ES2940765T3 - Procedimiento de recuperación de pilas eléctricas desgastadas o desechadas portátiles - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para reciclar baterías eléctricas portátiles usadas o desechadas que comprenden componentes reciclables tales como hierro, zinc, manganeso, cobre y carbono fijo y volátil, así como metales pesados y compuestos peligrosos. El método se caracteriza porque las baterías usadas o desechadas se introducen como carga en un horno tipo fundición, de fundición de metales (1,40,44), tal como un horno de cubilote, un horno de arco eléctrico libre o un horno de inducción, y para en el que se dispone un dispositivo de depuración de gases (16,23) en el canal de evacuación de gases calientes tras el horno de fusión para capturar y eliminar elementos nocivos como mercurio, cloruros o fluoruros y moléculas pesadas como dioxinas, furanos y aromáticos. La invención se puede utilizar para reciclar baterías usadas y desechadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de recuperación de pilas eléctricas desgastadas o desechadas portátiles

[0001] La invención se refiere a un procedimiento de recuperación de pilas eléctricas desgastadas o desechadas portátiles, tales como pilas salinas, alcalinas, pilas de botón de pequeñas dimensiones, que comprenden componentes valiosos tales como hierro, cinc, manganeso de carbono, cobre y metales pesados y compuestos orgánicos/organometálicos peligrosos tales como mercurio, níquel, plomo, plata, brea, cloruros e incluso fluoruros.

[0002] La solicitud describe también un sistema de aplicación de este procedimiento.

[0003] Se sabe que las pilas portátiles desgastadas plantean un problema medioambiental considerable ya que constituyen un residuo y, según el decreto número 2012-617 del 02-05-2012 derivado de la Directiva Europea 2006/66 CE, es obligatorio recuperarlas en lugar de depositarlas en vertederos o incinerarlas con una tasa de reciclado mínima del 50%. La cantidad comercializada anualmente puede estimarse en 30000 toneladas en Francia y alrededor de 200000 toneladas en la Unión Europea.

[0004] Se conoce ya un procedimiento de recuperación de los materiales contenidos en las pilas, denominado por vía pirometalúrgica, por medio de un horno eléctrico de arco libre, que permite recuperar ciertos elementos metálicos contenidos en las pilas por producción concomitante de un metal lingotado tipo ferro-manganeso-níquelcobre, de una escoria silico-cálcica rica en manganeso con un contenido típicamente del 15 al 40%, y de un polvo de fusión rico en Zn con un contenido típicamente superior al 50% de Zn.

[0005] Otro procedimiento conocido, denominado por vía mecánica, consiste en triturar las pilas, y a continuación separar las fracciones ferrosas por vía magnética en forma de virutas y la fracción no desgranada para una recuperación posterior. En este último caso, los elementos recuperados en la fracción no desgranada están en forma pulverulenta y bastante pastosa que desprende un fuerte olor a amoníaco debido a las mezclas de electrolitos de las pilas alcalinas y salinas, lo que puede hacer que su utilización posterior sea más difícil de poner en práctica.

[0006] La solicitud de patente WO 2012/111693 se refiere a un procedimiento que permite mejorar la tasa de recuperación de metales preciosos como el cobalto durante el secado de los residuos de baterías de acumuladores de litio iónico y similares.

[0007] Burri et al. (The Wimmis project; Journal of Power Sources; Volume 57, Issues 1-2, September-December 1995, Páginas 31-35) describe que Batrec opera una planta de reciclaje de pilas secas desgastadas con una capacidad de 3000 toneladas al año. El procedimiento proporciona cuatro productos: ferromanganeso, cinc, mercurio y escoria.

[0008] La patente US 4.340.421 se refiere a un procedimiento de recuperación de plomo procedente de baterías de plomo-ácido desechadas que incluye la fusión de baterías enteras sin romper en un alto horno con una configuración que minimiza las cantidades de polvo de combustión producidas.

