PT96201A - Aparelho para conversao de um residuo perigoso num agregado nao perigoso - Google Patents

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Description

0 presente pedido de patente é uma continuação parcial do Fedido de Patente Norte .Americano Ne de Série 362.352, depositado em 6 de Junho de 1989, agora designado por Patente Norte Americana N2 4=922.841, a qual é uma continuaçSo parcial da Pedido de Patente Norte Americano N9 de Série 244.Θ17, depositado em 14 de Setembro de 1988, abandonado agora. ANTECEDENTES DO .INVENTO, 0 presente invento refere-se a um aparelho preparado para utilização de resíduos perigosos, com o objectivo de formar agregados não perigosos por oxidação induzida termicamente.
Muitos processos industriais produzem sub-procíutos e materiais residuais que, legalmente, nlo podem ser deitados fora sem serem colocados em contentores ou sem serem submetidos a determinado tipo cíe tratamento. Os esforços levados a cabo anteriorfiíEnte com o objectivo de se deitarem fora estes materiais dentro de contentores mostraram-se inadequados, uma vez que a falta de atenção no fabrico dos contentores ou a sua deterioração resultaram em fuga ou derramamento do resíduo perigoso. Outros meios para o tratamento de resíduos perigosos incluem a injseção destes materiais em poços. Contudo, estes materiais poderão não fica imóveis no interior dos estratos para onde eles foram injectados, pelo que poderão atingir zonas aquíferas.
Para além dos problemas técnicos associados a estas técnicas de rejeição, mantém-se um potencial de responsabilidades para qualquer um -que utilize tais instalações. Anos depois da colocação dos materiais no depósito de resíduos, podem vir a ser exigidas responsabilidades com base no conhecimento que uma parte
_ yt — fai responsável pela colocação de um material perigoso dentro de um local de depósito de resíduos- aprovado, sem ao mesmo tempo ter conseguida evitar a dispersão dos resíduos» Estes problemas provocaram uma procura de formas com vista à utilização de resíduos perigosos num processo de manufactura para eliminar a sua natureza perigosa, de maneira a se obter um produto adequado a ssr vendido e a ser utilizado pelo público em geral» Uma das formas consistiu em oxidar o material por passagem do mesmo através de vários tipos- de aquecedores sob condições de oxidação» Uma variação deste processo utiliza um forno rotativo de contra corrente para induzir a combustão dos componentes combustíveis do resíduo perigoso e para agregar o material não combustível numa forma que pode ser vendida como um produto comercialmente valioso e ú.ti 1 »
Os esforços empregues neste método especifico de utilização dos resíduos foram parcialmente bem sucedidos na manufactura de um produto que obedece ãs regulamentações EPA aplicáveis, associadas aos resíduas descartáveis» Estes processos, contudo, apresentam algumas insuficiências significativas» A insuficiência mais· significativa associada a utilização dos resíduos perigosos num forno rotativo, ou similar, consiste na produção de um material nao combustível -adicional que não forma um agregado e que deve ser descartada da mesma maneira que um resíduo perigoso» Deste modo, embora a quant.i-da.de do resíduo perigoso tenha sido reduzida significativaments pelo processo, mantém-se o problema de ter que se rejeitar uma parte do material tratado como um material residual perigoso» Para além disso, 0 processo mais convencional gera uma grande quantidade de água contaminada que deve ssr tratada e deitadas fora»
Por isso, é um ofcsjectivo do presente invento proporcionar—se um aparelho para utilização de um material residual perigosos sob a forma de um material reciclávsl5 num processo de produção de tal modo que todos os produtos produzidos nesse aparelho após tratamento sejam não perigos e possam ser comercializados para utilização pelo público em geral* independentemente da natureza dos materiais que foram alimentados à máquina para tratamento»
Outro objectivo do presente invento consiste em converter materiais sólidos perigosos em agregados inertes πla perigosos que possam ser vendidos sem restrições»
Outro objectivo do presente invento consj em tazsr- -se utilização de líquidos residuais perigosos5 tais U wflíO cu X 0Q te combustíveis e SUj olsinsntos de óleos combustíveis em ve z de Q é. s natural ou ca rvg. □ de uma maneira económica? de i ITícinS-t r*íS Q O0 quaisquer sólidos resultantes desta u ;ti 1 ização possam ser vendi- dos ao público -ϋ'ίϊ! geral» sem se ter em consideração a natureza perigosa dos materiais de alimentação» É um objectivo adicional do presente invento proporcionar—se um sistema para utilização de materiais residuais perigosos em larga escala que passam ser tratados economicamente sem um risco significativo para o pessoal que se encontra a operar o á: um outro objectivo adicional do presente invento proporcionar-se um aparelho que não esteja sujeito a interrupções de funcionamento frequentes para operações de manutenção periódicas ou oe reparaçaa requeridas-» É ainda um objectivo adicional do oresente invento reduzir-se a quantidade de água injectada no aparelho». para aumentar desse
ínadG Φ-
Estes e outros objsctivos do presente invento serio descritos com maior pormenor na memória descritiva seguinte»
RESUMO DO INVENTO atrás referidos, proporciona-se um aparelho destinado a converter resíduos perigosos em agregados não perigosos,, o qual compreende num forno rotativo com uma zona de entrada» Os dispositivos de okidaçao encontram-se em camunicação com a zona da en trada do forno» í 3s dispositivos OS GK 2. ÚB.Ç B.D são constituídos por pelo menos um recipiente de paredes metá liças, arrefecido a água = Proporciona-se também uma i fonte de um material residual sólido, a . ~ — iSl 03 meio tt- p<Sr*cí <£l u. epar ¢3.=.- càO dOS ;ime Π3 Oti? s dos resíduo s fi nos 5 bem Γ BB 2. d LIO S Sólido s ds gra ndes do f in mo rotativo» 0 a par alho iduç 30 -.1 U cá C oinbus tão Π O *f Γ*3 rno para de gr andes d i mensões terni agregados par Λ. f L· .1. cu las,, clínquer ? gas BB V o 1 á— com bus t 3o» EstSo ta m hém pf &¥ 1 s tos itãO Π Os» ais positivos - ímS U. D K X O 3. 5¾ Γ1.. -y. —t — t. ss, DS g ases voláteis e ds sub- prO” qual é constituída por resíduos sólidos de grandes dimensões e por resíduos finos» EstSo pre resíduos sólidos de orendes como meios para introdução dimensões na zona de entrada do compreende ainda meios para converter os resíduos sólido? primários sólidos na forma i teis e sub-produtos gasosos da combustão» meios para a indução da comi para converter os resíduos f: dutos gasosos da combustão em finos não combustíveis5 em escória fundida e em gás residual» 0 dispositivo compreende ainda meios para a introdução do agregado primário na forma de partícula sólidas e para a reintradução dos finos sólidos não combustíveis na escória fundida» para se formas" uma mistura oraticamente fundida» Ο do aparelho
De preferencia5 os dispositivos de oridaçao compreendem uma pluralidade de recipientes que se encontram em comunicação com a zona de entrada do forno rotativo» 0 r esen te i n ver? to é descrito a seguir sm termos das uas forma de realização oref sridas»
:NHua BREVE DESCRIΟΚΟ
Os desenhos, que fazem parte da memória descritiva? descrevei?? uma forma de realização do presente invento» A Fig» i ê uma representação esquemática de uma forma de realização do presente invento»
A :Γ XCf r. é U-Tisri V1'2*CS em corte parcial de uma parte OS do oxidação da fo rma de realização da Fig» 1= Λ H Fxo n -Xr s Lima vxsia em corte da par SCíe do recipi ente : B. á.GLÍâ dos dois tíx sposi tivos ox i dan tss rspresen t . d O S na Fiq» z. A rigs 4 é uma vista em c :or te oe uma forma c on st ruti va a da parede ars ”0 τ ec i. \ ia. a água do rec ipxente» F*? Fiq w -__^ á uii?s5 ns pnssen t c?.ç a.o esqu^irtatzca. d^í utoa tc^rma das forma de realização de realização para -a acumulação do material em partículas que é introduzido nos dispositivo das Fiqs» 1 e 2» 7
A Fiq = 6 é uma vista em planta da forma ds realI.sacão da Fiq = 1 = A Fig» 7 é uma vista esquemática em corte de um processo preferido para a remoção de escórias, da forma de realização descrita»
DESÇRIQÃO_DA.FORMAJEJE^IZAçgO PREFERIDA A forma de realização do presente invento está representada esquematicamente na Fig» 1« 0 presente invento é um aparelho destinado á conversão ds resíduos perigosos em agregados não perigosos e diz respeito a um processa de funcionamento do aparelho destinado â realização daquela função» De acordo com o invento., o presente aparelho dispas de um forno rotativo dotado de uma zona de entrada e de uma zona de saída» Conforme representado na Fig» 1? o forno rotativo {10) é constituído por uma zona de entrada (12) a por uma zona de saída <14>» A zona de combustão í16) esta localizada entre a zona de entrada e a zona de saída do forno rotativa» Embora na forma de realização descrita, as fronteiras dos vários-elementos sejam co-terminais, as ires zonas do forno rotativo são meramente ilustrativas e podem-se sobrepor» Isto quer dizer que parte da combustão pode ter lugar na zona de entrada (12), ou. na zona de saída Í14>» Mo entanto, s combustão tem lugar principal-mente na zona de combustão (16) do forno rotativo (1®)»
