ES2218775T3

ES2218775T3 - Procedimiento para la descontaminacion de desechos solidos.

Info

Publication number: ES2218775T3
Application number: ES98307516T
Authority: ES
Inventors: William M. Jones; Michael P. Doyle; Bruce W. Page
Original assignee: Encapco LP
Current assignee: Encapco LP
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2004-11-16
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: ATE262987T1; EP0903185B1; EP0903185A2; DE69822741D1; EP0903185A3; US5968245A; DE69822741T2

Abstract

RESIDUOS SOLIDOS CONTAMINADOS CON METALES CATIONICOS, SE RECUPERAN CON UNA COMPOSICION QUE REDUCE LA MOVILIDAD DE LOS METALES. SE FORMA UN PRODUCTO RECICLADO QUE TIENE PROPIEDADES ESTRUCTURALES MEJORADAS, PARA SU POSIBLE UTILIZACION DE RELLENO DE CONSTRUCCION, COMO MATERIAL BASE DE CARRETERAS.

Description

Procedimiento para la descontaminación de desechos sólidos.

Composición para regeneración de residuos sólidos.

La invención se refiere al tratamiento y a la regeneración de residuos sólidos que contienen metales catiónicos. Más particularmente, esta invención se refiere a la formulación de emulsiones basadas en productos orgánicos que contienen agentes quelatantes o complejantes o agentes para formar compuestos metálicos insolubles. Las emulsiones son utilizadas entonces para servir dos funciones: 1) inmovilizar el metal catiónico determinado por el ensayo de TCPL (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) de EPAs (United States Envirommental Protection Agency); y 2) crear un producto reciclado con propiedades estructuraless mejoradas en comparación con los residuos sólidos no tratados. El residuo sólido no tratado es reutilizado entonces en el sitio o transferido fuera del sitio para uso comercial.

Puesto que la tierra ha sido utilizada durante años, se han introducido ciertos contaminantes que dan lugar a condiciones tóxicas. En el pasado, tales condiciones han sido ignoradas de forma rutinaria. No obstante, personas individuales, así como las agencias del gobierno están cada vez más sensibilizadas con los problemas que se producen como resultado la presencia de residuos peligrosos, incluyendo las tierras contaminadas y existe actualmente un reconocimiento general de que la regeneración no es un simple expediente opcional.

Un tipo de contaminantes reconocido de este tipo consta de metales catiónicos pesados, tales como el plomo. Los flujos capilares e hidráulicos de agua en medios porosos contaminados por tales especies metálicas pesadas han dado lugar, por ejemplo, a una contaminación de los acuíferos. La eliminación de metales pesados de tierras contaminadas emplea mucha energía y consume mucho tiempo puesto que la movilidad de los iones metálicos pesados es de ordenes de magnitud más lenta en el suelo que en el agua. Como tal, se han buscado modos para regenerar el suelo por tratamiento químico, tal como por la unión de contaminantes metálicos en el sitio de forma que no son lixiviados del suelo, produciendo ventajas medioambientales significativas en ahorros de coste substanciales.

Un metal catiónico común que requiere la regeneración de residuos sólidos es el plomo. El plomo como contaminante es encontrado, con frecuencia, en las tierras alrededor de fabricas metalúrgicas de plomo, instalaciones de rotura / reciclado de baterías, instalaciones de ceniza de incineradoras y funderías, incluyendo plantas de fabricación de metal y gasolina con plomo. La contaminación se produce cuando los productos químicos que contienen plomo son utilizados en las plantas, y el residuo que contiene el plomo se vierte o drena en el suelo. Muchos sitios de residuos peligrosos abandonados son contaminados de forma pesada con plomo, amenazando la salud pública, la cadena alimenticia, el ecosistema y el medio ambiente. La legislación federal de los Estados Unidos, tal como The National Contingency Plan (CNCP), the Superfund Act (CERCLA) and the Superfund Amendments Reauthorizatin Act (SARA) especifican la regeneración de los sitios que contienen tierras tóxicas de plomo y otros residuos sólidos.

