PT86718B

PT86718B - Processo para a remocao de metais pesados de solos

Info

Publication number: PT86718B
Application number: PT8671888A
Authority: PT
Inventors: Claus Barckmann; Gunter Piske; Peter Wallbank
Original assignee: Sonnenschein Accumulatoren
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1988-02-08
Publication date: 1992-04-30
Also published as: EP0278282A2; DE3703922A1; PT86718A; EP0278282A3

Description

PRQCE550 PARA A REMOÇÃO DE METAIS PESADOS DE SOLOS

A presente invenção refere-se a um processo de acordo com a parte de definição da reivindicação 1

Até agora, os solos referidos, carregados ou contaminados com metais pesados, eram frequentemente armazenados em depósitos, o que era muito dispendioso e não tornava possível uma eliminação definitiva. Ou então eram usados em obras de arquitectura paisagística ou mesmo na agricultura, o que era perigoso para a saude, devido a uma descontaminação insuficiente, e muito dispendioso.

Em ligação com o tratamento de lamas de decantação è conhecido, por exemplo do pedido de patente europeu 62100349, ou de I5WW Karlsruhe, tomo 50, 1986, página 237, Muller G., o tratamento de soluçoes acidas de metais pesados, com o ácido sulfídrico como agente de precipitação. Mas isso conduz não só a cheiros incómodos pouco suportáveis, como também o rendimento é muito mau, visto que os flocos resultantes que ficam muito fácilmente em suspensão muito dificilmente podem ser

separados do líquido. Parece portanto não ser conveniente para uma utilização técnica em grande escala.

É além disso conhecida a precipitação de solventes por meio de agentes neutros ou básicos de precipitação# Mas isso não é possível no caso dos solventes ácidos de acordo com a parte de definição da reivindicação 1, estando uma neutralização prévia ligada com uma grande despesa e problemas técnicos adicionais. Os processos mencionados só sao utilizados portanto em relação com a descontaminação de lamas de decantação; ver tt para isso Metalloberflache, 1973, Tomo 5, Página 157-159, L. Hartinger, Ausfâllen von Blei (Precipitação do chumbo)#

Os processos até agora conhecidos têm outros inconvenientes graves. Assim, a neutralização necessária, em regra com calcáreo, está ligada com o aparecimento de quantidades enormes de escórias calcáreas e com os sais resultantes da neutralização, o que representa um problema de ambiente adicional muito importante#

Um outro inconveniente muito considerável dos processos anteriores consiste no facto de que a solução obtida que fica depois da precipitação dos metais pesados não poderia ser utilizada# Finalmente, devido à pequena fracçao de metal pesado nos compostos de metais pesados precipitados também não seria possível tratar e utilizar economicamente os mesmos. Nos processos conhecidos não se verifica qualquer separação entre o solvente e os metais pesados precipitados, podendo ser separada apenas a água* objecto da presente invenção consiste em proporcionar um processo de acordo com a parte de'descrição da reivindicação 1, aperfeiçoado de modo tal que se faz uma precipitação directa dos metais pesados a partir das soluções ácidas carrega

- 2 das com metais pesados, de modo que é possível uma reutilização do solvente e um reprocessamento dos metais pesados obtidos impedindo em grande medida os resíduos»

Segundo a presente invenção, o problema resolve-se com as características descritas na parte de caracterização da reivindicação 1. Nas reivindicações secundárias descrevem-se outras características de aperfeiçoamento da presente invenção»

Praticamente, o tratamento do solo contendo metais pesados pode fazer-se em instalações de lavagem em contra-corrente com misturas

apropriados,ais como HNO^

+ HC1 + H^SO^, ficando o chumbo e os restantes metais pesados em solução ácida» As fases líquida-sólida resultantes são separadas por decantaçao e lavagem subsequente, uma da outra» A fase sóli da 6 então constituída pelo solo descontaminado e limpo, embora ainda acidificado, e pode, depois da neutralização e da adição de produtos orgânicos de reanimação por meio de materiais húmi dos, ser levado de novo para o terreno restante. Após o tratamen· to propriamente dito, o solo é ainda organicamente morto» processo segundo a presente invenção propriamen te dito utiliza no reprocessamento a fase líquida que fica, que contêm ainda os metais pesados dissolvidos» Realça-se ainda o facto de que □ emprego de agentes de complexação torna possível uma precipitação de compostos complexos dos metais pesados a partir da solução ácida existente e isso com um rendimento elevado e uma separação nítida entre os compostos complexos precipitadas e o líquido mais leve que fica por cima dos mesmos» Sao particularmente apropriados para isso os compostos complexos do grupo dimetilditiocarbamato.