[0009] La solicitud de patente JPH1157373 se refiere a la eliminación, durante el funcionamiento de un horno de fusión eléctrico en una acería, de materiales nocivos como la dioxina y los metales pesados. La solicitud de patente JPH10118613 se refiere a un procedimiento en el que se introducen residuos industriales en un horno de fusión, y que comprende la extracción y el craqueo de un compuesto de cloruro orgánico.

[0010] El documento CN102569838A desvela un procedimiento de reciclaje de pilas eléctricas.

[0011] Estos procedimientos de recuperación requieren una inversión de capital importante. Además, los productos resultantes de la recuperación no se utilizan in situ, sino que deben envasarse y revenderse a usuarios externos, lo que da lugar a costes logísticos y de envasado adicionales, así como a elevadas emisiones de gases de efecto invernadero.

[0012] Pero, sobre todo, estos procedimientos no siempre permiten resolver el problema planteado por los elementos nocivos contenidos en las pilas, como el mercurio, el dióxido de manganeso, los compuestos de níquel metálico y óxidos-hidróxidos, plomo, plata, brea, cloruros e incluso fluoruros, así como catalizadores de dioxinas muy potentes y muy conocidos como los finos de óxidos-hidróxidos metálicos (caso del manganeso contenido), los cloruros (caso del cloruro de cinc) y los finos de carbono contenidos (ya sea en forma de grafito o de carbono orgánico como la brea) en la cadena de reciclaje en caliente.

[0013] La invención tiene por objeto proponer un procedimiento que palie los inconvenientes mencionados.

[0014] Para lograr este objetivo, el procedimiento según la invención se caracteriza porque las pilas desgastadas se introducen como carga en un horno de fusión de producción de hierro fundido, como un cubilote, un horno de arco o un horno de inducción, de manera que se recuperan la mayoría de los elementos metálicos y carbonados directamente desde la pila hasta el hierro fundido producido y porque en la tubería de evacuación de gases calientes aguas abajo del horno de fusión se proporciona un dispositivo de purificación de gases para captar y recuperar el cinc de manera separativa, captar los elementos nocivos de mercurio y neutralizar los mecanismos perjudiciales de formación de dioxinas y furanos.

[0015] El procedimiento se caracteriza porque se utiliza un horno de fusión como un cubilote, un horno de arco libre, un horno de inducción de producción de metal tipo fundido y que contiene manganeso cargado en el cubilote con las chatarras y otros componentes de carga, y se introduce con las cargas en el horno de fusión una cantidad de pilas desgastadas o desechadas de manera que la cantidad de manganeso contenida en estas pilas corresponda a la cantidad de manganeso que hay que introducir en el horno de fusión además del manganeso contenido en las chatarras para obtener el contenido necesario de manganeso para el grado de fundición considerado.

[0016] Según otra característica de la invención, el procedimiento se caracteriza porque se reduce ventajosamente el consumo de materias primas nuevas como el hierro, el carbono, el cobre en las cargas en función de la cantidad de cada una de ellas contenidas en las pilas desgastadas o desechadas.

[0017] Según otra característica de la invención, el procedimiento se caracteriza porque los humos calientes que salen del horno de fusión se someten a operaciones de filtración (en 14,21) para reducir la concentración de los polvos contenidos en los humos a un valor inferior a 0,5 mg/Nm3 y a continuación los humos se hacen pasar por un lecho de carbón activo sulfurado o no para fijar el mercurio y las moléculas pesadas tales como las dioxinas, furanos y compuestos aromáticos de manera que los humos evacuados a la atmósfera (en 25) tengan un contenido de mercurio inferior a 2 pg/Nm3 y de dioxinas inferior a 0,1 ng/Nm3

[0018] Según otra característica de la invención, el procedimiento se caracteriza porque durante las operaciones de filtración (en 14,21) se recuperan polvos ricos en cinc, ventajosamente superiores al 20% de cinc.

[0019] Según otra característica de la invención, el procedimiento se caracteriza porque se utiliza un lecho de carbón activo sulfurado o no en gránulos de una superficie específica de 300 a 1500 m2/g.

[0020] Según otra característica de la invención, el procedimiento se caracteriza porque para la recuperación de las pilas desgastadas o desechadas se utiliza un cubilote.