El Acta de Conservación y Recuperación de Recursos de los Estados Unidos de 1976, conocido comúnmente como RCRA, proporcionó la clasificación federal de residuos peligrosos. El lenguaje estatutario define "residuo peligroso" como residuo sólido o combinaciones de residuos sólidos que poseen un "peligro presente o potencial substancial... cuando se tratan, almacenan, transportan, o desechan inadecuadamente o son manipulados erróneamente de otro modo". Cualquier residuo sólido que muestre una de las características peligrosas definidas en la parte inferior C de la Parte 261, Volumen 40, Código de Regulaciones Federas (CFR) es, por definición, un residuo peligroso.

Un residuo sólido es considerado como residuo peligroso si es indicado en la lista, o muestra características de inflamabilidad, corrosión, reactividad, o toxicidad como se determina por el Procedimiento de Filtración Característico de Toxicidad (TCPL) (Método USEPA 1311). El ensayo es propuesto para la identificación de la tendencia de residuos para generar un lixiviado con concentraciones de contaminantes mayores que los valores indicados en el Apéndice II del Código de Regulaciones Federales, Parte 261.24, página 406, revisada el 1 de Julio, 1988. Por ejemplo, si se encuentran concentraciones de plomo móvil, lixiviable mayores de 5 miligramos por litro, el material es considerado característicamente tóxico por plomo y por tanto, peligroso con respecto al contenido del plomo. Tales residuos característicamente tóxicos requieren el tratamiento para cumplir con las regulaciones USEPA que definen las normas de tratamiento para el contaminante en cuestión respectivo.

Cualquier residuo sólido que contiene niveles de constituyente de TCPL lixiviable en exceso de estos valores indicados en el Apéndice II referenciado anteriormente, es considerado característicamente tóxico y por tanto, peligroso. Tales residuos peligrosos deben ser tratados con las Tecnologías Disponibles Mejor Demostradas (BDAT), y/o con una tecnología alternativa para descaracterizar los residuos para toxicidad de metal pesado. En otras palabras, el tratamiento de los residuos sólidos que llevan metales pesados con un BDAT para reducir el metal pesado TCLP a un nivel por debajo de la norma de tratamiento para este metal, es requerido antes de que se permita la eliminación en la tierra. Los métodos de desecho en tierra incluyen el estacionamiento de residuos en una superficie de tierra, colocación de los residuos en un vertedero, utilizando técnicas de embalse superficiales, apilamiento residual, desecho de residuos en pocillos de inyección o instalaciones de tratamiento de la tierra (cultivo de tierra), o embalse de residuos en domos de sales, formaciones de lecho de sal, minas o cuevas y carbonear los residuos en cámaras concretas. Por ejemplo, las limitaciones de desecho en tierra prohíben los residuos tratados con niveles TCLP mayores de 5 mg/l de plomo en el lixiviado aunque los niveles TCLP distintos a 5 mg/l pueden ser aceptables para otros metales residuales contemplados aquí. Tales residuos tóxicos de metal pesado característicos deben ser tratados con una tecnología y puesta en práctica de coste efectivo que están disponibles comercialmente y que proporciona el tratamiento substancial y que dan lugar de forma beneficiosa a un descenso en el riesgo de salud pública y el medioambiente.

Por bien de la conveniencia, el plomo es referido uniformemente para la puesta en práctica de la presente invención. No obstante, debe entenderse que esta invención contempla, y es, por tanto, útil en la inmovilización de otros metales catiónicos tales como bario, berilio, cromo III, cobalto, cobre, níquel, plata y cinc.

Adicionalmente, aunque la referencia se realiza repetidamente al suelo como el medio que debe ser regenerado en la práctica de la presente invención, debe entenderse que se contemplan varios otros portadores de metales catiónicos móviles. Tales portadores incluyen tierras excavadas, cenizas procedentes por ejemplo de incineradoras, escoria, por ejemplo, de plantas de acero, materiales de demolición, tales como hormigón y ladrillos, lodos, fango de perforación y arena, procedente por ejemplo de operaciones de chorreado con arena.

