PT1119408E

PT1119408E - Processo de fabrico de um sorvente, sorvente obtido por esse processo e processo para limpeza de uma corrente de gás quente

Info

Publication number: PT1119408E
Application number: PT99931601T
Authority: PT
Inventors: Joseph Jan Peter Biermann; Nicolaas Voogt
Original assignee: Cdem Holland Bv
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2007-03-30
Also published as: DE69934703D1; NL1009870C2; CA2339985C; ES2280122T3; DE69934703T2; CN1193823C; CN1312735A; JP4082866B2; WO2000009256A1; PL345884A1; ZA200100946B; JP2002522216A; BR9913033A; AU4804899A; ATE350153T1; EP1119408B1; DK1119408T3; PL208066B1; MXPA01001581A; EP1119408A1

Description

ΕΡ 1 119 408 /PT DESCRIÇÃO "Processo de fabrico de um sorvente, sorvente obtido por esse processo e processo para limpeza de uma corrente de gás quente" O invento refere-se à utilização de um produto fabricado a partir de um material de base compreendendo cálcio e caulino, tal como os resíduos libertados durante a produção de papel e durante o processamento de resíduos de papel para reutilização. A partir de WO 96/06057 é conhecido que o material de base é tratado termicamente num leito fluidizado, acima do qual existe uma altura livre, em que o leito fluidizado é operado a uma temperatura entre 720 e 850°C, e a temperatura na altura livre é mantida a 850°C ou abaixo, pelo que o material de base se converte numa substância que compreende substancialmente metacaulino.

De acordo com o invento é proposta a utilização desta substância como sorvente para a remoção de metal a partir de uma corrente de gás quente. Dentro do âmbito do invento, uma corrente de gás quente é entendida como uma corrente gasosa em que os metais ou compostos de metal a serem removidos estão presentes como vapor.

Surpreendentemente, foi mostrado que em contraste com misturas de sorventes conhecidas, que são individual e substancialmente dirigidas para a remoção de alguns metais, tais como caulino e hidróxido de cálcio, o sorvente obtido de acordo com o invento não apenas remove eficazmente metais tais como, por exemplo, chumbo, cádmio, e chumbo na presença de cádmio, mas também é eficaz na remoção de cádmio na presença de chumbo. Como já é sabido, a presença de mais de um metal numa corrente de gás a ser limpa, geralmente tem um efeito negativo sobre a eficiência de remoção do metal de um sorvente da arte anterior dirigido a um destes metais. Este não é o caso com o sorvente que é utilizado de acordo com o invento. Além disso, mostrou-se que o produto que é utilizado de acordo com o invento é substancialmente funcional devido à sua ligação via um mecanismo de sorção reactiva em vez da remoção de acordo com o menos desejável mecanismo de difusão 2

ΕΡ 1 119 408 /PT de poro. Em contraste com as misturas conhecidas de caulino ou hidróxido de cálcio que actuam como sorvente, o produto que é utilizado de acordo com o invento também parece ser eficaz quando estão presentes na corrente de gás componentes que compreendem cloro.

Os resultados do invento podem ser conseguidos de modo particularmente eficaz se a temperatura da altura livre é mantida a 800°C ou menos. É especialmente desejável que a temperatura da altura livre seja mantida abaixo da temperatura do leito fluidizado. É com vantagem que juntamente com o material de base são introduzidos no leito fluidizado grãos de areia com um diâmetro na gama de 0,5-2,0 mm. Os grãos de areia são capazes de promover a transferência de calor, permitindo um rápido e correcto ajuste de temperatura no leito fluidizado e na altura livre. Além disso, estes grãos de areia podem desempenhar um papel de suporte na obtenção de partículas de sorvente possuindo um diâmetro de pelo menos 0,5 mm devido ao facto do núcleo das referidas partículas estarem providos de um grão de areia. Estas partículas relativamente pesadas são formadas no processo do leito fluidizado como um sub-produto do verdadeiro sorvente em pó, mas são adequadas para utilização como sorvente em aplicações muito simples de limpeza de gás. Tais partículas pesadas podem ser introduzidas muito facilmente numa corrente de gás e removidas de novo após utilização, sem a necessidade de dispositivos complexos de introdução e remoção. O produto que é aplicado como sorvente de acordo com o invento é, num aspecto adicional do invento, preferivelmente formado de tal modo que pelo menos 80% das partículas possuem um diâmetro de pelo menos 2 pm. Este é um diâmetro suficientemente grande para permitir que o sorvente em pó, após ter sido utilizado para a remoção de metal da corrente de gás, seja removido da corrente de gás por meio de técnicas padrão de recolha de poeira, de modo que os custos podem ser mantidos baixos.