[0021] Según otra característica más de la invención, el procedimiento se caracteriza porque para la recuperación de las pilas desgastadas o desechadas se utiliza un horno de arco libre o un horno de inducción.

[0022] La instalación para la implementación del procedimiento se caracteriza porque comprende un horno de fusión de metal y una disposición de tratamiento de humos procedente del horno para reducir el contenido de polvo, de mercurio y de moléculas pesadas tipo dioxinas, furanos y compuestos aromáticos en los humos evacuados a la atmósfera a valores respectivamente inferiores a 0,01 mg/Nm3, 2 pg/Nm3 e inferior a 0,1 pg/Nm3.

[0023] En la instalación para la implementación del procedimiento, la disposición del tratamiento de los humos comprende un cartucho de tratamiento de gases provisto de un lecho de carbón activo sulfurado o no en gránulos para captar el mercurio y las moléculas pesadas tipo dioxinas, furanos y compuestos aromáticos.

[0024] En la instalación para la implementación del procedimiento, la disposición de tratamiento de los humos comprende unos dispositivos de filtrado para reducir la concentración de los polvos en los humos a un valor inferior a 0,5 mg/Nm3 en la entrada del lecho de carbón activo.

[0025] En la instalación para la implementación del procedimiento, el cartucho comprende, antes del lecho de carbón activo, un dispositivo de reducción de la temperatura de los humos que pasan por el lecho de carbón a un valor inferior a 60 °C.

[0026] En la instalación para la implementación del procedimiento, el dispositivo de reducción de la temperatura es un intercambiador de calor.

[0027] En la instalación para la implementación del procedimiento, el horno de fusión es un cubilote de producción de hierro fundido.

[0028] En la instalación para la implementación del procedimiento, el horno de fusión es un horno de arco o un horno de inducción de producción de hierro fundido.

[0029] La invención se entenderá mejor, y otros objetivos, características, detalles y ventajas de la misma se verán más claramente en la descripción explicativa que se hace a continuación en referencia a las figuras esquemáticas adjuntas dadas únicamente a modo de ejemplo, que ilustran varios modos de realización de la invención.

- la figura 1 muestra el sinóptico de una primera realización de la invención que utiliza un cubilote de producción de hierro fundido;

- la figura 2 muestra el sinóptico de una segunda realización de la invención que utiliza un horno de arco libre en la producción de hierro fundido, y

- la figura 3 muestra una tercera realización de la invención que utiliza un horno de inducción en la producción de hierro fundido.

[0030] A continuación se describirá, a modo de ejemplo no exclusivo, en primer lugar, el procedimiento de recuperación de pilas eléctricas, en particular alcalinas y salinas portátiles, desgastadas o desechadas, es decir, de los materiales contenidos en estas pilas, que implica la utilización de un horno de fusión de producción de hierro fundido, tal como de fundición laminar o de grafito esferoidal, de tipo cubilote de viento caliente o frío. Pero la invención es igualmente aplicable a otros tipos de hornos de fusión, en producción de hierro fundido, como hornos de inducción u hornos de arco libre, con el fin de recuperar los elementos contenidos en las pilas eléctricas.

[0031] Como se muestra esquemáticamente en la figura 1, un cubilote designado por la referencia 1 comprende un barril de forma general cilindrica 2, en cuya parte superior, es decir, en la boca 3, se vacían las cargas metálicas que contienen chatarra, hierro fundido de recuperación, coque, ferroaleaciones, fundentes, previamente dosificados y pesados gracias a tolvas dosificadoras no representadas. En el pie del cubilote, se constata en 5 la salida de la fracción metálica en forma de fundición líquida y en 6, por encima de la salida de fundición líquida, una salida a través de la cual se extrae la fracción mineral en forma de escoria que contiene las impurezas minerales de la carga y sus fundentes licuados y que flotan por encima de la fundición.

