PT95907A

PT95907A - Processo para a valorizacao de residuos solidos, em especial lixos domesticos, e dispositivo para a sua realizacao

Info

Publication number: PT95907A
Application number: PT95907A
Authority: PT
Inventors: Georges Biez
Original assignee: Gomacris Sa
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1991-09-13
Also published as: AU6757290A; EP0427899A1; CA2045406A1; MC2177A1; DK135191D0; YU218390A; MW2591A1; YU47234B; CS566290A3; WO1991007361A1; HUT69461A; FI913406A0; BR9007027A; IE904129A1; HU912373D0; KR920701065A; DK135191A; RO106556B1

Description

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GOMACRIS SA. "PROCESSO PARA A VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÕLIDOS, EM ESPECIAL LIXOS DOMÉSTICOS, E DISPOSITIVO PARA A SUA REALIZAÇÃO" A presente invenção diz respeito a um processo para a valorização de resíduos sólidos que compreendem pelo menos 30 %, em peso, de matérias celulósicas. 0 referido processo é vantajosamente realizado para a valorização de lixos domésticos. De um modo geral, pode ser realizado a partir de qualquer tipo de resíduos, domésticos, industriais, rurais, etc. que contenham uma quantidade mínima de celulose. A presente invenção refere-se igualmente a um dispositivo para a realização do referido processo.

Este processo permite suprimir os incómodos e as poluições produzidos pelos referidos resíduos, gerando um material inerte. Este material - tipo areia fina ou média - pode em especial ser utilizado na construção, para o saibramento das estradas, a título de aterro, etc. O material é são e, mesmo ao longo do tempo, nao se observa desenvolvimento bacteriano no seu seio.

Conhecem-se actualmente duas vias principais para o tratamento destes resíduos. Podem ser depositados em descragas ditas controladas, ou ser depositados de maneira selvagem em recantos no campo. Podem também ser incinerados. Nenhuma destas vias permite uma valorização real destes resíduos, dando ambas origem a -2- poluição. A pirólise destes resíduos, que contêm em especial materiais plásticos clorados ou fluorados, gera gases tóxicos, tais como cloro e dioxina, etc. A sua acumulação, sem tratamento, também gera com o tempo biogás (em especial metano) que, devido ao seu cheiro e/ou ao seu risco de inflamação, são perigosos. Por outro lado, a mineralização destes detritos no solo conduz ao aparecimento de cavernas perigosas.

Segundo a presente invenção, propõe-se um processo para nos desembaraçarmos dos referidos detritos sem produzir poluição, conduzindo o referido processo â elaboração de um material com interesse. 0 processo segundo a presente invenção é realizado, como atrás se indicou, com resíduos sólidos que compreendam pelo menos 30%, em peso, de matérias celulósicas. Inclui as fases preliminares de trituração dos referidos resíduos e de separação classificada destes para eliminar os elementos metálicos. Consiste em tratar termicamente - num reactor tubular equipado com um parafuso de Arquimedes e aquecido por injecção na sua entrada de gases quentes de combustão, sendo o referido reactor mantido com uma ligeira depressão - uma mistura de uma massa homogénea contendo os referidos resíduos, cortados em pedaços, e de produtos minerais, contendo a referida mistura em especial cal viva, carbonato de cálcio e soda cáustica, assegurando o referido tratamento térmico a intervenção dos referidos minerais, na primeira parte do reactor, uma súbida da temperatura da referida mistura até à produção de uma radiação luminosa intensa. -3-

Segundo a presente invenção, submetem-se portanto os referidos resíduos a um tratamento térmico específico que gera uma reacção radiante.

Os referidos resíduos foram previamente triturados e desembaraçados dos elementos metálicos que continham. Intervêm, cortados em pedaços, sob a forma de Uma massa homogénea, em mistura com produtos minerais. São cortados em pedaços para se apresentar, sob a forma de partículas finas, a partir das quais se elabora facilmente uma massa homogénea.

Os referidos resíduos contêm pelo menos 30%, em peso, de matérias celulósicas. Trata-se vantajosamente, como atrás se mencionou, de lixos domésticos que geralmente contêm, em peso, cerca de 60% de matérias celulósicas, 3% de materiais plásticos, 7% de produtos metálicos, 4% de vidro e 20% de materiais diversos, etc.