O forno representado esquematicamente na Fig» 1 ê um forno rotativo de contra corrente normal, construída para o tratamento de pedra calcária, ‘ou de conchas de ostra para a produção de cal» é constituído por uma virais externa metálica que é revestida, interiormente com tijolos ref ractários» A
’Ν-' IdSS&V*'' composição dos tijolos refractários ê determinada pelas temperaturas de funcionamento e pelos materiais que se prevtem passar através do forno rotativo» Na presente forma de realização, na qual ρ forno rotativo sstá previsto ρara funcionar a uma temperatura que varia -entre cerca de 87í °C (16ΦΘ°F) e Í26€?°C í23Φ0°F) , utilizou-se um tijolo refrsctário com 70% de alumina (produto da National Refractory Company de Oakland, Califórnia), sem que se tivesse observado a deterioração prematura do mesmo» 0 forno rotativo apoia-se sobre chumaceiras de suporte convencionais (n-So representadas) e é posto a rodar a uma velocidade ds rotação que varia entre cerca de 1 e 75 rpm através ds um sistema convencional de accionamento de forno (não representado)»
Como será analisado com maior pormenor a seguir» os sólidos são introduzidos na zona de entrada (12) do forno rotativo <10> = à medida que o mesmo roda, o material de granulometria superior a 5€? mícrones viaja através da zona de combustão Ció) em direcç-ão à zona de said-a (14), ao mesmo tempo que o material de granulometria menor é arrastado pela. cantracorrente gasosa contra o material sólido maior» Na forma de realização descrita, o forno rotativo (1©) compreende as câmaras de arrefecimento (18) na zona de saída do forno» As câmaras de arrefecimento recebem o material sólido -através das portas de comunicação situadas dentro do forno rotativo» As câmaras recebem o material sólido maior que é conduzido - por rotação para uma caída de saída C2õ> , por onde o material sólido proveniente do forno rotativo sai do mesmo» Encontra-se também associada ao forno rotativo (10) uma fonte de combustível (22), bem como uma fonte de ar (24) necessário à combustão dentro do forno rotativo (1©> = 0 combustível que pode ser utilizado pode ser um combustível líquido ou gasoso, incluindo líquidos residuais combustíveis, óleo combustível líquido, ou gá.s natural combustível» 0 oxigénio, ou a água em combinação, são utilizados para se controlar as temperaturas e a combustãoα A mistura combustível-ar é introduzida no forna rotativo (1Θ) na zona de saída (14), ao mesmo tempo que os gases do forno <!€?> passam através da zona ds entrada. <12) em contra--corrente relativamente â direcçSo do movimento dos sólidos maiores que são transportados por rotação da forno em direcçlo à zona de saída (i4)Conforme referido antsriormente, as partículas mais pequenas são transportadas pelos gases que passam no interior do forno e são deste modo separadas dos sólidos de maiores dimensões a levadas para fora do forna»
De acordo com o presente inventos o aparelho compreende dispositivos de ohidaçlo que se encontram numa posição adjacente à entrada do forno» De acordo com esta forma de realização* o aparelho compreende um primeiro dispositivo OMidante (2ó)„ Conforme está representado na Fig. 1* o primeiro dispositivo Q>;idante <2ò> é adjacente à zona de entrada (12) do forno rotativo,.- O dispositivo de oxidação (2ó> está em comunicação* do ponto de vista de escoamento, com a zona de entrada (12) do forno rotativo (10) e recebe os gases voláteis libertados pelo material que é introduzido no forno rotativo, bem como os sub—produtos de combustão provenientes da combustão que tem lugar dentro do forno rotativo» Uma fonte de material residual introduz o mesmo na zona. de entrada (12) do forno íi@)? onde a corrente de gases em contra-corrente faz a separação entre as partículas de maiores dimensões (material residual sólido) e as partículas de menores dimensões (finos residuais)» De acordo com o presente invento, o material residual sólido é constituído por resíduos sólidos de grandes dimensões e por finos residuais» Para fins do presente invento, os resíduos sólidos de grandes dimensões são resíduos, com uma dimensão de partícula maior da que cerca de Ξβ micrones, ao passo que os finos são definidos como um material com uma dimensão de partícula inferior a 5Θ mícrons» Embora o aparelho possa funcionar com materiais separados segundo dimensões diferentes» a separação tens coma objectiva o facto de se pretender fornecer meteria! ao primeiro dispositivo ds oxidaçlo (26) que passa ser rapidamente oxidado ou fundida no seu. estada físico? em que o material de maiores dimensões é introduzido no forno para ser fragmentado durante o seu. trânsito ao longo do forno rotativo» para produzir material incombustível* gàs volátil ou sub—produtos da combustão»
De acordo com o presente invento,, proporcionam-se meios para a separação de resíduos sólidas de grandes dimensões dos resíduos finos» Conforme está representado na Fig» 1s o aparelho compreende um transportador cla.ssif Icador í 3©) que recebe o material da fonte de resíduos (28) e que introduz o combustível derivado de resíduos na zona de entrada (12> do forno rotativo (1Θ)« A separação dos resíduos sólidos de· grandes dimensões dos resíduos finos dá—se no interior do forno rotativo <!€?)» Deve também ser notado que os resíduos sólidos devem também ser separados por dimensão antes da sua introdução no forno e que os resíduos finos devem ser introduzidos directamente nos dispositivos de oxidação»
De acordo com o inventof o aparelho compreende meios para indução da. combustão no forno para converter os resíduos sólidos de grandes dimensões em agregados primários sólidos em partículas* em clínquer* em gases voláteis e em sub—produtos da combustão gasosos» Conforme aqui referido e representado na Fig» 1? os meios de indução da combustão compreendem uma fonte de combustível (22)* a fonte de ar (24) e o forno rotativo (1ô)» Como será visto a seguir* as condições de funcionamento do forno serão tais que os resíduos sólidos de grandes dimensões serão convertidos em primeiro lugar nu.m agregado primário em partículas* em gases voláteis e em sub—produtos da combustão gasosos* sendo mínima a quantidade de clínquer produzido pelo forno il rotativo* 0 funcionamento da forno
V ? } faz passar os sólidos para a zona de salda C14) do forno rotativo,; através das câmaras de arrefecimento (1.8) 5- até à caída de saída (2Θ) = Conforme aqui referido* o .material sólido que sai pela caída de saída (2€>) é enviada para o classificador do forno <34> = 0 classificador (34) pode ser um qualquer mecanismo convencional que faça a separação das 'partículas sói idas de grandes dimensões das partículas sólidas finas* Conforme foi já referido* -qualquer material sólido com um diâmetro maior do que 9*5 mm (3/8 de polegada) é classificado como clinquer ou sucata de metal* sendo os restantes materiais de menores dimensões classifiçados como um agregado primário* 0 clinquer e o material em partículas é feito passar através de um separador magnético (não representado)* 0 agregada primário é então feito passar sobre outro separador magnético (não representado)* Os matais ferrosos são removidos e enviados para uma tremooha metálica para serem vendidos como sucata de ferro*
De acordo com o presente invento* proporcionam—ss meios para induzir a combustão nos dispositivos de oxidação* para se converterem as resíduos finos* os gases voláteis e os sub—produtos da combustão gasosos em finos não combustíveis* em escória fundida e em gás residual · Conforme foi aqui referido == os meios para indução da combustão nos meios oxidantes compreendem uma fonte de combustível oxidante (36) e uma fonte de oxigénio (38)* Deste modo* o dispositivo oxidante (26) recebe os- resíduos finos e os gases voláteis provenientes do forno rotativo (íô>* os quais podem ou não ser combustíveis* os sub-produtos da combustão provenientes também do forno rotativo (1Θ)* o combustível da fonte de combustível (36) e o oxigénio da fonte de oxigénio (38)* Na presente forma de realização* o primeiro dispositivo oxidante (26) funciona a uma temperatura que varia entre 982*0 (18©0°F) s 1649°C (3®0®°C>» Num ambiente oxidante* os materiais 12
combustíveisr. Us finos n3o combustíveis podem ser ou nlo fundidos $ dependendo da sua composição.