precipitado contendo metais pesados agora resul· tante é separado do líquido por filtração, em especial por meio

de um filtro-prensa. Surpreendentemente obtém-se de novo toda a solução ácida inicialmente usada que, após uma concentração determinada, pode de novo ser usada para o processamento de outros solos contaminados· precipitado contendo metais pesados, lavado com água múltiplas vezes e filtrado no filtro-prensa, pode conter até cerca de 50% de metal pesado, em especial chumbo, sob a forma de compostos inorgânicos dos metais pesados· Esta fracção elevada torna possível, sem problemas, um reprocessamento em oficinas de metalurgia apropriadas. 0 metal pesado assim obtido em especial o chumbo, á então susceptível de ser usado como chumbo em bruto ou chumbo fino.

No desenho anexo está representado um exemplo de realização da presente invenção» As figuras representam:

A fig» 1, um esquema geral da instalação; e

A fig· 2, um aparelho de extracção segundo a fig. 1.

Os numeros de referencia representam aqui, por ordem, as várias fases do processo. Na primeira fase (1) fornece-se, numa das fases de topo, terra contaminada com metal pesado, numa segunda fase (2) fornece-se, na outra fase de topo, um solvente ácido para um recipiente (E), misturando-se os dois entre si por meio de um movimento em sentidos opostos. Neste caso, a terra ainda fortemente contaminada, entra em contacto com o solvente já carregado com metal dissolvido, enquanto que terra já bastante descontaminada entra em contacto, na outra extremidade do extractor, com solvente ainda não carregado. De maneira análoga são atravessados os andares intermédios (ver a fig. 2). Desta maneira consegue-se obter, com um pequeno dispen

- 4 dio de solvente, uma extracção importante do metal pesado, o que significa uma concentração de eluido o mais elevada possível* Este solvente carregado transborda na extremidade da esquerda do aparelho de extracção* Na fase (4) do processo, o solvente á vazado com os metais pesados nele dissolvidos, tais como o chumbo e o cádmio, e atinge uma secção de reacção (R)·

Na fase (5) do processo, a terra ácida descontaminada á sujeita a uma lavagem num aparelho de lavagem (W), fornecendo-se, na fase (6), pela extremidade oposta, água* Este aparelho é construído como o aparelho de extracção (E) e é alimentado na extremidade oposta com água, na fase (6)· Deste modo, a terra acidificada encontra, do lado da entrada com água já fortemente carregada, o solvente e pode carregar ainda mais este de modo que o solvente adquire ainda maior concentração.

Na fase (7) do processo, o solvente recuperado ê levado para um depósito (T)· Na fase (B) do processo, a terra neutralizada que ficou è retirada do aparelho de lavagem (W) e, numa fase (9) do processo, é reprocessada num misturador (M)* 0 reprocessamento da terra agora existente, de facto neutra mas organicamente morta, faz-se então por adição de correctores de solo, tais Como humus, seres orgânicos vivos, cal, etc. Como fase seguinte, a fase (10), faz-se a decantação da terra de novo utilizável.

Descreve-se agora a segunda parte deste processo em duas partes* Na fase (4) do processo, o solvente carregado com ácido, com os metais pesados, como o chumbo e o cádmio, chega à secção de reacção (R), como atrás se descreveu, A esta adiciona-se, na fase (12), um agente de precipitação sob a forma de um agente de complexação, que actua em solução ácida e forma com os metais pesados compostos complexos solideis· No caso presente utilizou-se um agente de complexação do grupo dimetilditio5