Os detritos são, segundo a presente invenção, tratados termicamente, em mistura com minerais, e em especial cal viva,, carbonato de cálcio e soda cáustica. Estes minerais destinam-se a reagir exotermicamente no decurso do processo.. Vantajosamente, escolhem-se para que desenvolvam no seio da massa uma actividade máxima, intervindo no entanto em quantidades razoáveis. Escolhe--se vantajosamente uma cal muito reactiva. No que respeita ao carbonato de cálcio, utilizam-se vantajosamente, por razões económicas especialmente, carbonatos de cálcio naturais que, se for necessário, são enriquecidos em cálcio, por adição no seu seio de cloreto de cálcio, etc. -4- A mistura - massa homogénea contendo os detritos cortados em pedaços e minerais - é aquecida directamente, na entrada do reactor, por injecção no seu seio de gases quentes de combustão. Tais gases quentes podem pròvir, por exemplo, da combustão de gás ou de fuelóleo. 0 reactor utilizado é um reactor equipado com um parafuso de Arquimedes ou parafuso sem fim. Um tal parafuso permite veicular a massa dos reagentes para o seio do reactor e assegurar uma certa mistura da mesma. 0 reactor é mantido com uma ligeira depressão para a evacuação dos gases. De facto, evacua-se principalmente vapor de água.

No tipo de reactor atrás descrito, mostrou-se, segundo a presente invenção, que é possível fossilizar detritos contendo pelo menos 30% de matérias celulósicas, sem gerar matérias poluentes. Esta fossilização acelerada tem verosimilmente lugar no instante em que aparece no reactor a emissão luminosa intensa. Ela resulta da acçao do calor - na realidade de um choque térmico, visto que se injectam gases quentes directamente na entrada do reactor - sobre uma mistura contendo certos reagentes. 0 processo segundo a presente invenção apenas conduz ao resultado previsto - supressão das matérias poluentes e obtenção de um produto inerte (sob a forma de pedaços quebradiços) - se a referida emissão luminosa "tiver" sido observada no reactor. A composição da mistura a introduzir no referido reactor e a temperatura a que convêm levar a referida mistura na sua en-

-5- trada no referido reactor são parâmetros a fixar tendo em vista a obtenção da referida "aura". A sua determinação e optimização são operações ao alcance de um especialista na matéria. A massa homogénea que contém os detritos cortados em pedaços é vantajosamente obtida por mistura, a montante do reactor, dos referidos detritos com carbonato de cálcio e de preferência carbonatos de cálcio naturais, nos quais eventualmente se incorporou cloreto de cálcio. A mistura apenas se faz bem se os resíduos apresentarem uma certa taxa de humidade, o que é geralmente o caso. Mas as taxas de humidade não devem comprometer a reacção ulterior. Está vantajosamente compreendida entre 20% e 40%. Para apresentar uma tal taxa de humidade, os resíduos são eventualmente - se for necessário - previamente secos (parcialmente) ou, pelo contrário, molhados. Nos referidos resíduos que apresentam uma tal taxa de humidade, incorporam-se geralmente de 30 a 40%, em peso, de carbonatos de cálcio naturais. Como atrás se indicou, esta massa de carbonatos de cálcio pode ser previamente enriquecida em cálcio, por adição no seu seio de cloreto de cálcio. Ã referida massa homogénea - resíduos cortados em pedaços + carbonatos de cálcio - junta-se, segundo a presente invenção, para a obtenção, sob a acção do calor, do resultado pretendido, outros minerais, em especial, como se mencionou atrás, cal viva e soda cáustica.

Vantajosamente, juntam-se igualmente silicatos carbonatados [tipo Na2Ca2Mg^H^SiÕ2ÍCÇ2) .

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A intervenção destes minerais - cal viva, carbonato de cálcio (em especial carbonatos de cálcio naturais eventualmente enriquecidos em cálcio), soda cáustica e, vantajosamente, sílica tos carbonatados - permite a obtenção do resultado pretendido: aparecimento de uma "aura" por aquecimento directo da mistura e obtenção de uma massa inerte, sob a forma de pedaços quebradiços, friáveis.