[0032] En el cubilote 1 se añaden un dispositivo de post-combustión 8 que produce humos calientes por la combustión del propio monóxido de carbono procedente de la reacción química entre el dióxido de carbono y el coque en el barril del cubilote, y un intercambiador de calor 10 que envía aire caliente en 11 al cubilote, obtenido por calentamiento del aire frío introducido en el intercambiador en 12. El aire es calentado por los humos calientes procedentes del dispositivo de post-combustión 8. Los humos calientes que salen del intercambiador 10 atraviesan una estación de filtración primaria 14 para llegar a un cartucho de tratamiento de gas 16 que constituye una característica esencial de la invención y se describirá más adelante de manera detallada.

[0033] En cuanto a las pilas desgastadas que la invención propone recuperar, contienen como metales valiosos en particular hierro Fe, por ejemplo, a razón del 15-25%, cinc Zn a razón del 15-30%, manganeso Mn a razón del 12­ 30%, carbono C fijo y orgánico a razón del 15-32%, cierto porcentaje de cobre Cu, de níquel Ni, de potasio K y el resto de electrolito, incluido agua.

[0034] De conformidad con la invención, en su aplicación a unos cubilotes, la cantidad de pilas desgastadas cargadas al cubilote se basa en el contenido de manganeso solicitado para la fundición a la salida del horno. En general, la mayoría de las fundiciones producidas por los cubilotes contienen entre el 0,5% y el 1% de manganeso y hasta el 10% para grados especiales de fundición.

[0035] Hasta ahora, este manganeso se compra principalmente como material noble de ferromanganeso. Ahora bien, si las chatarras que una fundición compra para las cargas tienen una tasa de manganeso del 0,3%, hay que añadir un 0,4% de manganeso para fabricar, por ejemplo, una fundición al 0,7% de manganeso.

[0036] En el caso de la invención, este manganeso comprado se sustituye en su totalidad por el manganeso aportado por las pilas desgastadas. Los demás componentes valiosos, a saber, el hierro Fe, el cobre Cu y el carbono C contenidos en las pilas y, por lo tanto, introducidos en el cubilote con las pilas, permiten reducir estos componentes en las cargas tradicionales que no incluyen pilas. Los otros metales contenidos en las pilas en forma de trazas como el níquel Ni y el cobalto Co contribuyen a la calidad del hierro fundido como agente perlante. En el caso del cinc Zn, este se recupera en los polvos de filtración de los humos, efectuada principalmente en el dispositivo de filtración primaria 14. La concentración de cinc contenida en el polvo pasa, entonces, a través del tratamiento de pilas, de una concentración de un cierto tanto por ciento a varias decenas de tanto por ciento que permite una recuperación mucho más económica de estos polvos, especialmente en comparación con un vertido. En el caso del potasio K, este se recupera ventajosamente en parte en la escoria bajando su punto de fusión y por lo tanto ahorrando energía y por otra parte en los polvos del filtro primario en forma de cloruro de potasio como agente de captación y de neutralización del cloro. Es importante destacar que la fracción de potasio contenida en el polvo también ahorrará energía al reducir su punto de fusión durante su reciclaje, especialmente en el proceso Waelz, que tiene como objetivo producir óxidos de cinc.

[0037] En la salida de filtración primaria, los gases del proceso que contienen trazas de metales pesados volátiles como el mercurio Hg o incluso moléculas orgánicas pesadas tipo dioxinas o compuestos aromáticos son tratados por el cartucho de tratamiento 16.

[0038] El cartucho de tratamiento de gas 16 dispuesto aguas abajo del dispositivo de filtración primaria 14 comprende en la dirección de flujo de los humos, sucesivamente, un intercambiador de calor 18 conectado a una torre aero-refrigerante 19 (o cualquier otro dispositivo de enfriamiento equivalente), un dispositivo de filtración secundario 21 y un lecho de carbones activos sulfurados o no 23. Los humos perfectamente limpios que salen del lecho 21 se evacuan a la atmósfera a través de la chimenea 25.