Se han intentado varios métodos convencionales para eliminar el plomo móvil, lixiviable de las arenas y los materiales residuales sólidos. Estos métodos incluyen lavado, lixiviado, y extracción del plomo. De acuerdo con la práctica convencional, la arena contaminada o el material residual sólido es excavado desde la tierra para procesamiento y/o lavado. Durante el lavado, el material contaminado es sumergido o supersaturado con agua u otras soluciones especificadas, al mismo tiempo que es agitado. La retirada del plomo de las arenas contaminadas y los residuos sólidos por procedimientos de lixiviado, extracción y/o lavado es extremadamente costoso y en, muchos casos, es muy costoso puesto que este método genera enormes cantidades de agua residual tóxica con plomo que requiere el tratamiento y desecho adicionales.

Otros métodos han incluido lo clasificado como "encapsulación". La arena que lleva el plomo se mezcla con materiales asfálticos y compactados en una estructura monolítica con baja permeabilidad. Este método asume que la arena tratada de este modo no será alterada nunca o reducida a un material granular. Las arenas tratadas de esta manera se fracturan y granulan para ensayo TCLP que no cumple las normas de tratamiento.

Las técnicas adicionales convencionales han implicado la fijación química del plomo en arenas contaminadas y residuos sólidos por el uso de reactivos inorgánicos tales como cemento, cal, silicatos o aluminio-silicatos. Estos materiales incrementan el pH del suelo a 12 o incluso más alto y elevan, con frecuencia, las cuestiones sobre la estabilidad a largo plazo del producto. Esta cuestión está basada parcialmente en el hecho de que los productos fabricados con estos reactivos inorgánicos tienen normalmente características de resistencia muy pobres. La razón de esto es que estos reactivos basan mucha de su resistencia en la calidad de los agregados. Un buen cemento, por ejemplo, depende de un agregado consistente bien clasificado para cumplir con las especificaciones de calidad. Cuando se utiliza para tratar una tierra que contiene, con frecuencia, un porcentaje significativo de materiales finos, tales como cienos y arcillas, el producto resultante puede ser solamente bueno para el desecho. Esto significa, por supuesto, que el producto no es adecuado para uso comercial. Las emulsiones de la presente invención, por el contrario, no se basan únicamente en las propiedades de los agregados para fabricar un producto de calidad. El producto bruto a base de asfalto o brea en la emulsión de esta invención puede convertir una tierra clasificada como pobre con un alto porcentaje de cienos y arcillas en un material de base de carretera de alta calidad.

Se han examinado en el pasado varios métodos de la técnica anterior para regenerar tierra. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos Nºs 5.193.936 y 5.527.982 se refiere a métodos de tratamiento de materiales que llevan metal, tal como tierra contaminada, para estabilizar el metal lixiviable contenido en ella. Los métodos comprenden las etapas de mezclar un material que lleva metal con una mezcla que comprende un primer componente y un segundo componente para formar una segunda mezcla, donde (1), el material que lleva metal contiene al menos un metal lixiviable seleccionado de un grupo que incluye plomo, (2), el primer componente suministra al menos un miembro seleccionado del grupo que consta de sulfatos, haluros y silicatos, y (3) el segundo componente suministra al menos un ion fosfato. Estas patentes describen el ensayo EPA TCLP y demuestran también la utilidad del ácido fosfórico, y los fosfatos en general, como aglutinantes de plomo para tierra contaminada.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.536.899 describe un método para reducir el lixiviado de plomo desde un residuo que lleva plomo, que consiste esencialmente en poner en contacto los residuos con un fosfato soluble en agua y un agente complejante que contiene hierro, aluminio, cloruro o combinaciones de los mismos. El proceso se pone en práctica bajo las condiciones de pH alcalino o neutro.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.913.586 describe un método para el tratamiento de tierra contaminada con petróleo. Se destaca la utilización de ácido húmico y cal como la mezcla protectora.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.260.493 muestra un proceso para el tratamiento residual de una solución de galvanizado de metal agotado que contiene cobre y níquel.

La Patente de los Estados Unidos Nº 2.003.921 describe un proceso para cavidades de hermeticidad al agua y de relleno en el suelo. Esta patente describe el uso de emulsiones de tipo asfalto para proporcionar un revestimiento del suelo hermético al agua.