Conforme se mostra esquematicamente na Fig» 2, uma parte tíos finos nSo combustíveis slo fundidos e recolhidos no fundo do primeiro dispositivo oxidar?ts (26) na forma da escória liquida (4@). 0 aparelho pode compreender faculiativamente queimadores dirigidos para o primeira dispositivo oxidante (26)., com o objectivo de elevar a temperatura em várias zonas dentro do dispositivo oxidante (2é)= Conforme está aqui contemplado e representado na Fig» 2, o primeiro dispositivo oxidante Í26> compreende lanças de combustível-oxigénio (32) e (33)» Nesta forma de realização, a lança de combustível-oxigénio (33) apresenta uma capacidade de 2Θ milhões de BTU/hora e está dirigida para a superfície da escória dentro da conduta (54)? de maneira a impedir em parte que a escória escoe do segundo dispositivo oxidante (56) para o primeiro dispositivo oxidaste» Da mesma forma» as lanças de combustível-oxigénio <41) s (43) sstSo dirigidas para a superfície da escória C4®) e impedem em parte que a escória escoe do dispositivo oxidante (56) para o dispositivo oxidante (26)» A lança de combustível-oxigénio (32) tem uma capacidade de 9Θ milhões de BTU/hora e está dirigida para a escória (4Θ) que se encontra na. zona central do dispositivo ox idan te (26) »
Como está representado esquematicamente na Fig» 2, o primeiro oxidante á um recipiente de paredes metálicas, arrefecido por água, que se encontra em comunicação, do ponto de vista de escoamento, com a zona de entrada <12) do forno rotativo <1®> » 0 primeiro dispositivo oxidante da presente forma de realização tem uma secção transversal quadrada e apresenta paredes metálicas 13 -
verticais constituídas por condutas (46) de arrefecimento tubulares metálicas orientadas verticalmente» Conforme está representado na Fig, 3 * nesta forma de realização* as condutas (46) slo tfm uma secção transversal reetangular e são soldadas ao longo do seu comprimento para formarem painéis» Nesta forma de realização* as paredes (5Θ) do primeiro dispositivo OKidante (26) slo formadas por painéis que são* par sua vez* constituídos por um conjunto de condutas (46)» como se mostra na Fig» 3» Mesta forma de realização* empregam-se tubagens rectangulares de aço Α5ΘΘΒ de 4 polegadas (1ΘΘ mm) e 8 polegadas C2ΦΦ mm), com uma espessura de parede de 12*7 mm» A forma construtiva da Fig.» 3 corresponde á forma construtiva de uma caldeira convencional e qualquer especialista da técnica de construção de caldeiras poda facilmente fabricar um painel cilíndrico ou plano a partir do qual se pode construir um dispositivo oxidante cilíndrico ou de faces planas»
Um sistema de fornecimento de um fluído refrigerante (não representado) fornece um fluído refrigerante às condutas (46) do primeiro dispositivo oxidante (26). O fluído refrigerante flui através de um sistema colector convencional para o interior das condutas (46) na parte inferior do dispositivo oxidante e flui no sentido ascendente através das condutas» A temperatura e o caudal do refrigerante afectam a temperatura das paredes do dispositivo oxidante (26) e podem ser utilizadas como variáveis de processo para controlarem a oxidação dentro do aparelha» Existem* contada* constrangimentos ao escoamento do refrigerante* dado que ele afecta a temperatura das paredes do dispositivo oxidante» Se o escoamento do refrigerante for tal que produza nas paredes uma temperatura demasiado baixa, então o processo não está a ser termicamente eficiente e o consumo de combustível é excessivo. Para além disso* sob determinadas condições* o material que se encontra dentro do dispositivo oxidante pode-se depositar nas suas paredes- interiores» podendo 14
induzir a corrosão nas mesmas* Ao contrário, se o escoamento do refrigerante for tal que o interior das paredes do dispositivo oxidante funcione a uma temperatura demasiado elevada, as paredes metálicas podem ser oxidadas, d que resultaria numa perda da respectiva resistência. Uma temperatura demasiado elevada, par-a as- paredes pode também afectar desfavoravelmente a resistência das mesmas, na medida em que vai afectar os tratamentos mecânicos, termomecânicos e térmicos dados ao metal constituinte das condutas (46)* Se se utilizar água como refrigerante, a sua temperatura deve ser mantida entre 38*C e 121*0 C100°F e 250°F>»
De preferência, o -escoamento do refrigerante através do primeiro dispositivo oxidamte (26) deve manter a superfície interior da parede a uma temperatura inferior a cerca de 315,ó°C (6-00c'F) e de preferência inferior a cerca de 148,9°C (3ΘΘ°Ρ) * Surpreendentemente, as paredes a estas temperaturas baixas não afectam desfavoravelmente a economia do processo, ou a eficácia do processa de oxidação» 0 primeiro dispositivo oxidante (26) pode compreender tijolos refractários (53) na sua base, a fim de poder resistir às temperaturas de funcionamento verificadas nessa zona do dispositivo oxidante causadas pela. passagem da escória liquida í 4Θ) que transmite o calor proveniente da passagem dos gases quentes através da. zona interior (52) do dispositivo oxidante (26). Alternativamente, permite-se a -acumulação e solidificação da escória na base do dispositivo oxidante de maneira, a. formar uma. crosta sólida (53) que vai suportar a escória fundida, à semelhança do "casca.’1 sólida, nas operações de fusão de cascas. Na forma de realização da Fig» 2, os gases quentes são inflectidos a 90o em d ir seção à conduta. (54) quefaz a interligação do primeiro dispositivo oxidante (26) com o segundo dispositivo oxidante (56) » A forma, construtiva do segundo dispositivo oxidante (56) é -
"s semelhante em alguns aspectos â do primeiro dispositivo oxidante (26)= Na forma de realizaçSo representada, contudo, o segundo dispositivo ox idante Í56> ê ci 1 indrico,, com um interior que é também cilíndrico-
Os gases quentes e os finos em partículas passam do primeiro dispositivo αχidante (26), através da conduta (54), para o segundo dispositivo oxidante (56) = A forma construtiva da conduta (54) s do segundo dispositivo o;·;idante (26) á semelhante à da forma, de realização apresentada no primeiro dispositivo oxidante5 na medida em que também estes são recipientes de paredes metálicas arrefecidas a água»
Como para o primeiro dispositivo oxidante (26)5 o segundo dispositivo oxidante (56) também pode apresentar refrac-tário na sua base, ou então pode-se deixar que a escória solidifique para formar uma camada sólida (531, como a já referida, relativamente ao dispositivo oxidante (26)- A função desta camada, já foi analisada atrás» Da mesma maneira» as paredes do segunda dispositivo (56) são arrefecidas por meio do escoamento de um refrigerante a partir de uma fonte do mesmo (nlo representada) situada na zona inferior do dispositivo oxidante (56)= 0 dispositivo o.xídanie (56) recebe o refrigerante pré—aquecido que foi utilizado no arrefecimento da peça ds duas vias (72)= 0 refrigerante escoa no sentido ascendente dentro das condutas (461 e as paredes do segundo dispositivo αχidante são mantidas de preferência a uma temperatura entre 14?°C (3©0°F) e 315,6°C (6Ô0°F)= Os problemas resultantes de se conduzir o aparelho a temperaturas de parede interior acima ou abaixo do intervalo preferido são os mesmos que os descritas para o dispositivo oxidante (26)= no da
De acordo com a forma de realização contemplada* primeiro dispositivo oxidante (26) não s dá a totalidade da stSo dos materiais residuais = Uma parte si .gnificativa da stão dá-se também no segundo d X H- positivo DKÍdsrs CS í ίΐό „
Deste modo., no funcionamento da forma de realização da Fig, 1, os resíduos finos não combustíveis passam da zona interior (52) do primeiro dispositivo oxidante (26), através da conduta (54), para a. zona interior (58) do segundo dispositivo oxidante (56), Na forma de realização preferida, a conduta (54) é normalmente íuperxores arrefecidas a rectangular e constituída por paredes água s por uma zona inferior revestida com rsfractário ou com escória, As paredes superiores sSo arrefecidas nesta forma de realizacSo por meio de um líquido refrigerante que é proveniente do primeiro dispositivo oxidante (26)» As paredes superiores da conduta (54) sSo de preferência mantidas a uma temperatura ous varia entre 149°C (300°F) e 3í5,6*C \600°F>, pelas razões já indicadas anteriormente em relação aos primeiro ε segundo oxidan-tSS 8
Na forma de realização preferida, os líquidos são injectados no segundo dispositivo oxidante (56), conforme é aqui considerado, através da entrada d fcf 1 it| C.Í X do l foí3- ) ;; A ioiste de liquido que alimenta a entrada de líquido (60) 5 na | sresente forma ds realização, comor eende um sist Bínâ colec tor (nao representado > rsnto3 pode f aci 1 mente o -a c o x s c t o r* que |_j l_? to que circunda todo o aparelho. Qualquer líquido, como seja combustível de origem residual, água da chuvas ou água das chuvas contamxnada, é recolhido no sistema coiector e è injectado no segundo dispositivo oxidante (56) através da entrada de líquidos (60), Deste modo, todo o aparelho está dotado de meios para utilizar combustível de origem residual e âoua contaminada que se encontrem em volta do aparelho e dentro do mesmo. Um especialista da técnica que seja proprietário do in\ conceber um sistema de drenagem e um siste ser aperável com o presente inventa, sfe^J^^-Aecessário uma descrição especifica de tais sistema»
De acordo com o presente invento, proporciona-se um dispositivo para -arrefecimento dos finos não combustíveis e do gás residual» Conforme se encontra aqui contemplado e está representado esquematicamente na Fig. i, o aparelho compreende um terceiro dispositivo oxidante {62)= 0 terceiro dispositivo oxidante pode ser arrefecido a água por passagem de um líquido refrigerante através de uma pluralidade de condutas que constituem as paredes do reservatório» Esta forma de realização encontra-se representada na Fig» 4, na qual se pode observar que as condutas estão separadas ao longo do seu comprimento e que estão soldadas a espaçadores metálicos alongados <48> que se encontram localizados entre as condutas (46')» Nesta forma de realização, a tubagem apresenta um diâmetro exterior de 76 = 2 mm <3,Θ polegadas) e uma espessura de parede de 7,62 mm (0,3 polegada) = 0 terceiro dispositivo oxidante (62) compreende uma entrada de água (64) para introdução da água proveniente dò exterior tio reservatório» Na presente forma de realização, a entrada de água (64) apresenta um bica pulverizador (representada esquematicamente como (65) que introduz a água e o ar a uma velocidade superior à velocidade do som» Ma presente forma de realização, o bico de. pulverização é um modelo "sónico" SC CNR-03~F-02, feito pela Sonic de Nova Jersey= Uma fonte de água (66) está em comunicação, do ponto de vista de escoamento, com a entrada de água» Na presente forma de realização, a fonte de água (66) é água de alimentação que não contém resíduos» h áqua proveniente da fonte de áqua (66) tem a função de arrefecer o gás residual e os finos não combustíveis até uma temperatura situada entre os 177*0 (353°F) e os 204 °C £) , de maneira que o gás e 18
ο material em partículas possam ser sepa^aj^^Jjk#' processos de separação convencionais, a descrever a seguir. Facultativsmente, α dispositivo de arrefecimento pode ser colocado num outro reservatório (neste caso? reservatório (65) a jusante do dispositivo ocidente (62)).·, Nesta forma de realização, o material entra no dispositivo oxidante (62) a uma temperatura de cerca de 87©°C <16©0°F) e sai a uma temperatura de cerca de 76©°C (14ΘΘ°F)„ Nesta forma de reali zaçao, a entrada nos dispositivos tís filtração ? neste caso o distribuidor (7Θ) e os filtros (74), é efestuada a uma temperatura de cerca de 2©©°C í4©©°F>, ou inferior..