[0039] En el sistema, los humos calientes que salen del horno de fusión y/o del sistema de post-combustión tienen una temperatura comprendida entre 800 °C y 1000 °C. A la salida del intercambiador de calor 10 los humos tienen un caudal de 50 a 100 kNm3/h (en el ejemplo citado) y una temperatura comprendida entre 120 °C y 250 °C. En la entrada del dispositivo de filtración primaria 14, esta temperatura es de 80 °C a 200 °C. El dispositivo de filtración primaria comprende, a modo de ejemplo, una superficie igual a 500 a 3000 m2 y trabaja con una diferencia de presión Ap entre la cámara de aire sucio y aire purificado que es igual a 80 a 200 mmca. Los polvos de salida simbolizados por flechas son ricos en cinc cuyo contenido es muy superior al 20% y para un caudal de carga superior a 50 kg/h.

[0040] En el cartucho de tratamiento 16, en la entrada del intercambiador 18, la temperatura de los humos está comprendida entre 50 y 180 °C y la concentración de polvo es inferior a 5 mg/Nm3 El agua fría que es enviada al intercambiador 18 por la torre aero-refrigerante 19 en 31 tiene una temperatura que oscila de 5 a 36 °C y la temperatura del agua caliente devuelta por el intercambiador a la torre 19 es del orden de 5 a 50 °C. La torre aero-refrigerante recibe el aire frío en 30 y evacua el aire caliente en 32. La temperatura de los humos entre el intercambiador de calor 18 y el dispositivo de filtración secundario es inferior a 65 °C. El dispositivo de filtración tiene una superficie de 500 a 2500 m2 y la diferencia de presión entre la cámara de aire sucio y aire limpio Ap varía de 40 a 100 mmca. El polvo que sale en 34 es rico en cinc. El contenido de cinc es muy superior al 20% y para un caudal de carga de algunos centenares de gramos por hora.

[0041] Entre el dispositivo de filtración secundario 21 y el lecho de carbón activo 23, la temperatura de los humos deberá ser inferior a 60 °C y la cantidad de polvo presente en los humos deberá ser inferior a 0,5 mg/Nm3. En cuanto al lecho de carbón activo 23, incluye gránulos de 2 a 9 mm de longitud por 1 a 3 mm de diámetro de una gran superficie específica de 100 a 1500 m2/g. Este lecho de carbón activo fija el mercurio Hg y moléculas pesadas como dioxinas, furanos y compuestos aromáticos. Los humos que salen por la chimenea 25 tienen una temperatura inferior a 60 °C, un contenido de dioxinas inferior a 0,1 ng/Nm3, un contenido de polvo inferior a 0,1 mg/Nm3, un contenido de mercurio Hg inferior a 2 pg/Nm3 y un contenido de SOx inferior a 50 mg/Nm3.

[0042] De la descripción anterior, se desprende que la invención se basa en la recuperación total del manganeso contenido en las pilas. Así, en función de la necesidad de manganeso en el grado de fundición a producir, se calcula la cantidad total de manganeso a cargar en el cubilote, por una parte, y, por otra, la tasa de manganeso contenida en las chatarras de carga, tasa que es inferior a la del grado objetivo. Se calcula la diferencia entre la cantidad total de manganeso necesaria y la cantidad de manganeso contenida en la chatarra de carga. Esta diferencia constituye el diferencial de corrección de manganeso que hay que añadir. A continuación, a partir de este diferencial se calcula la cantidad de pilas a poner en las cargas, en función del contenido de manganeso propio de las pilas. A este respecto, sabiendo que un grado siempre da un rango de composición mínimo y/o máximo, las baterías individuales tienen un contenido de manganeso del 12 al 30% en peso, y la media se encuentra más bien entre el 20 y el 22%. Estos intervalos tienen en cuenta que esta media evoluciona con las tecnologías de los productores de pilas, su país de origen de producción y el plazo de retorno al reciclado del producto al final de su vida útil.

[0043] En el caso de las demás materias de las cargas, también se tendrán en cuenta las cantidades de estas materias contenidas en las pilas.