Os referidos minerais, alem do carbonato de cálcio (contendo eventualmente cloreto de cálcio), intervêm nos objectivos da presente invenção (para a produção da "aura"), na proporção da cerca de 5 a 35%, em peso, da referida massa homogénea. A sua quantidade mínima de intervenção depende evidentemente da constituição da referida massa homogénea e em especial do teor de matérias celulósicas dos resíduos a tratar. Intervêm vantajosamente em quantidades quase aquivalentes (1/3,1/3,1/3): - cal viva entre 10a 45% - soda cáustica entre 5 e 35% - silicatos carbonatados entre 10 e 45% em peso da mistura ternária (cal viva + soda cáustica + silicatos carbonatados). A massa reactiva assim constituída - massa homogénea + + minerais - sofre o choque térmico na entrada do reactor, por injecção, no seu seio, de gases quentes.

Observou-se, segundo a presente invenção, a "aura" necessária para a fossilização quando a referida massa reactiva estava a uma temperatura de 250 a 300° C. Esta temperatura, no seio -7- da massa, pode ser obtida, segundo a presente invenção, por in-jecção de gases queimados a 500 - 600° C.

Indicou-se anteriormente que na saída do reactor a massa se apresentava sob a forma de pedaços quebradiços, friáveis. Vantajosamente, estes pedaços, recuperados, são desintegrados. Obtém-se então uma areia com uma densidade da ordem de 0,3 a 0,5. Uma tal areia não é facilmente utilizável, fazendo-se vantajosamente intervir, de acordo com o processo segundo a presente invenção, cargas destinadas a aumentar a sua densidade. As cargas podem intervir em pelo menos duas fases do processo segundo a presente invenção. Podem ser incorporadas na areia resultante da passagem de sólidos que saiem do reactor num desintegrador e/ou incorporadas no decurso da elaboração da massa homogénea - resíduos cortados em pedaços + carbonato de cálcio - antes da sua entrada no reactor. A jusante do reactor, pode intervir qualquer tipo de car-ga. A montante deste, apenas podem utilizar-se cargas neutras. Entende-se por cargas neutras, no presente contexto, cargas compatíveis com a reacção térmica (aquecimento + "aura"). Tais cargas neutras podem ser escolhidas entre o carbonato de cálcio, o carbonato de cal, a barite em pó, os silicatos carbonatados, a argila em pó, o gesso sacaroide em pó, a bauxite em pó, etc, ou as suas misturas. Notar-se-á pois que o carbonato de cálcio e os silicatos carbonatados podem intervir no processo segundo a presente invenção numa quantidade maior do que as já indicadas atrás.

Precisar-se-á, a título ilustrativo, que a mistura de carbonato de cálcio, carbonato de cal pode assim representar até 50%, em peso, da referida massa homogénea (carbonato de cálcio intervêm pois simultaneamente a título de reagente e de carga neutra). A barite (com o seu sedimento) pode intervir na proporção de 0 a 30% em peso, a argila na proporção de 0 a 15%, o gesso na proporção de 0 a 20%, a bauxite na proporção de 0 a 20%. Os si-licatos carbonatados podem intervir globalmente até ao nível de 30%, em peso, da massa total na entrada do reactor.

As referidas cargas permitem obter uma areia de densidade determinada.

Se se pretender ajustar a sua granulometria - mais precisamente, aumenta-la - juntar-se-á ao processo segundo a presente invenção uma fase suplementar. A massa que sai do reactor, depois da desintegração e eventualmente a incorporação de cargas neutras no seu seio, apre-senta-se sob a forma de um po muito fino, mesmo impalpável.

Um tal po é vantajosamente condicionado com ligantes de aglomeração, para aumentar a sua granulometria, para a obtenção, em especial, de uma areia média, utilizável na construção. 0 ligante é vantajosamente misturado com o pó num aglo-merador vertical tipo Flexomix; a mistura é em seguida seca, o que provoca a cristalização do referido ligante. 0 referido ligante deve ser escolhido para respeitar o carácter inerte e estável do produto obtido pelo processo segun- -9-

do a presente invenção. Não deve introduzir bactérias. Pode em especial utilizar-se silicato de sodio, que reagirá com o cálcio presente nos grãos do produto.

Pode igualmente utilizar-se um ligante à base de cal viva, caídas de cimento, caídas dos altos fornos e carboximetilce-lulose (ou equivalente). Um outro ligante utilizável é um ligante à base de breu solúvel na água.

Esta fase de tratamento de um material pulverulento, para aumentar a sua granulometria, é perfeitamente do conhecimento normal de qualquer especialista na matéria.

