ITMO20100328A1 - Impianto e metodo per il trattamento di liquidi reflui derivanti da processi industriali. - Google Patents
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Description
"IMPIANTO E METODO PER TRATTAMENTO DI LIQUIDI REFLUI DERIVANTI DA PROCESSI INDUSTRIALI".
D E S C R I Z I O N E
Il presente trovato ha per oggetto un metodo di trattamento dei liquidi reflui di impianti di trattamento dell'alluminio e un impianto per detto trattamento dei liquidi reflui.
Come noto negli impianti di ossidazione anodica sono normalmente presenti diversi stadi di trattamento chimico ed elettrochimico dell'alluminio. Ciascuno di questi stadi genera sottoprodotti inquinanti, normalmente in forma liquida, che devono venire eliminati negli impianti di trattamento dei liquidi reflui, generalmente presenti negli stabilimenti che realizzano questo tipo di produzione.
Per il trattamento dei liquidi reflui dagli impianti di ossidazione anodica sono noti processi tradizionali ed universalmente applicati, che consistono nel convogliare detti liquidi reflui, sia alcalini sia acidi, in appositi reattori dove avviene la miscelazione degli stessi fino al raggiungimento del pH di precipitazione dell'alluminio idrossido (compreso tra 7,0 e 9,5). Questa reazione di neutralizzazione avviene per semplice miscelazione di soluzioni a pH acido e soluzioni a pH alcalino.
La reazione di precipitazione può essere pensata come una combinazione, in proporzioni variabili, delle seguenti reazioni chimiche:
1) 6NaOH (soluzione) Al2(S04)3(soluzione) → 3Na2S04(soluzione) 2A1(OH)3(solido);
ovvero, una soluzione acquosa di sodio idrossido miscelata con una soluzione acquosa di solfato di alluminio produce come prodotti di reazione sodio solfato in soluzione acquosa e precipitato di alluminio idrossido; e
2) 2NaA102(soluzione) H2S04(soluzione) 2H20 → Na2S04(soluzione) 2A1(OH)3(solido);
ovvero, una soluzione acquosa di sodio alluminato miscelata ad una soluzione acquosa di acido solforico e acqua produce come prodotti di reazione una soluzione acquosa di sodio solfato e un precipitato di alluminio idrossido .
La formazione del precipitato di idrossido di alluminio, in queste condizioni, à ̈ pressoché istantanea .
Il fango che si forma, ricco di alluminio idrossido precipitato, à ̈ una sorta di gel, molto voluminoso, che trattiene molta acqua. La percentuale di acqua presente in tale prodotto, anche dopo essere stato sottoposto a filtrazione con filtropressa, à ̈ solitamente compresa tra il 75 e l'85% peso acqua/peso del fango e può essere eliminata solo tramite processi di essiccazione. Questi metodi e processi di trattamento dei liquidi reflui derivanti da processi di trattamento dell'alluminio presentano inconvenienti tra i quali la produzione di un materiale di scarto (fango) comprendente una elevata percentuale di acqua, che presenta elevati ingombri in termini di spazio e peso. Inoltre, il fango così prodotto deve essere smaltito da ditte specializzate, con significativi costi per le aziende che operano nel settore dell'ossidazione anodica. In generale, i costi sono direttamente proporzionali al peso e al volume del fango.
Inoltre, il fango ha un alto contenuto di acqua che deve essere smaltita e/o recuperata e questo può comportare un ulteriore incremento dei costi di impianto, qualora debba essere predisposto un impianto di essiccazione di tale fango.
Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota tramite un trattamento dei reflui derivanti da processi di trattamento delle acque di scarto di impianti di trattamento dell'alluminio e relativo impianto che consenta la riduzione sostanziale del volume dei fanghi di scarto e della percentuale ponderale di acqua in essi contenuta.
Inoltre, uno scopo del trovato à ̈ quello di consentire un'ottimizzazione dei parametri di reazione tale da garantire caratteristiche del fango di scarto, in particolare del precipitato di alluminio idrossido, che siano costanti nel tempo e rendano più agevoli le fasi di trasporto, conferimento allo smaltimento, filtrazione e post-lavorazione dello stesso.
Nell'ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato à ̈ quello di presentare una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto.
Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti attraverso un metodo per il trattamento dei liquidi reflui provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio e comprendenti almeno un primo eluato alcalino (B) contenente idrossido di sodio (NaOH) e sodio alluminato (NaA102) ed un secondo eluato acido (A) contenente acido solforico (H2S04) e alluminio solfato (A12(S04)3), provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio che comprende le fasi di: a) fornire B e A mantenendoli separati, rispettivamente, in un reattore ed un serbatoio di stoccaggio;
b) titolare volumetricamente B e A, fornendo rispettivamente un valore di alcalinità ed un valore di acidità degli stessi;
c) riscaldare B in detto reattore ad una temperatura compresa tra 40 e 50°C;
d) mantenendo la temperatura in detto intervallo, disperdere nel reattore della fase c) 1'eluato A in una quantità dipendente dai valori di alcalinità ed acidità rilevati nella fase b) e in grado di potere ottenere nel contenuto del reattore della fase f) un pH tra 7,5 e 9,0, iniettando A in B all'interno di detto reattore con una portata oraria di iniezione non superiore a un quinto del volume totale del reattore, per ottenere la formazione di un precipitato di idrossido d'alluminio (Al(OH)3) sul fondo di detto reattore;
e) contemporaneamente alla fase d), mettere in ricircolo continuo il contenuto del reattore prelevando dalla parte inferiore e re-immettendo dalla parte superiore del reattore, in modo tale che il volume del contenuto del reattore messo in ricircolo in 1 h sia pari ad almeno 5 volte il volume totale del reattore; f) terminare la fase e) al raggiungimento di un valore di pH del contenuto del reattore tra 7,5 e 9,0;
g) rimuovere il precipitato di idrossido d'allumìnio (Al(OH)3) dal fondo di detto reattore.
Detti compiti sono stati inoltre raggiunti tramite un impianto per il trattamento dei liquidi reflui provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio e comprendenti almeno un primo eluato alcalino (B) contenente idrossido di sodio (NaOH) e sodio alluminato (NaA102) ed un secondo eluato acido (A) contenente acido solforico (H2S04) e alluminio solfato (A12(S04)3), che comprende almeno un reattore (1, rif. Figura 1) di contenimento di B, almeno un serbatoio di stoccaggio (2) di A e mezzi di derivazione di A dal serbatoio di stoccaggio (2) al reattore (1), comprendente mezzi di riscaldamento (6) del reattore (1) per il riscaldamento controllato di almeno uno tra A e B, detti mezzi di derivazione comprendenti almeno un ugello (10) per la dispersione di A in B all'interno del reattore riscaldato (1) per favorire la reazione di neutralizzazione del contenuto del reattore e la precipitazione di idrossido d'alluminio (Al(OH)3) sul fondo del reattore (1).
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione in dettaglio di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nella tavola di disegni (Figura 1) che rappresenta un impianto secondo il trovato .
Con particolare riferimento a tale figura, si à ̈ indicato con 1 il reattore, con 2 il serbatoio di stoccaggio degli reflui acidi (A), con 3 i sensori di livello sul reattore (1) e sul serbatoio (2), con 4 la pompa di ricircolo ed estrazione, con 5 la tubatura d'invio alla filtrazione, con 6 il mezzo di riscaldamento, con 7 il misuratore di portata, con 8 il sensore di pH, con 9 il sensore di temperatura, con A gli eluati acidi e con B gli eluati alcalini.
Nell'ambito del presente trovato, con il termine "fango" si indica un precipitato di alluminio idrossido (A1(0H)3) avente aspetto fluido o solido a seconda della percentuale di acqua.
Nell'ambito del presente trovato, con il termine di "eluato alcalino" (B) si indica una soluzione di sodio idrossido (NaOH) con concentrazione fra 15 e 30 g/1 e sodio alluminato (NaA102)con concentrazione fra 75 e 150 g/1; con il termine "eluato acido" (A) si indica una soluzione di acido solforico (H2S04) con concentrazione fra 20 e 80 g/1 e alluminio solfato (A12(S04)3) con concentrazione fra 30 e 60 g/1.
Si à ̈ in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti grazie al preciso controllo dei parametri che influenzano 1 'idratazione dell'alluminio idrossido che si forma nel processo. In particolare si à ̈ sorprendentemente trovato che il fango semi-solido, comprendente idrossido di alluminio ed acqua, che si ottiene al termine del processo secondo la presente invenzione à ̈ di volume notevolmente più ridotto rispetto a quello ottenuto con i metodi della tecnica nota e che il contenuto di acqua del fango ottenuto secondo il processo della presente invenzione à ̈ inferiore al 60% (peso acqua/peso totale fango) mentre i fanghi ottenuti con i metodi della tecnica nota comprendono circa l'80% di acqua.
In particolare in prove condotte in un impianto pilota, la percentuale di acqua nei fanghi ottenuti secondo il processo della presente invenzione à ̈ del 56% (peso/peso totale del fango), rispetto all'82% nei fanghi ottenuti secondo il processo tradizionale.
