PT1467825E - Processo para tornar inertes resíduos minerais - Google Patents
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Description
1
DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA TORNAR INERTES RESÍDUOS MINERAIS" A presente invenção refere-se a um processo para tornar inertes resíduos minerais. Mais particularmente, refere-se a um processo para tornar inertes resíduos de trituração de automóveis.
Por tornar inerte um resíduo, entende-se um tratamento, no final do qual as substâncias tóxicas que contém são aí imobilizadas e já não apresentam riscos de contaminação do ambiente.
As quantidades, continuamente crescentes, de veículos automóveis fora de uso (V.F.U.) colocam problemas sérios para a eliminação de resíduos que daí resultam.
As legislações nacionais impõem taxas de recuperação e de reciclagem elevadas das matérias constitutivas dos veículos automóveis. A fim de satisfazer estas exigências, é prática corrente os automóveis serem triturados, a fim de permitir a separação e a recuperação dos metais, principalmente ferrosos. Os resíduos que subsistem após esta recuperação, denominados comummente resíduos de trituração de automóveis ("RTA"), representam ainda, todavia, cerca de 25% do peso do veículo original. Estes resíduos compreendem substâncias orgânicas, frequentemente tóxicas, e metais pesados. Estas substâncias tóxicas são susceptíveis de contaminar o ambiente, em particular por lixiviação, se não forem suficientemente imobilizadas no resíduo. 2
Existem diferentes testes normalizados aos quais deve satisfazer qualquer resíduo, com vista à sua valorização ou mesmo à sua eliminação.
Os resíduos de trituração de automóveis não satisfazem geralmente a estes testes. Em particular, as quantidades de crómio "VI" e de chumbo detectáveis nos lixiviados ultrapassam bastante as normas impostas. Estes resíduos devem, portanto, sofrer um tratamento prévio para se tornarem inertes.
Um processo conhecido para tornar inertes os resíduos de trituração de automóveis consiste em submetê-los a um tratamento térmico de vitrificação, efectuado a alta temperatura, da ordem dos 1300°C.
Este processo conhecido apresenta, no entanto, a desvantagem de provocar a volatilização de uma parte considerável dos metais pesados contidos no resíduo tratado. É desde logo necessário purificar os fumos provenientes do referido tratamento.
Por outro lado, as temperaturas elevadas utilizadas neste tratamento conhecido implicam um consumo de energia considerável. 0 documento WO 92/16262 descreve um processo para tornar inerte o chumbo nos resíduos sólidos secos sob a forma de partículas, segundo o qual é posto em contacto ácido fosfórico com os resíduos secos sólidos. Este processo aparenta fornecer resíduos não suficientemente inertes. A invenção visa remediar os inconvenientes acima citados, fornecendo um processo simples e económico para tornar 3 inertes resíduos de trituração de automóveis, que torne estes resíduos inofensivos, a fim de permitir a sua valorização ou a sua eliminação.
Por consequência, a invenção refere-se a um processo para tornar inertes resíduos minerais, compreendendo resíduos de trituração de automóveis, segundo o qual os resíduos minerais são adicionados de água, de maneira a formar uma pasta, a pasta é misturada com ácido fosfórico, e a mistura resultante é submetida a uma calcinação.
De acordo com a invenção, os resíduos minerais compreendem resíduos de trituração de automóveis. Em geral compreendem mais de 35% em peso dos mesmos. Frequentemente, compreendem mais de 50% daqueles. Podem também compreender resíduos de electrodomésticos, tais como frigoríficos, fogões, igualmente triturados. Finalmente, os resíduos minerais podem compreender resíduos provenientes de diversas recolhas, por exemplo, provenientes da demolição de imóveis.
Os resíduos minerais submetidos ao tratamento de acordo com a invenção são compostos por fragmentos, de granulometria em geral inferior a 5 mm. Todavia, alguns fragmentos de tipo fibroso têm um comprimento que atinge, por vezes, 10 mm. A granulometria média é inferior a 5 mm.
Num modo de execução vantajoso do processo de acordo com a invenção, os resíduos minerais são triturados de tal maneira que a sua granulometria média seja inferior a 2 mm, estando de preferência compreendida entre 0,5 e 1,5 mm.
