PT709126E

PT709126E - Processo continuo para a colheita e precipitacao simultaneas de mercurio em gases que o contem

Info

Publication number: PT709126E
Application number: PT95500126T
Authority: PT
Inventors: Fernando Sitges Menendez; Francisco Alvarez Tamargo; Francisco Tamargo Garcia; Matias Rodriguez Valcarcel; Covadonga Muruzabal Sitges
Original assignee: Asturiana De Zinc Sa
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 2001-11-30
Also published as: BR9504558A; AU3287795A; ES2098181B1; KR960013435A; AU695035B2; KR100300815B1; RU2128237C1; JPH0925523A; NO954140D0; ATE201608T1; EP0709126A1; GR3036471T3; CN1125775A; NO954140L; ES2098181A1; EP0709126B1; DE69521100T2; PE15296A1; CN1044725C; DK0709126T3

Description

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DESCRIÇÃO “PROCESSO CONTINUO PARA A COLHEITA E PRECIPITAÇÃO SIMULTÂNEAS DE MERCÚRIO EM GASES QUE O CONTÊM” A presente invenção refere-se genericamente a um processo para separar mercúrio de gases que o contêm e, mais especificamente, a um processo contínuo para a recolha e precipitação simultâneas, num único passo, do mercúrio gasoso contido nesses gases.

Existem muitos processos em que gases que contêm mercúrio são expelidos, não apenas nas fábricas de produção de mercúrio, mas também noutros processos, tais como a obtenção de cloro por meio do processo alcalino, em processos de calcinação, aglutinação e recuperação de metal de sucata e em instalações onde minerais sulfurados são cozidos para fabricar SO2 e H2SO4 ou para a recuperação de metais tais como o chumbo, o cobre, o zinco, etc.

Os gases com um elevado conteúdo de mercúrio são tratados para a sua purificação, seja a seco: decantadores, precipitadores electrostáticos, etc, seja em húmido: lavagem e arrefecimento, electrofiltros húmidos, etc, mas apesar dessas medidas o gás, devido à elevada pressão do vapor do mercúrio, pode conter quantidades significativas de mercúrio, por exemplo, um gás arrefecido até 30° C pode conter até 30 mg/m 3N.

Tanto por razões ambientais, se os gases são enviados para a atmosfera, como para impedir a contaminação dos produtos fabricados com a utilização desses gases, é necessário efectuar uma purificação rigorosa a fim de trazer o conteúdo de mercúrio até abaixo de 0,05 mg/m 3N. O estado da técnica inclui 0 conhecimento de um certo número de métodos usados para depurar os referidos gases.

Assim a patente alemã 1.075.953 descreve a utilização, até ao fim, de filtros com materiais sólidos, como seja 0 carvão. A patente espanhola 451.533 utiliza o método húmido para lavar utilizando determinadas soluções, finalidade para a qual é utilizado um processo de duas fases, uma para recolher o mercúrio através de lavagem com uma solução aquosa numa torre, de um complexo de mercúrio complexo e outra fase, em que parte do líquido da torre é extraída, de modo a regenerá-lo por meio de oxidação e precipitação de parte do mercúrio.

As patentes espanholas 411.067, 556.731 e 9000643 reivindicam um processo de purificação de gases de queima por sopro, em que o mercúrio é oxidado com o próprio SO2 contido no gás.

Além disso a patente 9000643 reivindica que o referido processo seja efectuado em duas fases, por meio da utilização de duas torres de lavagem, com uma solução aquosa que contém tiocianatos e carvão activo, com um electrofiltro húmido entre eles.

Os processos da técnica anterior, descrita com referência às patentes espanholas números 411.067, 556.731 e 9000643, apenas são aplicáveis a gases que contenham S02. A presente invenção proporciona um novo processo para a recolha e recuperação do mercúrio contido nos gases de combustão, gases de combustão por sopro e outros gases que contêm mercúrio no estado gasosos, através da precipitação directa do mercúrio sob a forma de sulfeto de mercúrio. O processo da invenção tem apenas uma fase e tem lugar em apenas uma torre, consistindo o processo em fazer passar o gás que contém mercúrio através de uma torre de lavagem onde sulfeto de hidrogénio (gás) é injectado continua ou intermitentemente, ao mesmo tempo que é lavado com uma solução que contém um complexo de mercúrio (II) estável em meio ácido como seja [LtHg]2" ou [(SCN^Hg]2' sem necessitar da utilização de um oxidante adicional.