In un aspetto, il presente trovato riguarda un metodo per il trattamento dei liquidi reflui provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio e comprendenti almeno un primo eluato alcalino (B) contenente idrossido di sodio (NaOH) e sodio alluminato (NaA102)ed un secondo eluato acido (A) contenente acido solforico (H2S04)e alluminio solfato (A12(S04)3), che comprende le fasi di:
a) fornire B e A mantenendoli separati, rispettivamente, in un reattore ed un serbatoio di stoccaggio;
b) titolare volumetricamente B e A, fornendo rispettivamente un valore di alcalinità ed un valore di acidità degli stessi;
c) riscaldare B in detto reattore ad una temperatura compresa tra 40 e 50°C;
d) mantenendo la temperatura in detto intervallo, disperdere nel reattore della fase c) l'eluato A, in una guantità dipendente dai valori di alcalinità ed acidità rilevati nella fase b) e in grado di potere ottenere nel contenuto del reattore della fase f) un pH tra 7,5 e 9,0, iniettando A in B all'interno di detto reattore con una portata oraria di iniezione non superiore a un guinto del volume totale del reattore, per ottenere la formazione di un precipitato di idrossido d'alluminio (A1(0H)3) sul fondo di detto reattore;
e) contemporaneamente alla fase d), mettere in ricircolo continuo il contenuto del reattore prelevando dalla parte inferiore e re-immettendo dalla parte superiore del reattore, in modo tale che il volume del contenuto del reattore messo in ricircolo in 1 h sia pari ad almeno 5 volte il volume totale del reattore; f) terminare la fase e) al raggiungimento di un valore di pH del contenuto del reattore tra 7,5 e 9,0;
g) rimuovere il precipitato di idrossido d'alluminio (Al(OH)3) dal fondo di detto reattore.
I vantaggi dei fanghi ottenuti tramite il metodo del l'invenzione sono notevoli sia in termini di riduzione dei costi di smaltimento sia di risparmio di spazio per lo stoccaggio.
Inoltre, i fanghi ottenuti tramite il metodo dell'invenzione sono di natura microcristallina e molto più facilmente filtrabili rispetto a quelli ottenuti con i processi della tecnica nota, caratteristica che permette di ridurre i tempi di filtrazione del contenuto del reattore al termine della fase f) del metodo e di aumentare l'efficienza generale del processo .
Preferibilmente, nel metodo secondo l'invenzione il valore di pH della fase f) Ã ̈ compreso tra 8 e 8,5.
Preferibilmente, nel metodo secondo l'invenzione la portata oraria dell'aggiunta nella fase d) à ̈ non superiore a un quinto del volume totale del reattore. Preferibilmente, nel metodo secondo l'invenzione il volume del contenuto del reattore messo in ricircolo in 1 h à ̈ almeno 5 volte il volume totale del reattore. Più preferibilmente, detto volume à ̈ almeno 10 volte il volume totale del reattore.
Preferibilmente, nel metodo dell'invenzione, se necessario, l'acidità totale di A viene modificata prima dell'aggiunta di A nella fase d) in modo da potere ottenere nel contenuto del reattore della fase f) un pH tra 7,5 e 9,0. Più preferibilmente, nel metodo secondo l'invenzione detta correzione del pH di A viene effettuata con acido cloridrico o anidride carbonica. In un altro aspetto, il presente trovato riguarda un impianto per il trattamento dei liquidi reflui, comprendenti almeno un primo eluato alcalino (B) contenente idrossido di sodio (NaOH) e sodio alluminato (NaA102) ed un secondo eluato acido (A) contenente acido solforico (H2S04) e alluminio solfato (A12(S04)3), provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio che comprende almeno un reattore (1) di contenimento di detto primo eluato alcalino, almeno un serbatoio (2) di stoccaggio di detto secondo eluato acido e mezzi di derivazione di detto eluato acido da detto serbatoio di stoccaggio a detto reattore, comprendente mezzi di riscaldamento (6) di detto reattore (1) per il riscaldamento controllato di almeno uno tra detto primo eluato alcalino (B) e detto secondo eluato acido (a), detti mezzi di derivazione comprendenti almeno un ugello (10) per la dispersione di A in B all'interno di detto reattore riscaldato per favorire la reazione di neutralizzazione del contenuto del reattore e la precipitazione di idrossido d'alluminio (A1(0H)3) sul fondo di detto reattore.
Esempi non limitanti dei sistemi di ricircolo del contenuto del reattore sono: ricircolo tramite apposita pompa, agitazione meccanica, insufflazione di gas compressi .
Preferibilmente, l'impianto secondo l'invenzione comprende almeno un mezzo di mescolamento associato internamente al reattore (1) per la miscelazione di B con A.
Esempi non limitanti di detti mezzi di mescolamento sono: ricircolo tramite apposita pompa, agitazione meccanica, insufflazione di gas compressi. Preferibilmente, l'impianto secondo l'invenzione comprende almeno un mezzo di rilevazione di almeno una tra temperatura (9) e pH (8) del contenuto del reattore
(1)
Esempi non limitanti di detti mezzi di rilevazione sono: termocoppie, termoresistenze, elettrodi specifici per pH.