Os fragmentos são muito heterogéneos: fragmentos metálicos, fragmentos de vidro, de plástico, de madeira, de têxteis, 4 etc., tudo mergulhado numa massa indistinta que contém hidrocarbonetos. 0 teor de hidrocarbonetos dos resíduos minerais está, na maior parte das vezes, compreendido entre 10 e 20% em peso. A densidade aparente do resíduo é habitualmente inferior a 1. O teor de água do resíduo, avaliado por volumetria Karl Fischer, está geralmente compreendido entre 3 e 5%.
Os resíduos minerais submetidos à operação, de acordo com a invenção, que os torna inertes, contêm pouco carbonato de cálcio. Este teor é geralmente inferior a 6% em peso.
Frequentemente, o teor de carbonato de cálcio dos resíduos minerais é inferior a 4%. Prefere-se, no entanto, que ultrapasse 1%.
Os resíduos minerais submetidos ao processo de acordo com a invenção contêm metais pesados. Designam-se por metais pesados os metais cuja massa específica é pelo menos igual a 5 g/cm^, assim como o berílio, o arsénio, o selénio, o antimónio, de acordo com a definição geralmente admitida (Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes; vol. I, CRC Press Inc, 1987; pág. 2).
De acordo com a invenção, os resíduos minerais são adicionados de água para os converter numa pasta. A palavra pasta é entendida aqui no sentido reológico, que designa um líquido viscoso. A quantidade de água a adicionar depende do teor de água inicial do resíduo. É vantajoso adicionar uma quantidade de água tal que a pasta obtida contenha entre 20 e 50% em peso de água, o que, na maior parte dos casos, corresponde a uma adição de 15 a 47% em peso de agua. 5 A pasta obtida é, em seguida, misturada com ácido fosfórico. São convenientes quantidades de ácido fosfórico compreendidas entre 5 e 20% em peso de resíduos minerais a tratar. É preferível, no entanto, que esta quantidade seja superior a 7%. Vantajosamente, não ultrapassa 15%. As adições de água e de ácido fosfórico são feitas sob agitação. Pode ser utilizada qualquer técnica de agitação e de mistura. Dão bons resultados misturadores tipo relha de arado ou a utilização de parafusos sem fim. A mistura resultante é submetida a uma calcinação. A calcinação é realizada a uma temperatura superior a 500°C, durante um período suficiente, a fim de que as matérias orgânicas estejam correctamente destruídas. De maneira vantajosa, a temperatura de calcinação permanece inferior a 1000°C, para evitar a volatilização dos metais pesados.
De acordo com uma primeira variante preferida do processo de acordo com a invenção, a temperatura de calcinação está compreendida entre 630 e 680°C. Esta variante de execução fornece um resíduo tratado, que conserva uma textura pulverulenta.
De acordo com uma segunda variante preferida do processo de acordo com a invenção, a temperatura de calcinação está compreendida entre 730 e 780°C. Nesta variante, a textura do resíduo é mais maciça, mas permanece quebradiça.
De acordo com uma terceira variante preferida do processo de acordo com a invenção, a temperatura de calcinação está compreendida entre 830 e 900°C. De acordo com esta variante, obtém-se um resíduo tratado parcialmente vitrificado, que apresenta uma boa resistência mecânica. 6
Em certos casos e para certas aplicações, pode-se revelar útil adicionar um ligante hidráulico ao resíduo tratado e, se for o caso, água, para provocar a presa do ligante. 0 produto final obtido pode então ter propriedades mecânicas notáveis.
Observou-se, de maneira muito surpreendente, que os resíduos minerais compreendendo resíduos de trituração de automóveis, apesar do seu fraco teor de carbonato de cálcio, dão lugar, aquando da calcinação, à formação de pirofosfato de cálcio. Sem querer estar vinculado a uma explicação teórica, o inventor pensa que este pirofosfato de cálcio é um agente de captura de metais pesados.
Os exemplos cuja descrição se segue vão realçar o interesse da invenção.
Primeira série de ensaios
Nesta série de ensaios, operou-se a partir de resíduos de trituração denominados “pesados". São os resíduos recolhidos directamente a jusante da trituração.