Preferivelmente, o sorvente de acordo com o invento compreende pelo menos cerca de 20% em peso de metacaulino. Na 3

ΕΡ 1 119 408 /PT opinião dos inventores, este componente promove a qualidade de sorção reactiva do sorvente de acordo com o invento.

Característico do sorvente em pó de acordo com o invento é que indistintamente presente em cada partícula que compreende metacaulino há também compostos que compreendem cálcio à escala micrónica. Isto foi mostrado medindo com um microscópio electrónico equipado com análise de raios-X (EDX), através do qual cálcio, alumínio e silício podem ser analisados. Esta medição mostrou que na partícula que compreende metacaulino não se podem diferenciar as áreas dos compostos de cálcio e de metacaulino. Julga-se que a respeito da actividade este aspecto do sorvente de acordo com o invento o distingue dos sorventes conhecidos pelo aprisionamento simultâneo de diferentes metais a partir de uma corrente de gás quente, na presença ou na ausência de aniões tais como cloreto, de forma que é proporcionada uma boa eficiência de remoção para todos estes metais.

Os compostos que compreendem cálcio, em particular carbonato de cálcio e hidróxido de cálcio possuem a vantagem de, quando o sorvente é utilizado a elevadas temperaturas de gás (por exemplo cerca de 1000°C), a decomposição dos referidos compostos de cálcio provoca a desintegração das partículas de sorvente, com o resultado da eficiência de remoção de metal pelo sorvente poder ser aumentada. Além disso mostrou-se que o sorvente de acordo com o invento possui propriedades de cementação que são retidas mesmo após utilização, enquanto além disso as propriedades de lixiviação do sorvente após aplicação são particularmente favoráveis, de modo que a reutilização no negócio da construção parece possível.

As notáveis propriedades do sorvente de acordo com o invento tornam-se ainda mais evidentes quando o sorvente é utilizado para a limpeza de uma corrente de gás em geral. O sorvente é então especialmente adequado para a, pelo menos, remoção parcial de SOx da corrente de gás e também para a, pelo menos, remoção parcial de dioxinas da corrente de gás. Como anteriormente mencionado, o sorvente também é eficaz na remoção de aniões. 4

ΕΡ 1 119 408 /PT Ο invento será agora adicionalmente elucidado com referência a algumas concretizações exemplares, em que o sorvente de acordo com o invento é utilizado e um sorvente numa composição de acordo com a arte anterior.

Exemplo 1 Vários metais pesados e combinações de metais pesados compreendidos numa corrente de gás são sujeitos a um processo de limpeza utilizando os sorventes seguintes: caulino isolado, hidróxido de cálcio isolado, caulino em combinação com hidróxido de cálcio, e o sorvente de acordo com o invento. Os vários sorventes exibiram a actividade seguinte.

Tabela A

Sorvente Caulino Ca(OH)2 isolado i; isolado Caulino e Ca(OH)2 Sorvente do invento Metal Chumbo isolado boa j fraca boa boa Cádmio isolado fraca boa boa boa Chumbo na presença de cádmio * ii * boa boa Cádmio na presença de chumbo fraca * moderada boa * = não medido

Foi ainda mostrado que, em contraste com o sorvente da arte anterior, o sorvente de acordo com o invento exibe sobre todos os metais o chamado mecanismo de sorção reactiva, que tem um efeito favorável sobre as propriedades de lixiviação. Os resultados de sorção mostrados na Tabela anterior foram repetidos, em que o gás também continha compostos que compreendem cloro. Mesmo sob estas condições, o sorvente de acordo com o invento pareceu estar ainda activo.

