PT870738E - Processo para eliminacao de acidos sulfurosos residuais de tratamento industrial e para a obtencao de produtos estaveis - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA. A ELIMINAÇÃO DE ÁCIDOS SULFUROSOS RESIDUAIS DE TRATAMENTO INDUSTRIAL E PARA A OBTENÇÃO DE PRODUTOS ESTÁVEIS" [0001] A presente invenção refere-se ao tratamento de ácidos sulfúricos residuais provenientes de instalações de tratamento de materiais diversos, nomeadamente de matérias primas que contêm óxido de titânio, e que servem para a produção de TÍO2 industrial.

[0002] Na aplicação acima referida, bem como na maior parte das relativas aos ácidos sulfurosos, qrandes quantidades de efluentes ácidos devem ser evacuadas ou tratadas.

[0003] Um re-tratamento implica geralmente uma concentração dos ácidos diluídos e uma separação de elementos poluentes tais como fluoretos, óxidos de metais pesados, resíduos aluminosos, etc.

[0004] Tais tratamentos são extremamente onerosos e pouco satisfatórios, dado que os ácidos diluídos não podem ser concentrados facilmente e não podem ser reciclados um grande número de vezes, e que a eliminação das matérias poluentes separadas permanece intacta.

[0005] A presente invenção permite a recuperação completa dos ácidos residuais e a realização do produto obtido a partir de matérias minerais obtidas por outra via e 1 de forma vantajosa a partir de outros produtos de descarga, nomeadamente a partir de lamas de pedreiras, de escórias de acearia e de outros detritos.

[0006] A associação dos produtos obtidos no âmbito da invenção permite em seguida a fabricação de matérias de base, nomeadamente de produtos estáveis dé construção e de inertização que não apresentam ou apresentam pouca contracção e uma boa resistência mecânica da ordem de 40 a 50 MPa ao longo de um ciclo de endurecimento da ordem de 28 dias.

[0007] Além disso, os produtos obtidos a partir da invenção tornam possível o encapsulamento de metais pesados, nomeadamente do óxido de zinco, o que é tornado possível através da porosidade muito fraca dos produtos obtidos de acordo com a invenção.

[0008] Segundo a invenção, de acordo com o processo para a eliminação de ácidos sulfurosos residuais de tratamento industrial e para a obtenção de produtos estáveis, prepara-se, por um lado, um produto em bruto de cimento de belite e neutraliza-se, por outro lado, os ácidos sulfurosos residuais por meio de pelo menos partículas argilo-calcárias que são assim transformadas em gesso e adiciona-se o gesso artificial obtido ao produto em bruto de cimento de belite a fim de regularizar o conteúdo em S03, de forma a dar origem a um clinquer com um período de endurecimento variável, dependendo do conteúdo em S03 bem como das outras propriedades fisico-químicas.

[0009] Diversas outras características da invenção são também salientadas na descrição detalhada que se segue.

t [0010] Uma vista de realização de um forno de tratamento para a realização do processo da invenção é ilustrada na figura única.

[0011] No processo de acordo com a invenção, misturam-se os diferentes ácidos sulfurosos residuais diluídos (SO2, SCh, H2SO4) resultantes dos tratamentos, nomeadamente dos tratamentos com ácido sulfúrico, tais como os tratamentos de anodização do alumínio, os tratamentos de depósito electrolítico de zinco e outros tratamentos análogos, etc. Os ácidos acima referidos encontram-se em solução aquosa de fraca concentração da ordem de 1 a 35%, de preferência em torno de 10% no final do tratamento. Podem conter detritos diversos.

[0012] Os ácidos residuais acima referidos estão nomeadamente carregados de detritos que contêm alumínio, zinco e outros metais ou óxidos metálicos.

[0013] No processo da invenção os ácidos residuais são levados a reagir com partículas argilo-calcárias, por exemplo com partículas que contêm 50 a 90% de CaCC>3. Estas partículas são, por exemplo, obtidas a partir da lavagem de brita, de partículas de corte, etc.

[0014] A acção dos ácidos residuais acima referidos sobre as partículas tem o efeito de neutralizar estes ácidos e de transformar as referidas partículas em gesso artificial ou outras combinações minerais, tais como uma anidrite.

[0015] De preferência, o produto em bruto composto por partículas argilo-calcárias, resíduos e partículas argilo- 3 calcárias utilizadas para neutralizar os ácidos residuais é LraLado num granulador para a obtenção de grânuloa com 0,2 a 2 mm.