La Patente de los Estados Unidos Nº 2.851.824 describe métodos de estabilización y mejora de tierras utilizando un componente de tipo asfalto dispersado en un medio acuoso ácido.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.162.600 muestra un método de tratamiento de la tierra contaminada con plomo para reducir la cantidad de plomo móvil contenido en el suelo. El método comprende proporcionar un agente seleccionado del grupo que consta de compuestos de fosfato inorgánicos, solos o como mezclas y poner en contacto el agente con la tierra para inmovilizar el plomo contenido dentro. En la Tabla 1, el ácido oxálico se mostró por tener propiedades de adhesión de plomo, pero considerado "demasiado tóxico" para uso.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.304.703 describe un método de eliminación de materiales residuales orgánicos líquidos volátiles, peligrosos.

La Patente de los Estados Unidos Nº 3.552.130 describe un método de inyección de productos químicos en la tierra para crear una capa o zona impermeable a líquido. En una forma de realización, la zona impermeable a líquido está formada introduciendo las emulsiones bituminosas en la tierra.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.028.897 describe una composición de estabilización de tierra preparada por la combinación de aceite (fueron preferidos aceite mineral, aceites nafténicos y aceites crudos) con un material de látex de caucho. Si se desea, los materiales bituminosos o asfálticos pueden incluirse en la composición. El material es aplicado en forma de una emulsión que incluye un emulsionante no iónico.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.260.493 describe un proceso para el tratamiento residual de soluciones de galvanizado metálico, una forma de realización comprende la retirada de los valores metálicos contenidos en la solución y la no activación o destrucción de la capacidad del agente complejante para complejar metales pesados.

Los procesos descritos anteriormente carecen todavía en varias áreas. Los casos que utilizan emulsiones son propuestos en el tratamiento de tierra contaminada con hidrocarburos y no tratará la tierra contaminada con plomo u otro metal catiónico por debajo de las normas TCLP respectivas. Los otros procesos tratarán el plomo y otras tierras contaminadas con metales catiónicos por debajo de su norma TCLP respectiva, pero no son diseñados para crear un producto reciclado. Adicionalmente, muchos de estos procesos incrementan espectacularmente el volumen del material que es tratado, en muchos casos, tanto como 50 por ciento.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.344.485 describe tierra aceitosa contaminada utilizada como un componente en un hormigón asfáltico mezclado en frío. La tierra es mezclada con cortes de cubierta de asfalto que contienen fibras y agregados minerales. La mezcla es revestida con una emulsión de mezcla en frío para formar un hormigón asfáltico.

La Sección WPI de Base de Datos, Ch, Week 197901 Derwent Publications Ltd., Londres, GB: Class LO2, AN 1979-00744b y JP53132168A (NICHIREKI KAGAKU), 17 de Noviembre de 1978, describe un método para prevenir la elución de Cr exavalente contenido en la ceniza de incineración de lodo de aguas residuales por la adición de cal y emulsión bituminosa.

Lo que es necesario, por tanto, es un proceso que pueda ajustarse para cumplir una variedad de condiciones del suelo, tratar el plomo lixiviable y otros metales catiónicos a las normas TCLP, crear un producto de tierra reciclada que pueda dejarse en el sitio, o utilizarse cualquier parte como en una base de carretera, relleno técnico o material agregado y no incremente el volumen del material tratado por cantidades desmesuradas.

Esta invención se refiere al remedio y creación de un producto reciclado por tratamiento de tierra contaminada con metal catiónico o residuos sólidos. Esto se alcanza por la mezcla de tierra y residuos sólidos con un sistema de emulsión que reviste y aplica una película fina de residuos a partículas residuales. El residuo es orgánico (producto bruto de base de asfalto y/o brea de talol) y contiene un agente quelatante o complejante o un agente de precipitación. Estos son referidos, de aquí en adelante como "agentes" o agentes "complejantes". El agente es seleccionado basado en el metal contenido en el suelo o residuos sólidos. Los agentes pueden utilizarse individualmente o en combinación. El papel de la emulsión es llevar el agente al suelo o a la partícula residual en un entorno acuoso, revestir eficientemente la superficie de la partícula que distribuye el agente y proporcionar la adhesión, cohesión y resistencia al agua para la mezcla de tierra compactada. La base orgánica tiene también un papel sinergístico con el agente seleccionado en la inmovilización del metal. Esto es, en parte, debido a que los ácidos están contenidos en el asfalto o en brea de talol.