Por essa razão e de acordo com as declarações acima, a invenção proporciona um processo para separar o Hg dos gases que o contêm, o qual compreende porem-se os referidos gases em contacto, numa única torre de lavagem, com uma solução que contém carbono activo em suspensão, caracterizado por a recolha e precipitação do Hg como sulfeto de mercúrio e a regeneração do complexo de Hg (II) ter lugar simultaneamente, por meio da injecção de H 2S gasoso na referida torre de lavagem.

Convenientemente, a temperatura do gás à entrada da torre não deve ser superior a 50° C.

De acordo com a invenção a recolha e precipitação do mercúrio tem lugar de acordo com um certo número de reacções em que são formados compostos de mercúrio, que são imediatamente oxidados e precipitados sob a forma de sulfeto de mercúrio. Essas reacções podem ser resumidas como segue.

Hg° + [l4Hg]H2 -> I2 Hg2 + 2HI [1 ] I2Hg2 + 2HI + H2S -> [I4Hg]H2 + HgS + H2 [2]

Hg° + [I4Hg]H2 + H2S -> [I4Hg]H2 + HgS + H2 [3]

No caso de se utilizar tiocianato como anião de complexação as reacções serão as mesmas substituindo-se ο I por SCN.

Como pode ser observado na reacção acima, a concentração do complexo de mercúrio mantém-se inalterada se a injecção de sulfeto de hidrogénio for efectuada de uma maneira controlada, devido ao que não é necessário extrair o líquido da torre para o regenerar, como o estado da técnica exigia até agora. A adição de sulfeto de hidrogénio é fácil de controlar dado que é suficiente analisar o Hg (II) presente na solução e mantê-lo numa concentração previamente fixada.

Se for usado o anião de iodo como agente de complexação, a concentração do Hg (II) deve então ser mantida entre 0,3 e 1,0 g/1 enquanto que deve ser mantida entre 3 e 10 g/1 se for usado o anião de tiocianato como agente de complexação. É possível trabalhar com maiores concentrações de Hg (II) mas isso não é aconselhável, tanto do ponto de vista financeiro, dado que seria necessária uma concentração maior de anião de complexação, como do ponto de vista prático, dado que o gás purificado pode ser 4 contaminado se a solução de lavagem com um conteúdo elevado de mercúrio for extraída. A concentração do anião de complexação deve ser superior à quantidade estequiométrica para formar o complexo de mercúrio (II) de modo a evitar que os compostos intermédios de mercúrio se tomem estáveis. A solução de lavagem deve ser ligeiramente ácida e, como a acidez não é modificada durante o processo, é suficiente adicionar 2 g/1 de H2SO4 quando se prepara inicialmente a solução de lavagem.

Apesar disso, 0 uso de uma concentração de ácido superior não diminui a eficiência do sistema.

Nalguns casos, quando o conteúdo de mercúrio no gás seja elevado a reacção de dismutação: I2Hg2+ 2HI -> [l4Hg]H2 + Hg° I [4] pode ser mais rápida do que a reacção de oxidação e precipitação [2]. O carbono activo que adsorve o Hg e facilita a sua oxidação e precipitação pode ser usado para impedir o Hg de escapar. O processo da invenção é caracterizado pela sua simplicidade, uma vez que todo o processo tem lugar num único sítio, utilizando uma única torre de lavagem. A fim de ilustrar a invenção em mais pormenor, faz-se referência agora ao desenho junto, o qual apresenta um esquema de execução do processo de acordo com a invenção.

Como se mostra na figura 1, a torre possui uma abertura de entrada para gases que contêm mercúrio (1), um injector de H2S (gás) (2), um tanque que contém a solução de lavagem (3) munido de uma abertura de saída de purga (4) para extrair sólidos que contêm mercúrio e uma abertura de entrada (5), através da qual são introduzidos os reagentes. O líquido é impelido por meio da utilização da bomba (6) através do tubo (7) munido de uma válvula de amostragem (8), em direcção ao dispositivo (9) que fornece água ao interior (10) do tanque. O gás que atravessa a torre passa através de um separador vertical (11) e sai já purificado do mercúrio, através da conduta (12). O processo da invenção apresenta claras vantagens sobre os processos do estado actual da técnica, vantagens de entre as quais podem ser destacadas as seguintes; O processo tem lugar numa só fase e apenas necessita de um torre de lavagem. A patente espanhola 9000643 reivindica o uso de duas torres de lavagem e de um electrofiltro colocado entre as duas torres. Não é necessário purificar os gases para conterem SO2 a fim de oxidarem mercúrio elementar, conforme descrito nas patentes espanholas 411.067, 556.731 e 9000643. Devido a isso, a presente invenção é aplicável, não apenas a gases resultantes da queima por sopro de minerais sulfurados, mas também a outro tipo de gases contendo mercúrio. Não são necessárias, nem uma segunda fase para regenerar a solução, nem a utilização de um agente oxidante adicional conforme é reivindicado na patente espanhola 451.533. A injecção de H2S (gás) na própria torre de lavagem é a chave do processo de acordo com a invenção, dado que a sua adição Não modifica o volume do líquido de lavagem uma vez que este é injectado num estado gasoso. Não modifica a concentração de iões da solução dado que os precipitados de enxofre que formam o sulfeto de mercúrio (II) e 0 hidrogénio fornecido são compensados pelos libertados pela oxidação do mercúrio elementar e a acidez mantém-se por isso constante.