[0016] Além disso, prepara-se um produto em bruto de cimento de belite, utilizando nomeadamente resíduos de lavagem de pedras calcárias Contendo cerca de: 20-30% de CaC03 30-50% de argila Φ 5-25% de Si02 5-25% de AI2O3 em resíduos 5-50% de detritos diversos que podem ser constituídos por óxidos metálicos, tais como óxido de magnésio, de ferro, de titânio, etc., aos quais se adicionam as partículas de gesso artificial.

[0017] As partículas acima referidas são elas próprias tratadas num granulador ou por extrusão, e em seguida termicamente num recipiente de descarbonatação até uma φ temperatura geralmente próxima de 900°C a fim de reduzir o

CaCC>3 em CaO e C02. Esta parte da instalação pode ser utilizada como se encontra para produzir cal com efeito de flash a partir de partículas ricas em CaC03.

[0018] As partículas descarbonatadas são assim levadas até uma temperatura da ordem dos 1200'C para obter formas cristalizadas com propriedades hidráulicas de (CaO)2(Si02) β geralmente designada por C2SP, C^AsIS, C4AF, etc. 4 L-Cj [0019] Uma caracteristica da invenção consiste em misturar o produto em bruto obtido ao yesso já obtido por outra via, a partir da neutralização dos ácidos residuais tratados de forma a favorecer a obtenção de sulfoaluminatos que se formam a partir de cerca de 1200 "C, de forma a obter um clinquer.

[0020] A adição de gesso ao clinquer triturado efectua-se numa proporção que depende da rapidez de endurecimento do cimento a obter e está normalmente compreendida entre 4 e 20% de forma a obter um conteúdo em sulfoaluminato de cálcio C4A3-S’ da ordem de 5 a 60%.

[0021] Durante a fabricação do gesso artificial a partir da neutralização de ácidos residuais, é possível adicionar cargas de matérias poluentes, por exemplo óxidos de metais pesados, nomeadamente o óxido de zinco, de crómio, de titânio, de cádmio, etc. e misturar o gesso ao cimento de endurecimento lento, o que permite a realização de produtos de construção, nomeadamente tijolos e produtos análogos de endurecimento muito rápido, sendo o cimento obtido sem contracção ou praticamente sem contracção.

[0022] Quando o gesso é misturado ao clinquer e em seguida triturado, obtém-se um produto capaz de tornar inerte, ou seja de tornar não poluente, os metais pesados por encapsulamento a frio com base nas propriedades de expansão e sem contracção destes aglutinados. É igualmente possível obter os elementos de construção sob a forma de tijolos, etc., com base nas propriedades de endurecimento rápido. 5 t Γ [0023] Numa variante que pode ser realizada em instalações siderúrgicas, foi considerado vantajoso adicionar ao produto em bruto formado para as partículas argilo-calcárias, tratadas com ácido residual misturadas às partículas argilo-calcárias e às lamas que contêm compostos aluminosos, escórias de acearia numa proporção de 10 a 40%. As escórias que contêm 50% de CaO, 12% de óxido de ferro, 12% de sílica e resíduos metálicos revelaram-se particularmente adequadas, permitindo economizar energia devido à eliminação do C02 e à introdução de ferro, permitindo a obtenção de cimentos ferro-aluminosos de belite que compreendem sulfoaluminatos. A adição ao produto em bruto de poluentes que contêm fluoretos permite além disso uma melhor mineralização e um ganho de ± 100°C sobre a temperatura de calcinação.

[0024] Embora possam ser implementados diferentes tipos de forno para a obtenção de sulfoaluminosos de belite e para a calcinação do produto em bruto descrito, é vantajoso, como ilustra o desenho, utilizar um forno de tubo vertical 1 e de reciclagem com um ou mais queimadores 2, constituídos eles próprios por exemplo por um ou mais fornos e permitindo desenvolver uma temperatura da ordem dos 1200°C no tubo vertical, no qual se fazem circular as partículas obtidas dos grânulos de lamas e os grânulos injectados na parte superior por uma conduta 3 que conduz a um ciclone 4 que desemboca numa conduta de re-injecção 5 que conduz a um segundo ciclone 4a, etc.