De acordo com o presente invento, o aparelho compreende meios para fazer passar os sub-produtos da combustão gasosos provenientes do forno e o gás residual através dos dispositivos de oxidação. Conforme aqui considerado, o aparelho compreende uma peça de duas vias (72) que está em comunicação, do ponto de vista de escoamento, com o segundo dispositivo oxidante (56) e com o terceiro dispositivo oxidante (62)„ Na forma de realização preferida, onde o segundo e o terceiro dispositivos oxidantes são-recipientes cilíndricos dispostos verticalmente, a peça de ligação (72) é um recipiente em forma de U que interliga as aberturas superiores da segundo e terceira dispositivos oxidan— tes. Com esta forma construtiva, o caudal de ar na zona dos bicos de pulverização (65) é normalmente paralela à pulverização produzida pelos bicos, pelo que as partículas são arrefecidas eficazmente com um mínimo de aglomeração. A peça de duas vias (72) tem uma construção similar â do terceiro dispositivo oxidan-te (62) 9 noíseadasiente, é um recipiente arrefecido a água, de paredes metálicas, construído a partir de tubos e espaçadores, conforme representado na Fig„ 4. Na presente -forma de realização, a peça de duas vias (72) recebe a água de arrefecimento depois ds pré—aquecida pela passagem através do dispositivo oxidante (26) e pela conduta (54).
·\ "V; Ο funcionamento da forma de realização preferida determinou que a água de arrefecimento do terceiro dispositivo oxidante (62) não ê necessária» A forma de realização descrita compreende um quarto dispositivo oxidante (65)» Este aumenta o tempo de permanência da material dentro dos meias oxidsntes e auxilia ainda a eliminação dos componentes perigosos que estão contidos no material a tratar»
Nesta forma de realicação, os dispositivos oxidsntes (62) e (65) estão interligados pelas suas extremidades inferiores através da peça de ligação (73)„ De preferfncias o aparelho compreende meios para a remoção do material em partículas sólidas a partir da base dos dispositivos oxidantes» Conforme aqui contemplado e representado esquematicamente na Fig» is prevê-se um transportador de arrasto (75) para extrair o material em partículas sólidas que de outra forma se acumularia na base dos dispositivos oxidantes (62) e (65), bem como dentro da peça de ligação (73) entre os dois dispositivos oxidantes» 0 material em partículas sólido recolhido desta forma é introduzido na conduta (75) que o conduz até ao acumulador (84) para. reintrodução no dispositivo oxidante (56)»
Conforme está aqui contemplado e se encontra representado esquematicamente na Fig* 1, está prevista uma fonte de .material cáustico (67) que se encontra em comunicaçãos do ponto de vista de escoamento* com o quarto oxidante (65)* 0 material cáustico tem como função neutralizar o ácido contido no gás residual* D material cáustico pode ser injectado como um liquido ou sob a forma de partículas secas, por exemplo cal hidratada, através da entrada de controlo (70)* A injecção por pulverização do material cáustico tem como função neutralizar qualquer quantidade de ácido que esteja contida no gás residual * -·.'· ^ Λ C > ·' ίΐϊ a t s y~ .1 -21 1 C-SlUSCXCO pOCte SSF 2. n t r O d L-. X Í. Q Q ΠΟ terceiro dispositivo oxidante (62)„
Ao fazer-se a interligação entre os vários elementos do presente invento, o efeito da eKoansSo térmica diferencial deve ser considerado, l= 0vi-do ãs terriperautira,s elevadas dos ma oe r x a i.'.= que estio dentro dos tíisposi tivos oxidantes (26) e (56), conduta < 54) e peç :a de ligação (72). Além disso, existem diferenciais de t. Ο its pS Γ B. t.U Γ ‘Bl s i q π i f i c a 11 vos· n as diferentes- zonas do aparelho, de modo que a adaptação na in terface entre essas zonas deve ser feita por ípansão e por con tracção*
Como será a -seguir analisada, o sistema é conduzida a uma pressão inferior é. pressão atmosférica. Por isso, qualquer en t: [•"0 zonas do aparei ho ! π-la = É pr ej udici al para Ή to do aoarel Qpu, .de n? tf» — sas fu gas não 5. lor d emasiado elev ado OS i r f^a. não a f sc i :arem a f Γ*5 mbu stao dos ίΐιΒ. X ais dsn tro dos di spos íi ti- te ©M IQSnClS Pi 3u Q C 2. fcica no uiras onas do apresentei» um prej ud i c i a 1 men i vos oxidantes» aparelho que funcionam a temperaturas inferiores
De acordo com α presente invento, o aparelho compreende meios para efestuarem a separação dos finos não combustíveis do gás residual» Conforma aqui contemplada e representado na Fig= 1 - o aparelho compreende t r'ê'S- f i11ros í 74) que Γ ui ç:_ i on am eíft pa ral elo e que são aspi rados PO; r meios de dois yen ti 1adores (76)= 0 gás residua1 e os finos em partículas- sã o i n t r oo u z i dos n os f il tros a uma tempei ratura dS pr ef erSncia superior a 4 “T**T i~! A / / “ € f 3 ro0 opr ; e X nfer ior a 2Θ4 °C (40€í °t), de maneir •3 que se possa u til i zar T ii cr os de mangas f. i1tran t.SS c : on veri c x on ai s* 0 fi une :iona .ÍÍÍB n to da A r* s sen t! e f orms de reaIi z ação d © t b r iB i. n ou que se Pc jdem eínpr·© gar s le ®en t 05 filt ran te- s de t ef lon convenci on ais nes ta oper 'aç Ia = 0 gás residual é separado dos finos em partículas não
InTí O-J.B- X. i. VS j 21
e é depois feito passar através de meios de controlo (78) que controlam a composição a a temperatura do gás residual» 0 gás residual é sntSo enviado para a atmosfera através da chaminé (80). Os ventiladores (76) induzem uma depressão em todo o aparelho proporcionando a tiragem dos gases voláteis e dos sub—produtos da combustão do forno rotativo» Os sub-produtos da combustão do forno rotativo, os sub-produtos da combustão dos dispositivos oxidantes e todos os gases que passam através do sistema passam através dos ventiladores (76), de tal modo que a totalidade do aparelho trabalha à pressão sub-atmosférica» Os finos em partículas acumulados nos filtros (74) são transportados por meio de uma bomba (82), através da conduta (75), até ao acumulador (84)= Da mesma forma, o agregado primário é transportado através da conduta (85), por meio da bomba (86), para dentro do acumulador ¢84)= A forma de realização preferida tío acumulador (84) é representada na Fig = 5=
De acorda com o presente invento, proporciona-se um dispositivo para à introdução do agregado primário em partículas sólidas e para a reintrodução dos finos não combustíveis no aparelho, para se obter uma mistura praticamente fundida» Conforme contemplado e representado nas Fig= 1, 2 e 6-, o aparelho compreende meios para introdução dos finos em partículas não combustíveis e do agregado primário dentro dos dispositivos de oxidação, nesta forma ds realização, no segundo dispositivo oxidante (56)= Como se encontra representado na Fig= 5, o -acumulador (84) está dotado de uma entrada; (88) preparada para receber os finos em partículas provenientes das condutas í75) e (85)= Esta forma de realização compreende um respiradouro (89) que está em comunicação com um filtro (não representado).