[0044] Por ejemplo, en la producción de hierro fundido, es necesario cargar carbono tipo antracita o coque, típicamente del orden de 100 a 200 kg/T con respecto a las cargas metálicas, por un lado para carburar el metal y por otro para producir la energía necesaria para la fusión. Para la carga del carbono, se tiene en cuenta el carbono fijo y volátil contenido en las pilas para ajustar la tasa de carbono cargado, ya sea en forma de antracita o de coque.

[0045] A continuación se dará un ejemplo de cálculo y de modo operativo según la invención. Naturalmente, este es un ejemplo no exclusivo. Una fundición de hierro fundido quiere producir un grado con una tasa de manganeso mínima del 0,7%. La chatarra que compra para las cargas tiene una tasa de manganeso del 0,3%. Por lo tanto, es necesario corregir al menos un 0,4% de manganeso para obtener el grado deseado, es decir, 4 kg de manganeso por tonelada de material metálico cargado.

[0046] Se calcula la cantidad de pilas equivalente a 4 kg de manganeso, es decir, según la media en masa de contenido mínimo del 20%, una cantidad de 20 kg de pilas a cargar con una tonelada de chatarra.

[0047] En cuanto al carbono, para un cálculo de carga que da una necesidad de 150 kg de carbono/tonelada de chatarra, sabiendo que en masa las pilas contienen del 15 al 32% de carbono, entonces los 20 kg de pilas aportarán del orden de 4 kg de carbono, cantidad que se debe deducir de los 150 kg. A los operadores o autómatas de carga de carbono se les modificarán sus consignas de 150 kg a 146 kg/tonelada de chatarra cargada.

[0048] Las baterías tienen componentes que son particularmente peligrosos, como el mercurio, incluso si está presente en pequeñas cantidades. Por otra parte, otros compuestos presentes en las pilas del tipo ZnCh, KCl, alquitrán, carbono en polvo, compuestos metálicos en forma finamente dividida tales como los óxidos o hidróxidos de manganeso, resultan ser potentes catalizadores de formación de dioxinas, véase HPA (hidrocarburos policíclicos aromáticos) durante un aumento progresivo de temperatura durante el proceso de fusión.

[0049] La presencia de estos compuestos o composiciones químicas, que requiere la presencia del dispositivo de tratamiento de gases 16, constituye un dispositivo de depuración sofisticado y eficaz.

[0050] A continuación se describe el funcionamiento de la instalación y el desarrollo de las etapas del procedimiento.

[0051] En el sistema de cubilote de viento caliente o frío, los humos calientes se canalizan mediante un dispositivo de captación en cabeza o lateral sobre el cubilote. Los humos son transportados por una tubería estanca con enfriamiento natural y/o forzado, por ejemplo con la ayuda del intercambiador 12 de la figura única. Se realiza una primera filtración en el dispositivo de filtración primaria 14 con el fin de hacer pasar la tasa de polvos contenidos a la salida del filtro primario a menos de 5 mg/Nm3 típicamente a una temperatura de 60 a 200 °C. Después del tratamiento de los humos en el filtro primario 14, se enfrían a una temperatura inferior a 60 °C por el intercambiador 18 en circuito cerrado, sobre todo sin inyección de agua en cualquiera de sus formas (vapor, gotitas, etc.) con el fin de contraer la vena de aire. Los humos se filtran de nuevo sobre un segundo filtro, en concreto el dispositivo de filtración secundario 21 para hacer pasar la tasa de polvos contenidos a menos de 0,5 mg/Nm3. A continuación se completa la purificación de los gases haciéndolos pasar por el filtro de carbón activo sulfurado 23 que fija el mercurio y las moléculas pesadas tipo dioxinas, furanos y compuestos aromáticos sobre el carbón activo. A la saturación del lecho de carbón activo medida por su pérdida de carga entrada-salida, se extrae para a continuación descontaminarlo y regenerarlo para ser reutilizado en la misma aplicación.

[0052] Debe tenerse en cuenta que la purificación de los gases con el filtro secundario es imperativa, en lo que respecta al polvo, para evitar la obstrucción de las porosidades de los carbones activos y preservar su vida útil. Esta vida útil sería de 2 a 6 meses sin filtro secundario, pero será de varios años gracias a un filtro secundario.