[0025] Os produtos assim tratados são re-injectados em contracorrente como se indica nas flechas fi, f2 para assegurar uma circulação em contracorrente. 6

V Γ [0026] Quando os produtos devem ser submetidos a vitrificação a uma temperatura maÍ3 elevada, superior a 1200°C, são derivados, por exemplo do ciclone 4b, a fim de serem levados a passar para um outro forno do mesmo tipo ou de realização diferente, por exemplo de plasma ou análogo, rotativo ou outro.

[0027] Quando os detritos industriais ou domésticos são utilizados para o aquecimento, é o queimador ou queimadores 2 que os consomem e que podem evidentemente fazer parte integrante do forno se ele for de um outro tipo diferente do forno de tubo vertical ilustrado no desenho.

[0028] Quando se procede a um tratamento a uma temperatura muito elevada, por exemplo superior a 1200°C, é vantajoso prever, no forno principal, por exemplo no interior do tubo vertical, uma cavidade de forno secundária para a qual o produto a tratar ou fraeção de produto a tratar é conduzido, sendo esta cavidade de forno secundária pré-aquecida pelo forno principal, tendo a fonte de calor complementar, por exemplo uma tocha de plasma, apenas interesse para o interior da cavidade do referido forno complementar.

[0029] A disposição combinada de dois ou mais de dois fornos é realizável igualmente quando o forno principal é um forno de grelha ou um forno de leito fluidificado ou de um outro tipo, para permitir a utilização simultânea das calorias provenientes dos detritos. Esta disposição, assim, apenas necessita de uma absorção das calorias adequadas para uma elevação de temperatura relativamente fraca compreendida 7 entre a do forno principal e a do forno secundário utilizado para a calcinação α temperatura elevada.

[0030] Subsidiariamente, é vantajoso tratar os gases de combustão pelo menos no forno principal para os reduzir por meio de uma cal produzida na instalação em determinadas épocas do ano, a fim de, nomeadamente, assegurar a absorção de SO2/SO3 que é em seguida reciclada como se explica para a obtenção de gesso artificial.

[0031] A invenção não se limita aos exemplos de realização representados e descritos em detalhe, dado que diversas modificações podem ser adoptadas sem sair do seu âmbito.

Lisboa, 23 de Outubro de 2001 0 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

Claims (8)

1. Γ

   REIVINDICAÇÕES Processo para a eliminação de ácidos sulfurosos residuais de tratamento industrial e para a obtenção de produtos estáveis, caracterizado por se preparar, por um lado, um produto em bruto de cimento de bellte e por se neutralizar, por outro lado, os ácidos sulfurosos residuais por meio de pelo menos partículas argilo-calcárias, que são assim transformadas em gesso, e por se adicionar o gesso obtido ao produto em bruto de cimento de belite para regular o conteúdo em SO3 de modo a obter um clinquer com um período de endurecimento variável, dependendo do conteúdo em SO3 bem como das outras propriedades físico-químicas.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ácidos residuais serem ácidos sulfurosos diluídos contendo 1 a 35% de ácido.
3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o produto em bruto composto por partículas argilo-calcárias, resíduos e partículas argilo-calcárias utilizadas para neutralizar os ácidos residuais ser tratado num granulador para obter grânulos com 0,2 a 2 mm.
4. 4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o produto em bruto de cimento de belite ser obtido a partir de partículas contendo CaC03, argila, Si02, A1203 e AI (OH) 3. 1 t U,
5. 5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os grânulos para o fabrico do produto em bruto de cimento de belite serem primeiro aquecidos até cerca de 900°C para a obtenção de cal, e por em seguida os grânulos restantes serem levados a uma temperatura próxima de 1200°C para provocar a cristalização conducente à obtenção de C2SP, C4A3S, C12A7 e outros compostos.
6. 6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se adicionarem fluoretos ao produto em bruto formado pelos constituintes do cimento de endurecimento lento adicionado de gesso.
7. 7. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se adicionarem escórias de acearia numa proporção compreendida entre 10 e 40%.
8. 8. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o produto em bruto de cimento de belite ser preparado utilizando resíduos de lavagem de pedras calcárias contendo cerca de: 20-30% de CaC03 30-50% de argila 5-25% de SÍO2 5-25% de AI2O3 em resíduos 5-50% de detritos diversos que podem ser constituídos por óxidos metálicos tais 2 como óxido de magnésio, de ferro, de titânio, etc., aos quais se adicionam as partículas de gesso artificial. Lisboa, 23 de Outubro de 2001. 0 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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