Associado à forma de realização preferida do acumulador (84) encontra-se uma primeira sonda (92) destinada a detectar α 22
nível máximo desejado do material em partículas dentro do acumulador (84)» Uma segunda sonda (94) detacta d nível do material em partículas dentro do acumulador (84) = Um mecanismo de controlo da sonda actua uma válvula (98) por meio de- um mecanismo de controlo de válvula (100). Durante o funcionamento do aparelho» a entrada (88) introduz o material em partículas no acumulador (84)5 onde o mesmo é acumulado até atingir um determinado nível que provoca a setuação da sonda superior (92)? a qual* por sua vez, transmite um sinal ao dispositivo de controlo das sondas, o qual actua o dispositivo de controlo de válvula (100) que faz abrir a válvula (98), permitindo a passagem do material em partículas através da conduta (102) que se divide depois em dois tubos de entrada· (103) e (105) que fazem a introdução do material em partículas no segundo dispositivo oxidante (56), conforme está representado na Figs» 2 e 6» Quando o nível do material em partículas que se encontra dentro do acumulador (84) atinge o nível da sonda inferior (94), o dispositivo ds controlo das sondas e o dispositivo de controlo de válvula (100) fecham a válvula (98), interrompendo desse modo a saída tío material em partículas através da conduta (102)«
Embora estejam representados os tubos (103) e (1Θ5) a introduzirem o material em partículas sólido no segundo dispositivo oxidante (56), o material em partículas sólido pode ser também introduzido no primeiro dispositivo onidante (26) ou em ambos os dois, ou seja no primeiro s no segundo dispositivo oxidante» Conformes se representa na Fig = 2, o material em partículas sólido introduzido no segundo dispositivo oxidante através das tubagens (103') e (105) (apenas o tubo (105) está representado) cai no fundo do segundo dispositivo oxidante (5è) e forma a pilha (104)» 0 calor proveniente do gás que passa através do segundo dispositivo oxidante (56) contacta a superfície da pilha do material em partículas, provocando a fusão da parte do material em partículas que apresenta um ponto de fusão infe rior à temper •atura do qé.s que está cxe do mate rial = U materi - ·? j: i . - 4 Si ix U j.. a pa: consigo algum material em partículas que nlo esteja fundido e junta—se â escória fundida <4Θ) na base da dispositivo oxidants (56)« Como está representado na Fig» 2, a escória líquida (4Θ) acu nu. i a "-se na oass do H l~5 !r* · :Π te (26), da c a a escária fu Vfcí i Γθίΐιον 8—1 a t onduta o e çj i1- i a x ndeoenden te ,·. r 0 ρ r sssfs t a na !- xg, 7 5 a caixa cse S«-COl‘ XíA eccâo QLi0 é geralmente rectangular e está . (110) qu.e se encontra em coísiunica cão, do te energética para criar H *3.0· s?n c on x. i; -a dentro da ponto de vista de escoamento, com a base do dispositivo oxidante (26)„ A escória fundida (4©) escoa para dentro da caixa de escória Cl®8) onde é exposta à chama do queimador (112)= A chama do queimador (112) é suficisntemente turbulência no material fundido (4< caixa, de escória ( í@8) e auxilia desse modo o processo de vitri-íicação do material ai contido» 0 queimador (112)= em combinação com os queimadores (32)5 (33)5 (41) e (43) representados na Fio» 2, estão orientados de maneira a impedirem em parte o escoamento da escória fundida através da porta de saída í 124)., o que resulta num aumento do tempo de residência dentro do aparelho» Esta forma de realização preferida compreende u.m queimador (114) junto á porta de saída (124) que visa proporcionar um controlo adicional da temperatura da escória., exactaisents antes de ser temperada» As condiçSes dentro da caixa de escória (108) são controladas por meio de um pirómetro óptico instalado na abertura (126)=
Nesta forma de realização, a caixa de escória ííS-b-) construída em paredes metálicas arrefecidas a água, em que
vã. parte inreriar que esta em com encontra-se revestida com um revestimento refractário ou compreende uma camada sólida de escória solidifiçada=
De acordo com o presente invento» o aparelho compreende meios para arrefecer a mistura fundida de maneira a formar um agregado não perigoso» Conforme está. aqui contemplados o aparelha compreende os meios de arrefecimento representadas esquematicamente na Fig„ i.„ Ma forma de realização preferida* os meios de arrefecimento compreendem simplesmente água para dentro da qual a mistura fundida é despejada» Os meios de arrefecimento extraem o calor da mistura fundida e constituem o agregada não perigoso» to é dyora de resíduos um cá u r s ízi í~í w# í em propor- aj a consti- ior resíduos o resídua é u res íduo ‘xemp : .L g i? isg £* ímt onts .minados* ÍS5 resitíuos íqui dos ou ?sign ados por é U ima 1 ama .me ir o iugar is te è depois adarr tente do em tambores perigosus num processo de manufactura xon ã r-se uma fonte de matei 1 r es-idu ai sói 1' .uíd a por res íduos só 1 idos de gr andes d imerr ino s n íMÒd. fo r ma d s re a JL ώ a í :ão d o pre sen TS? 3. j :ran s porta do para c 3 a pare1í 30 de 1 vari ada s m. ____í _ iguS estar na forma de um se hl i do em pa rtí cuia lama semi—sólida resultante do tratamento de esgotos, líquidos em contentores cilíndricos metálicos, sólidos contidos em tambores de fibra (normalmente que contém um líquida* o resídua é passado em sobre um crivo agitador onde o liquido é extraído» metálicos de 55 galões (iôtí,2 litros), estes s-So retalhados introduzidos no forno rotativa, cama parte do resíduo sólido de grandes dimensões» eliminando-se deste modo a necessidade da limpeza ou. inspecção dos tambores. Pode também ser necessário procedei'—se ao retalhamento dos materiais de alimentação várias vezes para se obter um material da alimentação que seja efieien-temente consumido no processo·
No controlo do processo a das temperaturas de funcionamento dos vários componentes envolvidos no mesmo» é vantajosos conhecerem-se as características dos materiais de alimentação» de maneira que o caudal de alimentação dos materiais residuais e de outros materiais fls alimentação introduzidos no aparelho possa ser controlado» para se obterem as condições de funcionamento dasejadas·
De preferência, o material residual é entregue com uma descrição que deverá incluir informações relativas ao seu poder calorífico (BTU) e conteúdo de humidade. Pode ser» contudo» também necessário verificar a podar calorífico <BTU), bem como outras características dos materiais de alimentação» de modo que o funcionamento do aparelho seja facilitado, Note-se que, embora uma carga de material residual possa ter um poder calorífico total (BTU) de determinado valor» muitas vezes o resíduo não é homogéneo e por isso o funcionamento do aparelho e o comando do processo requerem alguma intervenção para se evitar que os parâmetros de funcionamento se desviem dos necessários- para a oxidação completa dos componentes do combustível do resíduo e para a produção dos agregados não perigosos desejados, Para além do poder calorífico (BTU) e da humidade, ê também vantajosa poder conhecer-se o conteúdo de ácido, a quantidade de cinzas e a concentração de halogénios, 0 conteúdo de ácido dos resíduos dá ao operador meios que lhe vão permitir saber qual a quantidade de caústica consumida no processo» valor que se repercute tanto no
2Α introduzida* 0 conteúdo de halogénio afecta as operações dc processo e ds prefer?nc’a oeve-se situar ?ncr hmprsQan- do-se estas caracteri.st.leas do resíduo e através do controlo adequado da alimentação de água, combustível auxiliar, oxigénio, cáustica, liquido refrigerante, etc», de modo a obterem-se as condições de funcionamento desejadas, consegue—se produzir economicamente α agregado pretendido» 0 processo compreende ainda a etapa de separação do resíduo sólido de grandes dimensões dos finos» como referido atrás* Esta separação pode ssr eíectuada dentro do forno rotativo (10), ou pode ser realizada simplesmente por condução das várias dimensões de resíduos para diferentes- posições do aparelho» Por exempla, se os finos forem solo superficial contamina— do, estes podem ser introduzidos directamente nos dispositivos de oxidação» 0 resíduo sólido de grandes- dimens-Ses- è introduzido num forno rotativo dotado de uma zona de entrada, de uma zona de combustão e de uma zona de saída» As condições de funcionamento da forna são controladas de tal modo que o resíduo sólido de grandes dimensões é submetido a combustão para formar um -agregado primária em partículas sólidas, clínquer e sub—produtos da combustão gasosos, em que uma parte importante dos combustíveis voláteis contidos no resíduo sólido de grandes dimensões volati— X ~L .ti cl fíV ”** 'ίΞ· c? na zona de en t. r ad a d o f o r η o» De preferência, o forno rotativo é conduzido a uma temperatur· a interna media que varia entre cer ca de S7i°C í Í6£«3°F) e ί2ο0°Ο (2300°F)» .s dentro do forno, quer no sentido do seu díiiOi ιΠϊδΠ ut consias-quer no sentido radial» For isso, algumas zonlre^^iò forno podem-se desviar significativamente do intervalo dos 87í°C C1600°F> aos 126€>°C Í230©°F) = 0 resíduo sói ido de grandes dimensões á introduzido no forno rotativo a um caudal que está dependente da respectiva conteúdo de BTU, o que normalmente se traduzirá numa velocidade de 20 toneladas par hora. 0 forno roda a uma velocidade que varia entre 1 e 75 RPM de maneira que o tempo da permanência total da material sólida desde a zona de entrada até è. cana de saída (14) varie entre cerca de 9# e 120 minutos,,