Exemplo 2 O sorvente de acordo com o invento é aplicado para a remoção de aniões a partir de uma corrente de gás, tais como aniões a partir dos quais se podem formar SOx. A corrente de gás compreendia 4000 mg de SOx (calculado como SO2) per Nm3 de gás residual. A esta corrente de gás juntaram-se 90 g/Nm3 de sorvente de acordo com o invento. Após sorção do SOx, a concentração de SOx nos gases residuais limpos era inferior a 10 mg per Nm3 de gás residual. Assim, a eficiência da remoção 5

ΕΡ 1 119 408 /PT é superior a 99%. O sorvente carregado com SOx mostra ser mais resistente à lixiviação deste composto do que outros meios. Na seguinte Tabela B, mostram-se os resultados para comparar a capacidade de lixiviação de sulfato quando se utiliza o sorvente de acordo com o invento e quando se utiliza cimento Portland (OPC). Para este fim, cinzas leves contendo enxofre são adicionadas a um sorvente carregado de SOx de acordo com o invento, após o que é medida a capacidade de lixiviação do sulfato. Como comparação, uma quantidade similar de cinzas leves contendo enxofre é adicionada a uma amostra de cimento Portland comercialmente disponível. A seguir, num prato rotativo, junta-se água a ambas amostras para obter peletes húmidos que se deixam endurecer durante 7 ou 28 dias, respectivamente. Deste modo, foram obtidos os seguintes resultados de capacidade de lixiviação de sulfato.

Tabela B

Agente ligante OPC 70% sorvente, 30% OPC Tempo de repouso ;! 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias Lixiviação de sulfato (mg/kg) ;! 2240 1100 670 660

Exemplo 3 O sorvente de acordo com o invento é também utilizado para reter dioxinas a partir de uma corrente de gás. Para este fim, uma corrente de gás é contactada com o sorvente de acordo com o invento numa concentração de 90 g/Nm3. O gás é contactado com o sorvente durante menos de 10 segundos, após o que o sorvente é separado da corrente de gás por meio de um filtro de saco. A concentração de dioxina a ser introduzida era de 1,909 ng/Nm3. Destes, 1, 863 ng/Nm3 (ou seja, mais de 97%) foram retidos pelo sorvente, recolhidos no filtro de saco. Estavam presentes 0,037 ng/Nm3 (aproximadamente 2%) em partículas do sorvente encontradas após o filtro de poeiras, e 0,009 ng/Nm3 (ou seja, menos de 0,5%) não foram retidos pelo sorvente e estavam ainda presentes na corrente de gás.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 119 408 /PT 1/1 REIVINDICAÇÕES 1. Utilização de um produto fabricado a partir de um material de base que compreende cálcio e caulino tal como papel ou outros resíduos libertados durante a produção de papel e durante o processamento de resíduos de papel para reutilização, em que o material de base é tratado termicamente num leito fluidizado acima do qual existe uma altura livre, em que o leito fluidizado é operado a uma temperatura entre 720 e 850°C, e a temperatura na altura livre é mantida a 850°C ou menos, pelo que o material de base se converte numa substância que compreende substancialmente metacaulino, caracterizada por a referida substância ser aplicada como sorvente para a remoção de metal a partir de uma corrente de gás quente.
2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a temperatura da altura livre ser mantida a 800°C ou menos.
3. Utilização de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por a temperatura da altura livre ser mantida abaixo da temperatura do leito fluidizado.
4. Utilização de acordo com qualquer das reivindicações 1-3, caracterizada por, juntamente com o material de base, serem introduzidos no leito fluidizado grãos de areia com um diâmetro na gama de 0,5-2,0 mm. Lisboa