Exemplo 1 (não de acordo com a invenção)
Trataram-se resíduos minerais tendo a seguinte composição:
Elemento % em peso Cd 0,0026 Cr 0,06 Cu 0,54 Fe 10,3 Ni 0,11 Pb 0, 73 7
Zn 00 1—1 CaC03 3,1
Os resíduos minerais foram misturados com 20% de água, por meio de um parafuso sem fim, à temperatura ambiente, e depois foram calcinados 2 horas a 620°C, a partir do forno frio, sob ar com circulação forçada. O produto resultante foi submetido ao teste de tripla lixiviação, descrito na norma francesa NFX 31-210. O protocolo do ensaio consiste em triturar a matéria, de maneira a poder-se fazê-la passar através de uma peneira de 4 mm. Esta matéria triturada é submetida a uma tripla lixiviação com água desmineralizada, numa relação líquido/-sólido igual a 10, sob agitação constante. A seguir a cada lixiviação mede-se o teor de metais pesados do liquido de lavagem do pó submetido ao teste.
Os resultados obtidos foram os seguintes:
Ia lixiviação 2a lixiviação 3a lixiviação pH Cr VI (mg/L) Pb (mg/L) pH Cr VI (mg/L) Pb (mg/L) pH Cr VI (mg/L) Pb (mg/L) 11,6 3,9 16 11,2 1,0 <0,03 11,0 1, 7 <0,03
Exemplo 2 (de acordo com a invenção)
Procede-se como no exemplo anterior, excepto pelo facto de 10% de ter sido misturado ao resíduo ácido fosfórico, igualmente por meio de um parafuso sem fim, antes da sua calcinação.
Os resultados do teste de lixiviação foram os seguintes: 1 a lixiviação 2a lixiviação 3 a lixiviação pH Cr VI (mg/L) Pb (mg/L) pH Cr VI (mg/L) Pb (mg/L) PH Cr VI (mg/L) Pb (mg/L) 9,3 0,08 <0,03 10, 1 <0,002 <0, 03 9, 9 <0,002 <0,03
Segunda série de ensaios
Nesta série de ensaios operou-se a partir de resíduos de trituração denominados "leves". Estes resíduos são recolhidos indirectamente sob a forma de "poeiras" emitidas para a atmosfera, durante a trituração.
Exemplo 3 (de acordo com a invenção)
Procedeu-se como no exemplo anterior, excepto pelo facto de a calcinação ter sido realizada a 875°C e de a composição inicial do resíduo a tratar ser a seguinte:
Elemento % em peso Cd 0,003 Cr 0, 065 Cu 0, 47 Fe (não medido) Ni 0, 07 Pb 1, 41 Zn 2,2
Os resultados do teste de lixiviação foram os seguintes:
Ia lixiviação 2a lixiviação 3a lixiviação 9 pH Cr VI Pb pH Cr VI Pb pH Cr VI Pb (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 11,3 <0,002 <0,03 10,8 <0,002 <0,03 10,9 <0,002 <0,03
Estes exemplos ilustram o efeito surpreendente de tornar inerte o material obtido pelo processo de acordo com a invenção, apesar do muito fraco teor de carbonato de cálcio do resíduo mineral.
Lisboa, 19 de Fevereiro de 2009
Claims (7)
1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para tornar inertes resíduos minerais que compreendem resíduos da trituração de automóveis, segundo o qual os resíduos são tornados inertes por meio de ácido fosfórico, caracterizado por os resíduos minerais serem adicionados de água, de maneira a formarem uma pasta, por a pasta ser misturada com o ácido fosfórico e a mistura resultante ser submetida a uma calcinação.
2. Processo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a granulometria média dos resíduos minerais estar compreendida entre 0,5 e 1,5 mm.
3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a quantidade de ácido fosfórico misturada estar compreendida entre 5 e 20%.
4. Processo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a quantidade de ácido fosfórico misturada estar compreendida entre 7 e 15%.
5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a calcinação ser efectuada a uma temperatura compreendida entre 630 e 680 °C.
6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a calcinação ser efectuada a uma temperatura compreendida entre 730 e 780°C. 2 2 1 a uma
7. Processo de acordo com qualquer das reivindicaçõe 4, caracterizado por a calcinação ser efectuada temperatura compreendida entre 830 e 900°C. Lisboa, 19 de Fevereiro de 2009
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