Com estes parâmetros de funcionamento, o forno rotativo produz um material de saída constituído predominantemente por um agregado primário de partículas sólidas, com uma quantidade menor de material que pode ser classificada como clínquer» Para os fins do presente invento, os clínqueres são normalmente sólidos de grandes dimensões, por exemplo, tijolos de construção que passam através do forno rotativo, ou material que não reagiu, ou aglomerados de material de baixo ponto de fusão que fundiu e aglomerou-se a temperaturas relativamente baixas no forno rotativo. As condições de funcionamento do forno rotativo são controladas com o objectivo de se satisfacerem duas condições» A primeira consiste em converter—se a maior parte do resíduo sólido de grandes dimensões em agregado primário na forma de partículas sólidas e a segunda consiste em volat.ilizar—se uma grande parte dos combustíveis voláteis contidos na porção de alimentação do forno rotativo» Como será analisado a seguir, o agregado primário é recirculado no processo de modo a ser fundida e introduzido na escória fundida existente nos dispositivos de oxidação» Uma vez que a escória é transformada no agregado não perigoso, pretende-se converter a maior quantidade possível de
materiais tratados naquela forma» U eiaterasa^' que constitua, a produção de clínquer do forno ê ensaiado para se determinar se aquele contém material perigoso que seja e>;traivsi por lavagem» Qualquer material que possua um material perigoso que seja smtraivei por lavagem é reintroduzido no forno rotativa na zona de alimentação* 0 funcionamento do presente aparelho e processo proporciona uma porção muito pouco significativa de material classificado como clínquer, relativamente è. produção do forno* 0 segundo ohjectivo quanto ao funcionamento do forno rotativo consiste em volatilizar—se uma porção muito importante de combustíveis voláteis na zona de alimentação do forno rotativo» Isto reduz o conteúdo de BTU do material sólido que passa dentro do forno rotativo para a zona de combustão <16> = Se o conteúdo de BTU da parte sólida que atinge a zona de combustão <16) do forno rotativo C1Θ) for excessiva5 pode-se ter uma combustão descontrolada dentro da zona de combustão no interior do forno» Deste modo3 as condições de funcionamento do forno rotativo devem contemplar uma temperatura na zona de alimentação do forno suficientemente alta para volatilizar a maioria dos componentes voláteis contidos no resíduo sólido de grandes dimensões que é introduzido no forno»
Conforme está representado esquematicamente na Fig» 1, o material sólido que sai pela caída (2Θ) é conduzido para o classificador (34) do forno» 0 classificador (34) pode ser urn mecanismo convencional para. separação das partículas sólidas de grandes dimensões das partículas sólidas finas» -Como está aqui contemplado*, qualquer material sólido com uma granulometria superior a 9*5 mm (3/8 polegadas) é classificado como clínquer* 0 material de granulometria. inferior àquele valor è considerado como agregado primário* 0 clínquer e o material em partículas são passados sobre separadores magnéticos (não representados) para. remoção dos metais ferrosos, os quais são enviados para uma tremor;ha metálica para serem vendidos como sucata de aço» o aparelho a ilíluB. η o r o t a c x v o, bem ι α sistema»
Os sub-produtos da combustão gasosos provenientes do forno são retirados do mesmo por aspiração» Como referido snteriormente, os ventiladores (76) mantem todo o « pressão sub-atmosférica e aspiram o gás do forno como dos dispositxvos oxxdantes, através de todo o sistemas 0 processo compreende a introdução dos- resíduos fi; nos dispositivos de oxidação» Como aqui confcemplado, os resíduos finos provenientes do forno rotativo (10) são levados pela corrente gasosa e s-Io transportados para o interior do dispositivo oKidante (26)= 0 material combustível é introduzido nos dispositivos de oxidação =
Como está aqui contemplado9 está prevista uma fonte de combustível líquido (36) associada ao primeiro dispositivo axidante (26). A alimentação de combustível ? de resíduos finos e de gases voláteis a partir do material residual sólido existente no forno e a injecçlo de oxigénio são empregues no controlo da temperatura do primeiro dispositivo oxidante, a qual deve variar entre cerca de 9S2°C e 1649°C C18®Θ ã cf d © t & Γ <ti 1 Tf B. d B. |J0 1 ο caudal de a 0 Pis: X U dos ma t © r x b. x s uís: a limentaç 3 O r. incluindo iliar que seja in tr oduzido» JjQ pi -efer@n- poder uaiurífico (BsU) cia5 o combustível auxiliar proveniente da fonte de combustível (36) é constituído por material residual líquido combustível« Prefere-se ainda que o material residual líquido combustível seja constituído por um líquido que seja um solvente orgânico, um resíduo líquido resultante de perfurações, ou uma tinta. 0 processo compreende a t^fnapa ué induzir a Looibu S· 13 o nos disp UaiOVOS d© o x x d aç Sc- pa r a c :onverter < os resíduos finos em finos nl o combustíve xeíf ™·gôrxe f un G Í. d 3. 0 O B. -= residual» Conforme
3Θ - está aqui contemplado., os dispositivos de oxidação são constituídos por trfs dispositivos oxidantesg o primeira dispositivo oxidante (26) ? o segundo dispositivo oxidante (56) e o terceiro dispositivo oxidante (62) » Mo primeiro dispositivo oxidai!te (26)3 uma parte importante do material combustível é oxidado para formar sub—produtos da combustão gasosos. Estes são aspirados ao longo do interior (52) do primeiro dispositivo oxidanie (26) através da conduta (54) para o interior (58) do segundo dispositivo oxidante (56). à temperatura de funeionamsnto;i que varia preferivelmente entre 982° e 1649°C C 18@â e 3ΘΘΘ°Ρ).= parte do material funde. Este material é recolhido na base do primeiro dispositivo oxidantBj conforme se mostra na Fiq. 2« sob a forma de escória fundida (4Θ5 , a qual escarre depois para a. caixa. (108).= 0 material em partículas sólido que nSo funde passa conjuntamente cdid os subprodutos da combustão gasosos através da conduta (54) para o interior do dispositivo oxidante (56);! onde uma parte pode ser aí fundida ou pode manter-se no estado de não fundida e passar através do aparelho sob a forma de finos em pa r t. í cu las sólidas. 0 agregado primário em partículas sólidas e os finos não combustíveis são introduzidos nos dispositivos de oxidação. Conforme aqui contemplado e claramente representado nas Figs 2 e ò5 os tubos C103) e <1@5) introduzem o agregado primário e os finos em partículas sólidas no interior do segundo dispositivo oxidante (56). De preferfncia, o agregado primária e os finos em partículas finas sólidas são introduzidos na forma de doses descontínuas. A introdução contínua destes materiais no dispositivo oxidante arrefece a superfície da pilha do material em partículas dentro do dispositivo oxidante, evitando a fusão da superfície. Isto inibe a fusão do material em partículas que está a ser introduzido no dispositivo oxidante e inibe deste modo
a produção de escória perigoso* fundida que :onstitui o agregada não
Conforme está representado esquematicamente na Fig» 2? prefere-se que que as doses descontinuas do agregado primário e dos finos não combustíveis sejam introduzidas no segundo dispositivo oxidamte para formarem uma pilha no interior do mesma = 0 calor proveniente dos dispositivos de oxidação é transmitido à superfície da pilha, onde o material com um ponto de fusão relativamente baixo funde e escorre para a base do dispositivo oxidante e, através da conduta <54 5 ? para a base do primeiro dispositivo oxidante (2è>, Dai é encaminhado para a caixa de escória Cl'385 » 0 processo pode produzir ou um agregado ou finos em partículas com um ponto de fusão superior â temperatura existente no segundo dispositivo oxidante» Deste modo* este material em partículas não pode ser fundido» é, contudo, levado dentro do material fundido formado no segundo dispositivo ohidante e no interior da escória, para formar uma mistura fundida» A fusão da superfície da pilha e escoamento da material fundido e do material em partículas sólido que se encontra misturado naquele em direcção à conduta Í54) expõem uma nova superfície do material em partículas que é novamente fundida para poder sair do aparelho através da porta da escória» Embora a. forma de realização ilustrada tenha representada a introdução do agregado primário e dos finos em partículas não combustíveis no segundo dispositivo oxidante, o processo é também operável se uma parte do material for introduzida no primeiro dispositivo oxidante» έ também possível injectar-se separadamente o agregado primário em ambos as dispositivos oxidantes, ou então as finos em partículas também em ambos os dispositivos oxidantes. Contudo» prefere-se combinar o agregado primário em partículas com os finos em partículas não combustíveis e reintroduzi—los no processo como uma combinação»
r e en t ado es que iTiS X. xoa íBenna . g èn I.Q <60 ) = Du ran te α modo uS trel ho, a tempe rat ura ííi éd i 3. no de cer ca de i 9 °C C Λ'ΐ 000 : ’-‘F) = A en i* f o p r i. ui 0 i. ro e o seq undo fj £3 1538 !«C 1 ^O/iSíA F5 e a X. — Lte! mper a tu.- A forma de realisacão ài aparelho para. a injseção de okíqeni o no oxidante. 0 processo é também operável com injecção de oxigénio no segundo dispositivo oxidante, reprs Fig. Ξ como um injsetor de oxigénio funcionamento preferido do aparelho, primeiro dispositivo oxidante temperatura dentro da conduta entre dispositivo oxidante é de cerca de 152 ra dentro do segundo dispositivo oxidante é de aproximadarnente Í538°C (28©0°F)= Também se prefere que o segundo dispositivo oxidante esteja disposto de modo a receber o liquido em quantidades relativamente pequenas, de tal maneira que qualquer quantidade de resíduo perigoso combustível seja oxidada dentro dos dispositivos de oxidaçaoConforme está aqui contemplado, é o segundo dispositivo oxidante (56) que compreende a entrada (61)= Ã temperatura de oxidação do segundo dispositivo oxidante, a água é vaporizada e os sólidos são introduzidos na corrente de qás quente para serem ou queimados, ou fundidos, ou levados conjunta-mente com os outros finos em partículas nSo combustíveis para uma zona mais a jusante do aparelho.