carbamato, A fase sólida-líquida daí resultante é levada, na fase (11) do processo, a um aparelho de corte (A), onde assentam as partículas precipitadas sob a acção da gravidade. 0 solvente claro que corre superiormente é levado, na fase (14) do processo, ao depósito de aprovisionamento (T)· A lama contendo os metais pesados depositada é retirada pelo fundo do aparelho de corte (A) e mais concentrada num filtro (F). No filtro (F) forma-se um bolo de filtragem contendo metais pesados, em especial chumbo, que apresenta uma concentração de metais pesados tão elevada que pode ser processada numa oficina metalúrgica para obter metais pesados reutilizáveis, inclusivamente chumbo fino, ácido que atravessa o filtro (F) é relativamen· te puro e tem uma concentração relativamente elevada. É portanto possível e economicamente lucrativo, aumentar a concentração deste ácido. Numa fase (17) do processo, este ácido usado á levado a um depósito (T), ao qual, numa outra fase (15), pode levar-se ácido de elevada concentração controlada. 0 ácido concentrado á portanto de novo utilizável, em especial para a remoção de metais pesados a partir de outros solos, similares carregados. Fecha-se assim o ciclo do solvente. Quando não estiverem presentes grandes quantidades de alcalino-terrosos, faz-se uma humidificação da terra com uma quantidade apropriada de água, sendo necessária pouca água para a lavagem da terra, podendo também manter-se constante o volume de líquido, de modo que não surge qualquer problema de tratamento das excessos.

Na fig, 2 está representado um aparelho de extracção (E) em pormenor. 0 aparelho nela representado tem no restante uma construção substancialmente igual à do aparelho de lavagem (W). 0 aparelho de extracção (E) representado é constituído substancialmente por um recipiente cilindrico (18), cujo eixo tem um veio (19) accionado em rotação. Deste veio

estão montados, uns a seguir aos outros, uma série de braços agitadores inclinados, em forma de Z, em ndmero de oito no exemplo representado na fig. 2, os quais rodam juntamente com o veio. Na secção inferior do recipiente (18), portanto por baixo do veio (19), previram-se sete divisórias (22), de modo que resultam oito recipientes separados (I) a (VIII), em cada um dos quais se introduz um braço de agitação em forma de Z (20). Enquanto que ã esquerda e em cima se introduz a terra carregada com metal pesado, introduz-se em cima e ã direita, portanto na face de topo oposta do recipiente (E), solvente ácido. Devida ao mo«Η* vimento de rotaçao e a disposição inclinada dos braços de agitação, a terra contaminada desloca-se da esquerda para a direita, enquanto que o solvente ácido se move da direita para a esquerda, de modo que se efectua uma misturação íntima. À esquerda e em baixo, na fase (4) do processo, retira-se o solvente ácido, no qual se dissolveram os metais pesados, enquanto que a terra ácida, liberta de metais pesados, é levada, na fase (5) da processo para um recipiente de lavagem (5).

Exemplo;

Com um dispositivo de acordo com a figura realizou-se o seguinte exemplo de realização. Retirou-se solo de um antigo local de depósito de resíduos, 'no qual se armazenaram detritos de chumbo. A contaminação pelo chumbo era de 18 g por Kg de terra seca.

Utilizaram-se nas experiências três solventes diferentes, cujo peso foi □ dobro do peso de solo, fez-se a mistura e o extracto, sob a forma de solvente incluindo chumbo dissolvido, foi decantado, isto á, por vazamento ou por outro processo análogo removeu-se a terra neutralizada:

Como solventes usaram-se ácidos:

A) ácido clorídrico 0,1 molar

S) ácido clorídrico 0,4 molar

C) ácido clorídrico 0,4 molar com ácido nítrico 0,02 molar, numa relação de mistura tal que resultou um ácido 0,42'molar.

No caso do solvente A), conseguiu-se uma extracção do metal pesado chumbo de 25 no caso do B) uma extracção de 35 % e no caso do C) uma extracção de 50 %, em todos os casos por cada operação de extracção. Isso significa por exemplo que, no ultimo caso, numa sá operação já foi possível remover 50 % do metal pesado da terra·

Para este caso C) repetiu-se então a operação oit vezes, tendo-se previsto em cada caso 10 minutos de tempo de permanência no recipiente (E).

Na primeira fase misturaram-se no recipiente (E) 100 g de terra seca com um teor de chumbo de 18 g/kg, com 200 m de solvente, constituído por 50 % de ácido clorídrico 0,4 molar e 50 % de ácido nítrico 0,02 % molar. Depois da primeira fase, enriqueceu-se o solvente com 4 g de chumbo por litro, enquanto que o teor de chumbo na terra (seca) era agora de 9 g/Kg.

Depois de terminar a oitava fase, o teor de. chumbo era 0,1 g de chumbo por Kg de terra seca e o teor de chumbo do extracto solvente vazado do recipiente (E) era de 0,005 g de chumbo por litro·

Em cada uma das fases de passagem misturou-se a solução contendo chumbo na secção de reacção (R) com uma quantidade apropriadamente calculada de um agente de precipitação sob a forma de um agente de complexação do grupo dimetilditiocarbamato.