Valorizam-se assim, segundo a presente invenção, resíduos,sem; gerar poluição, na medida em que não parece ser necessário introduzir no reactor a massa reactiva a uma temperatura superior a 300° C (pirôlise dos materiais plásticos). Os gases de combustão, introduzidos na entrada do reactor para aquecer direc-tamente a referida massa reactiva, parece que ou ficam retidos na referida massa, ou decompõem-se, em especial no instante da referida "aura". A presente invenção tem também por objecto um dispositivo para a realizaçao do processo atrás referido. 0 referido dispositivo compreende essencialmente: - um reactor tubular equipado com um parafuso de Arquime- des, - uma câmara de combustão que desemboca na entrada do referido reactor, por fornecimento directo de calorias, - meios para a alimentação do referido reactor,

/ - meios para a manutenção de uma ligeira depressão no referido reactor. 0 reactor é alimentado, numa das suas extremidades, pela massa reactiva - massa homogénea que contém os resíduos cortados em pedaços e eventualmente cargas neutras + diversos minerais -- isso graças a pelo menos uma câmara. Pode haver uma câmara para a referida massa homogénea e outra para uma mistura de minerais. Esta (ou estas) câmara(s) será(serão) hermética(s) e ali-mentada(s) por uma comporta de parafuso de baixa pressão, para que em caso algum se comprometa a depressão no interior do reactor - necessária para a evacuação dos gases - por uma entrada de ar exterior. O deslocamento da referida massa no interior do reactor efectua-se graças ao parafuso de Arquimedes (ou parafuso sem fim). Ele assegura também uma homogeneização permanente da referida massa. A montante do reactor, encontram-se a câmara de combustão. Pode tratar-se de um queimador de fuelôleo ou/um queimador de gás.

Os gases quentes que aí se geram são encaminhados para a entrada do reactor. Indicou-se anteriormente que o resultado esperado era normalmente obtido com uma temperatura na entrada do reactor da ordem de 500 a 600° C.

Os reagentes são, por sua vez, introduzidos à temperatura ambiente e sofrem um choque térmico.

Vantajosamente, a massa homogénea que contém os resíduos cortados em pedaços, carbonato de cálcio e eventualmente outros minerais, é elaborado a montante do reactor num misturador de fita.

Na saída do referido reactor, a massa já sofreu um certo arrefecimento. A saída da referida massa efectua-se vantajosamente para uma câmara de descompressão, que permite a separação dos gases, por um lado, dos sólidos, pelo outro.

Os referidos sólidos são evacuados por gravidade. Vantajosamente, recuperam-se os finos fazendo passar os vapores em pelo menos um ciclone. Os referidos vapores - constituídos principalmente por vapor de água - evacuam-se, por exemplo, por uma chaminé natural.

Os sólidos, como atrás se indicou, apresentam-se sob a forma de pedaços friáveis. Estes pedaços podem ser pulverizados num desintegrador, associado ao dispositivo segundo a presente invenção (a jusante do reactor). O pó obtido pode em seguida ser tratado num conjunto mis-turador/cristalizador para a regulação da sua granulometria. No referido misturador, ele é misturado com pelo menos um ligante de aglomeração. 0 dispositivo segundo a presente invenção pode pois associar vantajosamente aos seus elementos essenciais - reactor e os seus meios de aquecimento, de alimentação, de manutenção da depressão - a montante do referido reactor um misturador de fita e sucessivamente, a jusante do referido reactor, um desintegrador e um conjunto misturador/secador/cristalizador.

As fig. 1 e 2 dos desenhos anexos ilustram a realização

V

do processo segundo a presente invenção.

Mais precisamente, na fig. 1 esquematizou-se uma instalação de tratamento de resíduos na qual é realizado o referido processo e, na fig. 2, os elementos essenciais (do dispositivo segundo a presente invenção) para a realização do referido processo.

Nestas figuras representaram-se: - em (1), uma tremonha de fundo movei, com porta movei, - em (2), um triturador de parafuso, - em (3), um extractor de elementos de ferro "overband", - em (4), um transportador elevador com tambor magnético, - em (5), um transportador de alimentação cortador em pedaços, - em (6), uma gaiola magnética.

