ko) | 해수 담수화 농축수의 친환경 처리방법 | |
| KR20190028936A (ko) | pH 연속 조절을 통한 해수 담수화 농축수의 친환경 처리방법 | |
| JP5114820B2 (ja) | 塩化ナトリウムの精製方法及び水酸化ナトリウムの製造方法 | |
| Mohammadesmaeili | Inland concentrate treatment strategies for water reclamation systems |