- 8 Para melhorar e acelerar o depósito, de acordo com uma forma de realização conveniente da presente invenção adicionou-se um agente de floculação usual. 0 precipitado obtido foi então levado a um filtro fino apropriado (F). 0 filtrado obtido sob a forma de um bolo de filtração contendo chumbo continha praticamente todo o chumbo extraído, enquanto que o solvente vazado apenas continha ainda 0,02 g de chumbo por litro_oA concentração do ácido vazado do filtro (F) era ainda 75 % do valor inicial. Esse ácido foi concentrado, por adição de um ácido altamente concentrado, para uma reutilização, isto é, em especial para se misturar novamente com terra corttaminada no recipiente (E), sendo mais precisamente essa concentração feita num depósito (T).

A terra descontaminada em oito fases, que continha ainda uma concentração de chumbo de 0,1 g por Kg de terra se ca, foi, também em oito fases, isto é, oito vezes consecutivas, lavada num recipiente, que pode ser o mesmo recipiente (E), adicionando-se aos 100 g de terra iniciais 100 mililitros de água. A água foi misturada em contracorrente com a terra, no caso presente num parafuso sem fim, onde a terra á transportada de baixo para cima e a água foi fornecida em cima e deslocando-se portanto para baixo.

A água de lavagem retirou á terra tanto ácido que resultou um ácido diluído de 0,3 moles (ver a fase (7) na fig. 1), enquanto a terra tinha apenas ainda uma reacção ácida fraca.

Este ácido diluido pode ser concentrado e de novo usado, por exemplo para uma descontaminação de terras. A concentração pode fazer-se no depósito (T) segundo a fig, 1, no qual se fez tambám a concentração do ácido usado, que atravessou o filtro (F),

A terra assim neutralizada pode ser usada directamente como material de enchimento ou, depois de misturada com fertilizante cálcico e humus, pode ser cultivada.

Note-se que este processo, conforme o grau de contaminação, o teor da terra em alcalino-terrosos e a capacidade de absorção de água pode ser de maneira simples adaptada a diversas condições.

Claims

Processo para a remoção de metais pesados, como o chumbo, o cádmio e o mercúrio, de solos, lamas e similares, no qual a terra carregada com metais pesados ê desmontada e usada para encher um recipiente, se junta em seguida um solvente ácido e se mistura com a terra, no qual em seguida se remove o solvente, incluindo □ metal pesado nele dissolvida, da terra e se desacidifica a terra que fica, liberta dos metais pesados, mas ainda acidificada e portanto se neutraliza para uma reutilização, caracterizado pelas seguintes fases de tratamento do solvente com os metais pesados nele dissolvidos:

a) adição de um agente de precipitação sob a forma de um • agente de complexação, que actua ém solução ácida e forma compostos complexos sólidos com metais pesados,

b) remoção do líquido claro resultante dos compostas complexos de metais pesadas,

c) de preferencia a concentração do líquida para a reutilização, por exemplo numa outra descontaminação,

d) de preferencia reprocessamento do composto complexo de chumbo precipitado por processos conhecidos·

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado por se utilizarem agentes de complexação do grupo dimetilditiocarbamato.

Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se utilizar como solvente uma mistura de HN0₃ + HC1 + H₂S0₄·

-4§ -

Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a terra contaminada com metais pesados ser misturada com o solvente em contracorrente, prevendo-se de preferência no recipiente um parafuso sem fim colocado de preferência inclinado, sendo a terra contaminada introduzida na extremidade inferior do parafuso sem fim e transportada para cima, enquanto que o solvente é introduzido na extremidade superior do parafuso sem fim.

53 Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a separação do solvente com os seus metais pesados dissolvidos ser feita da terra contaminada por decantação e lavagem.

Processo de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por a separação do precipitado contendo os metais pesados ser feita depois da -precipitação do solvente por filtração num filtro-prensa·

Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o precipitado filtrado ser misturado com água e lavado por nova filtração várias vezes·

Foram inventores Peter Wallbank, alemao, residente em Drosselweg 3, D-6473 Geldern, República Federal Alemã; Claus Barckmann, alemao, residente em Am Lautenstein 2, D-647DBudingen, República Federal Alemã; e Gunter Piske, alemão, residente em Im Flachsgrund 14, D-6470 Budingen, República Federal Alemã»