La emulsión, como se describe anteriormente, lleva el agente seleccionado y lo distribuye sobre la partícula de tierra. Basado en el tipo de metal, concentración, tipo de suelo y condición, y al uso pretendido para el producto, pueden seleccionarse diferentes tipos de ácidos. Basado en el ácido seleccionado, el método de inmovilización es diferente. El mecanismo puede ser la quelación, o formación de una forma metálica insoluble, su combinación o incluso ser más complejo dada la base orgánica implicada junto con la química de la tierra. Están previstas a continuación descripciones de las diferentes tecnologías implicadas en esta nueva invención.

El principal objeto de la presente invención es tratar la tierra para convertir un residuo peligroso en uno no peligroso y adecuado para desecho. Como se indica a continuación, como una forma de realización preferida, se contempla que en ciertos casos, la tierra tratada puede utilizarse para crear un producto reciclado que puede mostrar ciertas propiedades físicas que lo hacen útil como, por ejemplo, un relleno técnico o como una base de carretera. Como se indica previamente, en la determinación de si la tierra ha sido regenerada adecuadamente uniones metales alcalinos dentro, las regulaciones actuales proporcionan una guía. Específicamente, 40 CFR Sec. 261 proporciona un método para llevar a cabo un procedimiento de lixiviado característico de la toxicidad reconocida (TCLP) que está diseñado para determinar la movilidad de los analitos orgánicos o inorgánicos presentes en los residuos líquidos, sólidos y multifásicos.

Otro objeto de la presente invención es crear un producto reciclado que puede mezclarse en varios porcentajes con agregado comercial. El producto reciclado o "agregado sintético" sería un componente de la mezcla final de agregados. Las emulsiones formuladas con emulsionantes que forman sales aminas en la presencia de hidróxido de calcio producen una película de asfalto que es aspirada químicamente a la partícula del suelo. Esta película de asfalto adherida químicamente forma un revestimiento duro, duradero alrededor de la partícula del suelo que resiste la abrasión mecánica o inducida por la humedad necesaria para uso como un agregado. El agente quelantante o complejante debería incorporarse en la emulsión para inmovilizar el metal catiónico por debajo de las normas TCLP.

La presente invención se describirá ahora, a modo de ejemplo solamente.

El uso de asfalto para encapsular contaminantes en una matriz de suelo es bien conocido en el campo y ha sido reconocido en la descripción de las regulaciones promulgadas por el Estado de California y el gobierno Federal, por ejemplo. La mejora de esta invención es que la tecnología actual ha sido extendida para incluir las emulsiones TOP y un mecanismo químico para inmovilizar metales. Esta reacción se produce cuando los agentes quelantantes o complejantes o agentes de precipitación están incluidos en la emulsión para reaccionar con los metales pesados para formar las especies inmovilizadas tales como fosfato de plomo, en el caso de plomo, bajo condiciones favorables.

Las emulsiones de asfalto y de brea de talol reveladas en esta invención pueden utilizarse de dos modos para resolver los problemas que implican residuos peligrosos, tales como tierras contaminadas. Un método es utilizar las emulsiones como una tecnología de tratamiento. El objetivo del método de tratamiento es convertir un residuo peligroso en no peligroso y adecuado para el desecho. En este caso, los criterios que gobierna el éxito del tratamiento están basados en la movilidad del contaminante en el producto tratado. La movilidad es medida sometiendo el producto del proceso de tratamiento en uno o más ensayos de lixiviado. El ensayo de este tipo utilizado más ampliamente es el Procedimiento de Lixiviado Característico Tóxico de EPA (TCLP) en el que se utiliza la solución con ácido acético y se mide la cantidad de contaminante que se lixivia desde el producto tratado en el ácido acético. Si la cantidad de contaminante encontrado en el ácido acético está por debajo de una concentración establecida EPA, denominada Land Disposal Restriction (LDE) Treatment Standard, el producto tratado puede ser depositado en un vertedero permitido.

El segundo método es utilizar las presentes emulsiones para crear un producto reciclado. Es decir, a través del uso de la emulsión, el contaminante en el residuo se vuelve inmóvil por la adhesión química, mientras que el material muestra, simultáneamente, propiedades físicas mejoradas que lo hacen un producto útil.