[0053] La temperatura de los gases en la entrada del filtro de carbón activo no debe superar los 60 °C. De lo contrario, por un lado, los carbones activos corren el riesgo de autocalentarse con reacciones incontroladas hasta la posible destrucción completa del filtro, y, por otro lado, la eficacia de las captaciones de mercurio, debido a su muy baja concentración, y moléculas pesadas requieren esta baja temperatura de los gases.

[0054] Con estos dispositivos de tratamiento de gases, las emisiones atmosféricas tienen entonces los siguientes valores muy bajos ya indicados anteriormente: para el mercurio, inferiores a algunos microgramos/Nm3, para las dioxinas de 10 a 1000 veces inferior a la norma de 0,1 ng/Nm3 y para el polvo, muy inferior a 0,01 mg/Nm3.

[0055] De este modo, la invención no solo permite la recuperación de pilas desgastadas o desechadas, sino que garantiza igualmente una purificación casi completa de los gases del proceso.

[0056] La invención no recurre, por una parte, a ninguna estructura particular en términos de personal de explotación en el sitio ya existente y, por otra, sustituye a materias ya consumidas y transformadas en su coste directo de explotación.

[0057] La invención asegura una reducción de costes significativa para la fundición. De hecho, la sustitución de numerosas materias primas de cargas (Fe, C, Mn, Cu) y el enriquecimiento en cinc Zn de los polvos que los hacen valiosos genera un ahorro importante de los compuestos como sigue, por tonelada de pilas consumidas a los precios actuales de las materias en la fecha de la presentación de la patente:

Manganeso: aproximadamente 200 kg a 1 euro/kg, o 200 euros;

Hierro: aproximadamente 200 kg a 0,3 euros/kg, o 60 euros;

Carbono: aproximadamente 200 kg a 0,35 euros/kg, o 70 euros;

Cinc: reducción del coste de evacuación de los polvos de fusión por enriquecimiento Zn, es decir, 85 euros; Cobre: aproximadamente 10 kg a 5,5 euros/kg, o 55 euros.

[0058] Por último, detener la inyección de reactivo en el filtro primario, en caso de que exista, para captar las dioxinas, es decir, 25 euros.

[0059] Es decir, un total de producción de valor del orden de 450 a 500 euros/Tonelada de pilas de las que hay que restar los costes directos del orden de 80 a 100 euros/Tonelada de pilas y, por tanto, una ganancia neta del orden de 370 a 400 euros/T de pilas sin amortización y mantenimiento de la instalación de tratamiento de los gases propuesta y costes comerciales de animación medioambiental y de trazabilidad de la cadena de valor.

[0060] La siguiente tabla muestra el balance de las materias recuperadas gracias a la invención.

[0061] La invención se ha descrito anteriormente, a modo de ejemplo, en una realización que implica la utilización, a modo de horno de fusión de metal, de un cubilote de producción de hierro fundido. Sin embargo, la invención no está limitada a un cubilote y la recuperación de las pilas desgastadas o desechadas también se puede realizar utilizando otros hornos de fusión de hierro fundido, como un horno de arco libre o un horno de inducción, como se muestra en las figuras 2 y 3, siempre que en la vía de evacuación de los humos calientes, entre el horno y la chimenea, se prevea el dispositivo de filtración primaria 14 y el cartucho de tratamiento de gas 16 que figura en el sistema de recuperación que comprende el cubilote, de acuerdo con la figura 1.

Es importante señalar que la tasa de recuperación de los materiales de las pilas eléctricas desgastadas o desechadas, tal como se describe en la invención, es excepcionalmente alta y muy superior a la dictada en la Directiva Europea 2006/66 CE.