Prefere- ee ainda qus o gás residu al Mo g asosos e os finos Γ'ΐw.Q eOnibUts L £ Vi tivos de ox Id ação sejam ;γ* p- 0. -r ΐ PO de água, para se obter um efluente arrefecido. J- O 0 X Pi 3 SC Ç uífeíS·
Con forme es tA n 0 ntemplado e represen t-ade 2 p: .¾ F iq. í = u m terceiro di SpGS-i t 1 vo ox itiante (62) compreende íTfO i.os para ; Lnj euçSu de ãgUci no seu 2, Γ; terior = De preferencia, S a Q Lí ·Ξ\ forma um ef1uente arre fe CÍdO a um ia temperatur •a inferior a cerce. __ ·—t -*| , 0¾ vfí - r* <400*P) e de pr ef er '@n~ cia super XO operação Ci0 oxidante ( A; a 177 °C (3o€í°F)= Como vis-to anteriorment arrefecimento pode também ter luaa ϊ o d isposi tivo
arγβτbcido ssjosni ntfUtr alizados, ssn tad o es-G uema t i c scnsn te n a F i q = como aqui conxempiada e repre-1 _ o aparelha compreende meios para introdução de um material cáustico para formar um efluente neutrali zado const ituido por finos não c o m b u s t i v e 1 s ££ 9 Â «j ΓΡκ £ — duaI« Q processo é possível de ΒΒΓ conduzido u ulTí metior .i. a 1 cáustico em o-artici ulas sólido ou ei 1 tão ad i c i ο π a se uma 301U. C ão cáustica ao terceiro ou quarto dispositivos oxidantss.
I rv 5 £ <4n1 prs= t ©r ência. o gás residual ê 3 o p· &. r -3 tá o dos finos não c: o m b u s t i v e i s por t x 1tracS o a seco,. Esta etapa pode ser r 031 X 3 B-. d 3 por 5” i-· ΐ··β ntj gem do s f in OS não co.mbu 5 tíV: sis s d o gás ρ as ídual atr avé s de um Jl Λ 1 í X I ΧΓΟ d B m ang •3 S convs ncion· al, qu o S-s encont r 3 repri esen tad o nas jr iqs« 1 e 6 c amo f j ί 1 tro (74) , 0 sn t ^ 1adores a SSDCÍ ados a Q f il tr o, n esta "X ΟΓ ma ds r ea .t i zaçã :D 05 VS nt .11 adores i 7 ò) da r~ λ i 1 5 cri BM uma asp ir aç •ão 3 tf -avôs de odo O a P3. re 1 bo» tí-3 tal insn eir ct A principal vantagem de se ο κ i d antos a r refecidos a água é a de se
I se u c i 1 :l z ar o i s p o s 11 i v o s reduzir a quantidade de água necessária para arrefecer o material antes da filtração, 0 da oxidação, Deste modo, o processo é, em alguns aspectos3 limitado pela capacidade de produção de oxigénio pelo sistema. 0 oxigénio ' ~~ * cro processo básico de eliminação dos materiais perigosos ê ê retirado do aparelha pc ar meio dos ven. til adores (/6) injectar água a mais para arrefec or s mistura antes da tiltraçã os ventiladores terão que retirar par exaustão gran des quantid des de vapor» Isto limita a quantidade de oxigénio fornecida ao sistema para oxidação, A forma .de realização preferida, que emprega o dispositivo oxidants arrefecido a água, reduz signiíi- cativamente a necessidade da injecçSo de -água para arrefecimento, ao mesmo tempo que mantém as condições necessárias para um-a oxidação eficaz dos materiais perigosos. 34
escória fundida com partículas sólidas para se formar um agregado não perigoso» Na forma de realização preferida, a mistura de escória fundida e de partículas sólidas é introduzida num transportador cheio de água, onde a acçlo da água arrefece a mistura para formar o agregado não impermeável b não perigoso, sólido» A água utilizada para arrefecer o material fundida é sntSo reintraduzida no processo, quer com a água residual no segundo disposi-tiva oxidants (56), quer no terceira dispositivo oxidante (62)=
I j 0 processo do presente invento resulta na produção de qustra efluentes; metal ferroso» que ê feito passar através do forno rotativo e que está por isso livre de material perigosos clínquer que é feito passar através do forno rotativo e que se contiver material perigoso ou se encontra ligado à estrutura do clínquer ou é reintroduzido no processo até a composição do clínquer deixar de ser perigosa» Q terceiro efluente é o efluente gasoso proveniente da chaminé (8€>) e é constituído essencial-mente por diéxido de carbono e água» Embora a forma de realização preferida não esteja classificada, como u.m incinerador de resíduos perigosos e não esteja da mesma forma sujeita às exigências da incineração de resíduos perigosos» a sua licença de qualidade de ar é baseada nas mesmas considerações aplicadas a um incinerador de resíduos perigosas de Parte "B“» Q presente invento obedece a estes critérios» Para além de obedecer a estas especificações de qualidade do ar rigorosas, o agregado produzido por este processo, embora contenha metais pesados que são perigosos se retirados do agregado, converteu, o material a uma forma onde os metais pesados estão ligados ao agregado tipo vidro» Concretamente, os níveis de arsénic, bário, cádmio, crómio» chumbo, mercúrio, selénio e prata estão todos bem abaixo do r-espectivo limite regulamentado» Além disso, a concentração de conípDstos herbicidas e pesticidas, compostos de feno! ácido» compostos as base neutra também bastante abaixo <
Deste modo* embora os matsriaií materiais perigosos? os materiais ou sSo oxidados por oxidação ou são fechados dentro da estrutura do agregado de tal modo que o processo produza efluentes não perigosos» 0 p* -•-es-en te ii i ven to foi desuriLo em termos de uma forma ú& Γ* 0 íB. 2 X £ Ç ci O prefer ida» No entanto., não 1 ne e-s-té. 1 i rn i t ad o» 0
âmbito deste invento é unicamente determinada pelas reivindicações anexas e pelos seus equivalentes»
I

Claims (5)

  1. BíIVIMICAssesl 1§ - Aparelho para conversão de um resíduo perigoso num agregado não perigosa e não 1 ixivian te=. caracterísada por compre-sndsrs um forno rotativo com uma sona de entradas - um aparelho oxidanie adjacente á cana de entrada do referido forno constituído por um recipiente de paredes- metálicas arrefecida por água5 uma fonte de um material de resíduo sólido constituído por um lado por resíduo na forma de sólidas de grandes dimensões e por outro por resíduo na forma de finos= - um dispositivo para a separação do resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões do resíduo na. formai de finos? um dispositivo para a introdução da resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões na zona de entrada do referido forno rotativos um dispositivo para introdução do resíduo na forma de finos no referido aparelho oxidante? - um dispositivo para indução da combustão no referido forno para converter o resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões num agregado primário de partículas sólidas* em c1ínquer* em gases voláteis 0 em sub-produtos gasosos da combustão? - um dispositivo para separanção do referido clínquer do referido agregado primária em partículas sólidas? e?n " um dispositivo para induzir a combustão no referido aparelho oxidar te para converter o referido resíduo na forma, de finos* os referidos gases voláteis 3 os referidos sub—produtos gasosos da combustão em finos não combustíveis* escória fundida e em resíduo na forma gasosas ura dispositivo para taser gasosos da combustão de dentro do forn air os referidos sub-produtos o resiouo na torma gasosa de dentro do aparelho oxid an te ρ ... um d i s pos i t i vo pa r a arrefecer 05 finos nlo combustíveis e o resíduo na forma ga sosa! - um dispositivo para sepação dos f i n os não combustíveis do resíduo na forma gasosa.| VP par *a int •H r""l -0 UcTr:- & dos ' '' introdução do agregado primário em referidos finos não combustíveis na escoria fundida, para formar uma mistura quase totalmente fundidas um dispositivo para arrefecer totaImante fundida para forma ρerigoso e nSo lixiviante» LUTl dispositivo pars f6(novsr apare 1 ha ?, e ferida mistura do referido a referida mistura quase o referido agregado não 2§ - Aparelho de acordo com a reivindicação 19 caracte-rizado por o aparelho oxidante compreender uma pluralidade de re cipientes Ui & fcíULOn Lram em c usiun xoação com a 20Π-3 «s — en trada do forno ro ta.ti. VO ? Efíri que o rsfs rido aparei ho ox idante Γη mpreende um pr x uHS x ro S XàíTí segundo disposi tivo oxidar* i. _ í.írf μ â — Aparelho de acord o com a rei vindi cação caracts” r Eado por o a par e 1 ho u x i d ante c empreender um pr xmeiro .-4 4 \JL X SpGSiti- vo oxidante prepa rado pa ra receb er o resíd uo na forma Qg finos. os gases vo láteis e os sufa-prod ufeos gasoso s d a COÍBDUS tão Or Ο V"*“* nt entes do forno» ã - Ap areino _í ... ... ..í Utrf zf. t~ Li i U o com a rei vindi 8 caçao O Q c arac ts- ri zado por o ap&r e1 ha ox x d an ts o empreender um se gur? d o dis DOS.Í tiVO ox xdante pr eparad o pa r a receber o resíduo na fo rma de f i nos j os
    gases voláteis e os sub-produtos gasosos âtc^armfSustâo provenientes do primeiro dispositivo oxidante» 5-â - Aparelha de acorda coo a reivindicação 2,, caracte-risado por o mesmo compreender um recipiente para remoção da escória que se encontra em comunicação com o referido primeiro d i s pos i t i vο ο κ i d an t e»
    6ã - Aparelho de acorda com a reivindicação 5, caracte-risado por o recipiente para remoção da escória compreender um aparelho para remoção da mistura fundida do referido aparelho oxidante» 7ã - Aparelho de acordo com a reivindicação 6? caracte-rirado por o recipiente para remoção da escória compreender um queimador destinado a aquecer o material ai contido»
    Si - Aparelho de acordo com a reivindicação 2caracte-rizado por o aparelho oxidante compreender um terceiro dispositivo oxidante preparado para receber o resíduo na forma de finos? os gases voláteis e os sub-produtos gasosos da combustão provenientes do segundo dispositivo oxidante» 9i - Aparelho de acordo com a reivindicação 8? carscte-rizado por o mesmo compreender um dispositivo de duas vi-as para interligação do segundo dispositivo com o terceiro dispositivo oxidante, l@a - Aparelho de acorda com a reivindicação 9? carac-tsrizado por o dispositivo de duas vias compreender um recipiente de paredes metálicas arrefecido por água que interliga o segundo com o terceiro dispositivo oxidante» carac™ 1 li* --· Aparelho de acordo com a rfeiwrmicaçlo 1? terizado por o mesmo compreender um dispositivo para introdução dos referidos finos πao combustíveis em partículas e do referido agregado primário dentro do referido aparelho oxidante* 12â - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, carac™ terizado por o mesmo compreender um dispositivo para introdução dos referidos finos não combustíveis em partículas e do referido agregado primário dentro do referido segunda dispositivo onidan— te.