Não modifica a concentração do complexo de mercúrio (II) como pode ser observado na reacção [3].

Em consequência disso não é necessário extrair líquido da torre para o regenerar, Cuinunne reivindicado na patente espanhola 451.533. Não é necessário purgar os sólidos que contêm o mercúrio precipitado e para compensar as perdas mecânicas e de reacção. O H2S (gás) é o único produto consumido na reacção e em quantidades muito pequenas, 0,17 kg de H2S por kg de Hg purificado. A seguir será descrito o processo da invenção com referência ao exemplo seguinte, o qual deve ser considerado como meramente ilustrativo no que se refere ao âmbito da invenção e sob nenhumas circunstâncias deve ser interpretado como de forma alguma limitador da invenção.

Exemplo 1

Uma corrente de N2 saturado em Hg a 20° C (15 mg Hg /m3N) mantendo um ritmo de fluxo de 30 1/h, juntamente com 7 1/h de outra corrente de N2 contendo 9 ppm de H2S, foi feita fluir através de um vaso de lavagem que continha uma solução de 0,5 g/1 de Hg (II), 3 g/1 de Γ e 5 g/1 de H2SO4. Estas condições foram mantidas durante 120 horas, 0 gás saído foi analisado e a concentração foi, em todos os momentos inferior a 0,05 mg/m3 N.

Exemplo 2

Numa torre como a mostrada na figura 1 foram tratados 50.000 m3N/h vindos de um fomo de mistura de queima por sopro, contendo 7% de S02 e um conteúdo de Hg° de 25 mg/m3. O gás entrou na torre a uma temperatura de 30° C. A injecção de H2S foi de 140 1 N/h. A solução de lavagem continha 8 g/1 de Hg(II) 13 g/1 de SCN" 10 g/1 de H2SC>4 e 2 g/1 de carvão activo. O gás purificado na abertura de saída da torre continha n 4 0,03 mg de Hg /m N. Este gás foi usado para fabricar ácido sulfurico e o conteúdo de mercúrio no ácido era inferior a 05 ppm.

Dra. Maria Silvina Ferreira

Agente Oficial de Pr orViode Industrial R. Castilho. 50 *5!· 1259 - 153 LISBOA Telefs. 213 851339 - 2138150 50

2 4AG0. 2001

Lisboa,

Claims

Lisboa, 2 * AM· 2001

REIVINDICAÇÕES 1. Processo contínuo para a recolha e precipitação simultâneas de mercúrio gasoso a partir de gases que o contêm, lavagem dos referidos gases numa única torre de lavagem wm uma soiução que contém um complexo de Hg (II) estável em meio ácido e que opcionalmente contém carvão activo numa suspensão, caracterizado por a recolha e precipitação do Hg como sulfeto de mercúrio e a regeneração do complexo de Hg (II) ter lugar simultaneamente e numa fase apenas, por meio da injecção de sulfeto de hidrogénio gasoso na referida torre de lavagem, em que a quantidade de sulfeto de hidrogénio injectado na torre é a estequiométrica correspondente à quantidade de mercúrio presente no gás.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade de sulfeto de hidrogénio injectada ser regulada pela análise do Hg (II) contido na solução de lavagem.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os aniões que formam um complexo com o mercúrio (II) serem, preferivelmente, o anião de tiocianato para formar o complexo [(SCN^Hg]2' ou o anião de iodo para formar o complexo [LjHg]2'.
4. Processo de acordo com as reivindicações 1 e 3 caracterizado por a quantidade de mercúrio na solução ser de pelo menos 3,0 g/1 sempre que seja usado o anião de tiocianato como agente de quelação do mercúrio (II).
5. Processo de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizado por a quantidade de mercúrio na solução ser de pelo menos 0,3 g/1 sempre que seja usado o anião de iodo como agente de quelação do mercúrio (II).
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a concentração do anião que forma o complexo com o mercúrio (II) ser maior do que a quantidade estequiométrica necessária para formar o complexo.. Dra. Maria Silvina Ferreira Agente Oficial de Fr lide Industrial R. Castilho, 50 -5! · LoO- 163 LISBOA, Telefs. 213 851339 - 213815050