Preferibilmente, l'impianto secondo il trovato comprende almeno un mezzo di prelievo e/o filtrazione del precipitato dal fondo del reattore (1).
Esempi non limitanti dì detti mezzi di prelievo e/o filtrazione sono: svuotamento per gravità , derivazione del flusso della pompa di ricircolo, pompa dedicata, filtropresse, centrifughe.
Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente eguivalenti.
In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni .
Claims (12)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo per il trattamento dei liquidi reflui provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio e comprendenti almeno un primo eluato alcalino (B) contenente idrossido di sodio (NaOH) e sodio alluminato (NaA102) ed un secondo eluato acido (A) contenente acido solforico (H2S04) e alluminio solfato (A12(S04)3), che comprende le fasi di: a) fornire B e A mantenendoli separati, rispettivamente, in un reattore ed in un serbatoio di stoccaggio; b) titolare volumetricamente B e A, fornendo rispettivamente un valore di alcalinità ed un valore di acidità degli stessi; c) riscaldare B in detto reattore ad una temperatura compresa tra 40 e 50°C; d) mantenendo la temperatura in detto intervallo, disperdere nel reattore della fase c) 1<1>eluato A in una quantità dipendente dai valori di alcalinità ed acidità rilevati nella fase b) e in grado di potere ottenere nel contenuto del reattore della fase f) un pH tra 7,5 e 9,0, iniettando A in B all'interno di detto reattore con una portata oraria di iniezione non superiore a un quinto del volume totale del reattore, per ottenere la formazione di un precipitato di idrossido d'alluminio (A1(0H)3)sul fondo di detto reattore; e) contemporaneamente alla fase d), mettere in ricircolo continuo il contenuto del reattore prelevando dalla parte inferiore e re-immettendo dalla parte superiore del reattore, in modo tale che il volume del contenuto del reattore messo in ricircolo in 1 h sia pari ad almeno 5 volte il volume totale del reattore; f) terminare la fase e) al raggiungimento di un valore di pH del contenuto del reattore tra 7,5 e 9,0; g) rimuovere il precipitato di idrossido d'alluminio (Al(OH)3) dal fondo di detto reattore.
- 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il valore di pH della fase f) Ã ̈ compreso tra 8 e 8,5.
- 3) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la portata oraria dell'aggiunta nella fase d) à ̈ non superiore a un quinto del volume totale del reattore.
- 4) Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il volume del contenuto del reattore messo in ricircolo in 1 h à ̈ almeno 5 volte il volume totale del contenuto del reattore.
- 5) Il metodo secondo la rivendicazione 4 in cui detto volume del contenuto del reattore messo in ricircolo à ̈ almeno 10 volte il volume totale del reattore.
- 6) Il metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui 1'eluato acido (A) viene riscaldato ad una temperatura compresa tra 40 e 50°C ed iniettato alla stessa temperatura durante la fase d).
- 7) Il metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui il pH di A Ã ̈ corretto, se necessario, prima dell'aggiunta di A nella fase d) in modo da potere ottenere nel contenuto del reattore della fase f) un pH tra 7,5 e 9,0.
- 8) Il metodo secondo la rivendicazione 7 in cui la correzione del pH viene effettuata con acido cloridrico e anidride carbonica.
- 9) Impianto per il trattamento dei liquidi reflui, comprendenti almeno un primo eluato alcalino (B) contenente idrossido di sodio (NaOH) e sodio alluminato (NaA102) ed un secondo eluato acido (A) contenente acido solforico (H2S04) e alluminio solfato (A12(S04)3), provenienti da impianti di trattamento dell'alluminio che comprende almeno un reattore (1) di contenimento di B, almeno un serbatoio (2) di stoccaggio di A e mezzi di derivazione di A da detto serbatoio di stoccaggio a detto reattore, comprendente mezzi di riscaldamento (6) di detto reattore per il riscaldamento controllato di almeno uno tra B e A, detti mezzi di derivazione comprendenti almeno un ugello (10) per la dispersione di A in B all'interno del reattore riscaldato (1) per favorire la reazione di neutralizzazione del contenuto del reattore e la precipitazione di idrossido d'alluminio (A1(0H)3) sul fondo del reattore (1).
- 10) Impianto secondo la rivendicazione 9, comprendente almeno un mezzo di mescolamento associato internamente a detto reattore per la miscelazione di B con A nebulizzato .
- 11) Impianto una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un mezzo di rilevazione di almeno una tra temperatura (9) e pH (8) del contenuto del reattore (1) .
- 12) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni 10-11, comprendente almeno un mezzo di prelievo e/o filtrazione (5) del precipitato dal fondo del reattore (1) ·
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