  2. 131 - AparelS-io de acordo com a reivindicação 12 5. caracterizado por o mesmo compreender um dispositivo -para remoção da mistura fundida de dentro do referido primeiro dispositivo oxidar* ts. I4ã - Aparelho de acordo com a reivindicação 15 caracterizado por α referido dispositivo para fazer sair os suh--predutos gasosos da combustão de dentro do forno e o resíduo gasoso ds dentro do aparelho oxidante compreender um dispositivo para induzir uma pressão sub-atmosférica dentro do referido aparelho. Í5s - Aparelho de acordo com a reivindicação í? carac™ terizado por o referido dispositivo para separação do resíduo na forma de sé lidos de cirandes dimensões do resíduo na forma ds finos compreender o referido forno rotativo. lo-ê ™ Aparelhe* de acorda com a reivindicação Ί s carac™ terizado por a maior parte das paredes verticais do referido aparelho oxidante consistirem em condutas tubulares orientadas praticaments na vertical«
  3. 171 - Aparelha de acorda com a. reivindicação 16, caractericsdo -por as paredes verticais de pelo menos um dos dispositivos oxidantes consistirem numa séria de condutas metálicas paralelas de secção transversal retangular =
  4. 181 - Aparelho para conversão de um resídua perigosa num agregado não perigoso e nlo lixiviante, caractericado por c ompreen d e r s - um forno rotativo com uma cons de entrariap um aparelho oxidante que se encontra em comunicação com o referido forno5 em que o referido aparelho oxidants compreende pelo menos um recipiente de paredes metálicas arrefecido por meio de águaρ - uma fonte de um material de resídua sálido constituída por um lado por resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões e por outro por resíduo na forma de finosp um dispositivo para a separação do resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões do resíduo na forma de finosp um dispositivo para a introdução do resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões na cana de entrada do referido f orηo rota t ivo5 - um dispositivo para introdução do resíduo na forma de finos no referido aparelho oxidantep - um dispositivo para indução da combustão no referido forno para converter o resíduo na forma tíe sólidos de grandes dimensões num agregado primário de partículas sólidas., am clínquer, em gases voláteis e em sub-produtos gasosos da combustão1 os referidos um dispositivo para inducir a combustão no referido aparelho oxidante para converter α referido resíduo na forma de finos, os referidos gases voláteis e "á.- s $ da combustão em fin CíS nãí Bui resíduo na forma ij £» ítí; 5U.D' um dispositivo para introdução do agregado primário em partículas sólidas e dos referidos finos nSo combustíveis no aparelho oxidante na escória fundida para formar uma mistura — um dispositivo para remover a referida mistura, do referida aparelhou
  5. 191 - Aparelho de acordo com a reivindicação 18 5 caracterizado por o aparelho oxidaste compreender uma pluralidade de recipientes que se encontram em comunicação com a zona de Aparelho de B.COTO O £ Οιιι * x v 1RQ1C vTl Ç 3.€3 caracterizado por o referido aparelho oxidante compreender um primeiro dispositivo oxidante preparado para receber o resíduo na ub—produtos gasosos da forma de finos? os gas-es voláteis e combustão provenientes do forno» 19 2il - Aparelho de acorda com a reivindicação caracterizado por o referido aparelho oxidante compreender segundo dispositivo oxidante preparado para receber o resíduo forma de finoss os gases voláteis e os sub—produtos gasosos combustão provenientes do primeiro dispositivo oxidante» ^3. - Aparelho de acordo com a reivindicação 18 5 carac tsrizatío po r a maior parte das paredes verticais do referido apare lho oxidant e consis tirem em condutas tubu1ares or ien tadas pra ti causente na vertical» 23â - finíifíal hrt de acordo com a reivindicação 18» :aracr.erxzaoo por vertxcai: dís paredes pelo rnenso um 42 5 Η'" pa r β. 1 ε I as de
    H O a Γ' Θ i i iO vjS iCUfUU !_Ois! a me Lá 3. χ·~ -a x v x n d x c ac ac caracterisado por o aparelhe OKidante compreender uis primeiro dispositivo ajiidante preparada para receber o resíduo na forma de laceis e os ----- r* _odu. tos ga rno s por o re ferie lo apare1b >;·; xuan í_s L.um^re~ ender um segundo dispositivo oxidante preparado para receber o resídua na forma de finos, os gases voláteis e os sub-produtas gasosos da combustão provenientes do primeiro dispositivo oxidan~ A. — 2oâ ~ Aparelho de acordo com -= caractericado por o segundo e o terceiro dispositivos oxidar, tes compreenderem dois recipientes cilíndricos verticais, cujas extremidades superiores apresentam aberturas» :6ã ~ í aparelho d« 3.i_ur OQ C Dffi e. rei vii idicação 25, do por o apare lha gk idan te C COT pi reender um d i. s po s i t .1 v o as qj_?e inter1 ipa o segunc io © terceiro d i sposi t ivos oxidantes, dispositivo de duas vias- que consiste num recipiente ret8Γioos eirij forma de U que licia as aberturas superiores- dc segunda e terceiro dispositivos oxidantes» ^/s " Hparexno d(·; acordo com a reivindicação 2è = caracterizada por α dispositivo de duas vias consistir num recipiente de paredes metálicas arrefecido por meio de àqu.a = 28õ — Aparelho para conversão de um resídua perigoso num agregado não perigoso e não 1ikíviante, caracterizado por compreender s um forno rotativo com uma 0 V,"’ zona dè entrada? um aparelho oxidante que se encontra etn comunicação com referido forno, am que o referido aparelho oxidants compreende pelo menos um recipiente de paredes metálicas arrefecido por meio de águaf um dispositivo para controlar a temperatura dentro do referido aparelho cr; i d ante? ítituído pur d imens ***** .1-1.,.- forma de finos- j forma de dO ref er ido e por outro por resíduo na forma de finos» um dispositivo para a separação do resídui sol idos de grandes dimensões do resíduo na forma um dispositivo para a introdução do resíduo na forma Torno rotativo? um dispositivo para introdução do resíduo na forma de finos no referido aparelho oxidants? um dispositivo para indução da combustão no referido forno para converter o resíduo na forma de sólidos de grandes dimensões num agregado primário de partículas sólidas? em clínquer, em gases voláteis e em sub-produtos gasosas da combustão? um dispositivo para induzir a combustão no referido aparelho oxidante para converter o referido resídua na. forma de finos? os referidos gases voláteis e os referidos sub-produ-tos gasosos da combustão em finos não combustíveis,, em escória fundida e em resíduo na forma gasosa? ií!i disposit ivo P C?. r â introdução do agr egado primária em articuIas sóli das s dos referidos f inos não combustíveis no ; p a r e 1 ho 0 x idars te na escória fundida para formar uma mistura quase totalmente fundida? um dispositivo para remover a referida mistura do referido spcsf Biíiu? e -·* .fjyr, 44 'i —- '"Λ *2". 'Λ ^ Γ> " ” T '2Z ~ % ~ r » - ··· » : :¾ ' __ rr«fecer 8. Γ eferxdã mis tura gua a formar o referido agregad o n to ta Imen te fundida perigoso e nao i. isiviants, ^Vs - Aparelho de acordo coo a reivindicação 28 caracteriaado por o dispositivo para controlo da temperatur compreender um dispositivo para arrefecer as paredes tío referid aparelho QKidante» a .isboa« 14 de Desembro de
PT96201A 1990-05-08 1990-12-14 Aparelho para conversao de um residuo perigoso num agregado nao perigoso PT96201A (pt)

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