[0062] La figura 2 muestra el sinóptico del sistema de horno de arco. Este horno de una configuración conocida en sí misma se designa por la referencia 40. Los números 41 y 42 designan el líquido contenido en el laboratorio del horno de arco y la tubular de extracción de gases calientes directamente desde el propio horno enfriado por agua. Los gases calientes a la salida del horno de arco, aguas arriba del dispositivo de filtración primaria 14 tienen, en el ejemplo representado, un caudal comprendido entre 20 y 100 kNm3/h y una temperatura inferior a 260 °C. Los gases calientes se tratan y purifican a continuación pasando a través del dispositivo de filtración primaria 14 y del cartucho de tratamiento de gases 16, utilizado en el marco de la utilización del cubilote de la figura 1.

[0063] La figura 3 da el sinóptico de un horno de inducción al que, para la realización del procedimiento de recuperación de las pilas desgastadas o desechadas, están asociados el dispositivo de filtración primaria 14 y el cartucho de tratamiento 16. En la figura 3, el horno de inducción se designa con la referencia general 44, con los números de referencia 45 y 46 que designan el líquido y el sombrero chinos. Los vapores calientes que salen del horno de inducción, aguas arriba del dispositivo de filtración primaria 14 tienen un caudal de 10 a 60 kNm3/h y una temperatura inferior a 260 °C.

[0064] La recuperación de las pilas desgastadas o desechadas en hornos de arco y hornos de inducción de producción de hierro fundido según las disposiciones de la invención es posible gracias al dispositivo de filtración y al cartucho de tratamiento de los gases, que permiten eliminar los elementos nocivos tales como el mercurio y las moléculas pesadas tales como las dioxinas, furanos y compuestos aromáticos antes de la evacuación de los humos a la atmósfera por medio de la chimenea 25.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de recuperación de pilas eléctricas desgastadas o desechadas de tipos portátiles, tales como pilas salinas, alcalinas, pilas de botón de pequeñas dimensiones, que contienen componentes valiosos tales como hierro, cinc, manganeso, cobre y carbono fijo y volátil, y metales pesados y compuestos peligrosos tales como mercurio, níquel y sus compuestos en forma de óxidos o hidróxidos, plomo y plata, brea, cloruros e incluso fluoruros, caracterizado porque se introduce a título de carga, en un horno de fusión de metal tipo fundición (1, 40, 44) que contenga manganeso, chatarra y otros componentes de carga, una cantidad de pilas desgastadas o desechadas de manera que la cantidad de manganeso contenida en estas pilas corresponda a la cantidad de manganeso que debe introducirse en el horno de fusión además del manganeso contenido en las chatarras para obtener el contenido requerido de manganeso para el grado de fundición considerado, y porque en la vía de evacuación de gases calientes aguas abajo del horno de fusión, se proporciona un dispositivo (16, 23) de purificación de gases para capturar y eliminar elementos nocivos como mercurio, cloruros e incluso fluoruros y moléculas pesadas como las dioxinas, furanos y compuestos aromáticos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se disminuye ventajosamente el consumo de materias primas nuevas como el hierro, el carbono, o el cobre en las cargas en función de la cantidad de cada una de ellas contenidas en las pilas desgastadas o desechadas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la vía de evacuación de los gases calientes comprende un cartucho (16) de tratamiento de gas provisto de un lecho de carbón activo sulfurado o no en gránulos (23) para captar el mercurio y las moléculas pesadas tipo dioxinas, furanos y compuestos aromáticos.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los humos calientes que salen del horno de fusión se someten a operaciones de filtración (en 14, 21) que reducen la concentración de los polvos contenidos en los humos a un valor inferior a 0,5 mg/Nm3 y a continuación los humos pasan sobre un lecho de carbón activo sulfurado o no (23) que fija el mercurio y las moléculas pesadas tales como las dioxinas, furanos y compuestos aromáticos, de manera que los humos evacuados en la atmósfera (en 25) presentan un contenido de mercurio inferior a 2 pg/m3 y de dioxinas inferior a 0,1 ng/Nm3.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque durante las operaciones de filtración (en 14, 21) se recuperan polvos que comprenden más del 20% de cinc.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque se utiliza un lecho de carbón activo sulfurado o no en gránulos (23) de una superficie específica de 300 a 1500 m2/g.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el horno de fusión es un horno de cubilote (1).

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el horno de fusión es un horno de arco libre (40) o un horno de inducción (44).