Neste estádio do dispositivo, os resíduos são triturados e desembaraçados dos elementos metálicos que continham, - em (7), um cortador em pedaços de parafuso, - em (8), um transportador de alimentação misturador, - em (9), um silo de pó com parafuso com comporta, que contém em especial carbonatos de cálcio naturais, - em (10), um misturador de fita, - em (11), o transportador de alimentação do reactor, - em (12), um silo de pó com parafuso com comporta, - em (13), o reactor de fossilização acelerada.

Os meios (11) e (12) constituem os meios de alimentação do referido reactor. - Em (14) e ( finos), - em (16), o dor, - em (17), o - em (18), o - em (19), o : cagem, — em (20), o - em (21 ), a - em (22), o - em (23), a - em (24), o tor, - em rido reactor, (25), as - em (26), a - Em (14) e (15), dois ciclones (para a recuperação dos - em (16), o transportador de alimentação do desintegra-

Numa tal instalação, trataram-se 11 869,2 toneladas de resíduos por hora. 0 tempo de passagem da massa no interior do reactor foi de cerca de 30 minutos. A emissão luminosa ou "aura" foi observada cerca do pri meiro terço do reactor, enquanto a temperatura no interior da massa transportada para o referido reactor ê de 250° C; a temperatura à entrada do reactor estava compreendida entre 500 e 600°C.

Claims

/ % R Ε X V I N D I C A Ç Õ E S 1.- Processo para a valorização de resíduos sólidos, compreendendo pelo menos 30%, em peso, de matérias celulósicas e, em especial de lixos domésticos, incluindo o referido processo as fases preliminares de trituração e de separação classificada dos referidos resíduos para eliminar dos mesmos os elementos metálicos, caracterizado por consistir em tratar ter micamente - num reactor tubular (13) equipado com um parafuso de Arquimedes (24) e aquecido por injecção, na sua entrada, de gases quentes de combustão, sendo o referido reactor mantido sob uma ligeira depressão - uma mistura de uma massa homogénea que contém os referidos resíduos, cortados em pedaços, e produ tos minerais, contendo a referida mistura em especial cal vi- -15- i f •i va, carbonato de cálcio e soda cáustica, assegurando o referi do tratamento térmico e a intervenção dos referidos minerais, na primeira parte do reactor, a subida da temperatura da refe rida mistura até ã produção de uma radiação luminosa intensa.
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado por a referida massa homogénea incluir os referidos re síduos cortados em pedaços, apresentando um teor de humidade compreendido entre 20 e 40% e, para 30 a 40% da sua massa, carbonatos de cálcio naturais.
3. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a referida mistura compreender além disso silicatos carbonatados.
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os produtos minerais intervenientes - fora o carbonato de cálcio previamente misturado in timamente com os resíduos cortados em pedaços - representarem 5 a 35%, em peso, da referida massa homogénea.
5. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a mistura introduzida no reac tor conter igualmente cargas neutras - escolhidas entre o car bonato de cálcio, a barite em põ, os silicatos carbonatados, -16- a argila em pó, o gesso sacaroide em pó, a bauxite em pó e as suas misturas - para a regulação da densidade dos produtos que saem do referido reactor.
6. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a massa que sai do referido reactor ser, depois da desintegração e eventualmente da adição no seu seio de cargas neutras, tratada com pelo menos um aglo merante, para a obtenção de um produto - género areia - de gra nulometria dada.
7. - Dispositivo para a realização do processo de acor do com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: - um reactor tubular (13) equipado com um parafuso de Arquimedes (24); - uma câmara de combustão (23) que desemboca na entrada do referido reactor, para o fornecimento directo de calorias ; - meios (11,12) para a alimentação do referido reactor; e - meios para manter uma ligeira depressão no interior do referido reactor.
8. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, carac terizado por compreender, a montante do referido reactor, um

misturador de fita (10) para a elaboração da referida massa homogénea a partir dos resíduos cortados em pedaços.
9. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 7 ou 8/ caracterizado por compreender a jusante do referido reactor, um desintegrador (17) que transforma a massa que sai do referido reactor num pó muito fino.
10. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, carac terizado por compreender a jusante do referido desintegrador (17) um misturador (19) para a aglomeração do referido pó em partículas e meios (21) de secagem/cristalização das referidas partículas obtidas. Lisboa, 15 de Novembro de 1990 ...... ·. . i l_. n___- ... '· i -' ^I