Las emulsiones orgánicas descritas en esta invención no se basan en las propiedades del agregado para fabricar un producto de calidad. El asfalto o la brea en la emulsión pueden convertir un suelo clasificado de pobre con un alto porcentaje de cienos y arcillas en un material de base de carretera de alta calidad, denominado Base Tratada en la Emulsión (ETB). No obstante, la presente invención puede utilizarse para crear un producto reciclado que puede mezclarse en varios porcentajes con agregado comercial. El producto reciclado o "agregado sintético" sería un componente de la mezcla final de agregados. Las emulsiones formuladas con emulsionantes que forman sales amina en la presencia de hidróxido de calcio producen una película de asfalto que es químicamente absorbente a la partícula de suelo. Esta película de asfalto adherida químicamente forma un revestimiento duro, duradero alrededor de la partícula del suelo que resistirá la abrasión mecánica o la abrasión inducida por la humedad necesaria para uso como un agregado. El agente quelatante o complejante sería incorporado en la emulsión para inmovilizar el metal catiónico por debajo de las normas TCLP. Los emulsionantes adecuados para uso en tales circunstancias incluyen, por ejemplo, diamina sebo, tetraamina sebo, triamido amina e imo-dazalina.

Emulsiones

En general, las emulsiones son compuestas de tres ingredientes esenciales; un componente orgánico caracterizado por baja solubilidad en agua, conocido como la fase dispersada; una fase de agua que es comúnmente 30% o más de la mezcla final, conocida como la fase acuosa, y un agente emulsionante o agente tensioactivo seleccionado para funcionar con el componente orgánico y el agua añadida a la fase de agua. Adicionalmente, pequeñas cantidades de ácido clorhídrico o de hidróxido de sodio pueden utilizarse para ajustar el pH de la solución de agua/agente tensioactivo. Proporcionando ambas fases a una temperatura adecuada a través de un molino de coloides simultáneamente, se forma una emulsión.

Una emulsión puede definirse como una mezcla íntima de dos líquidos inmiscibles, uno de los cuales es dispersado en el otro en forma de gotitas muy finas. Cuando la fase dispersada, denominada comúnmente la fase interna, es un aceite y la fase continua es agua, entonces la emulsión se conoce como del tipo de aceite en agua. A la inversa, si el agua es la fase interna y el aceite es la fase continua, la emulsión es un tipo de agua en aceite. La presente invención se ocupa de tipos de aceite en agua solamente.

En las preparaciones de las emulsiones, la dispersión de la fase interna es alcanzada casi siempre por un molino de coloides u otros medios mecánicos tales como una mezcladora u homogeneizador. El sistema es inestable y las gotitas se fusionarán a menos que se presente un agente emulsionante adecuado en el sistema.

Un agente emulsionante debe tener características de solubilidad especiales; es decir, debe ser compatible tanto con las fases de aceite como de agua. Esto es posible si la molécula posee tanto porciones polares como no polares. Estas moléculas son activas superficiales (agentes tensioactivos) y cuando se colocan en sistemas de aceite-agua tenderán a orientarse de una manera muy específica. La porción polar con su afinidad al agua se orientará en la fase de agua. La porción no polar se orientará en la fase de aceite.

Los agentes emulsionantes pueden ser aniónicos (negativos), catiónicos (positivos), o no iónicos (sin carga). Esto se determina por la porción orgánica de la molécula que imparte una carga a la superficie de las gotitas de fase interna. La fase de agua que contiene el agente emulsionante seleccionado adecuadamente es ajustado a un pH específico por la adición de pequeñas cantidades (menos de 0,5%) de ácido clorhídrico o de hidróxido de sodio.

Las emulsiones son fabricadas proporcionando una fase de aceite (asfalto o brea de talol) y la fase de agua que contiene el agente emulsionante a través de un molino coloide simultáneamente. La temperatura de las dos fases es controlada de forma que la fase de aceite es lo suficientemente fluida para formar gotitas dentro del molino de coloides. La temperatura de la fase de agua es tal que la temperatura de salida de la emulsión está por debajo de la ebullición pero lo suficientemente caliente que la emulsión no se desestabilizará después de la fabricación. La fase interna de la mayoría de las emulsiones son de 50 a 70 por ciento. El pH de emulsión final puede ser de 2 a 12. Comúnmente, el pH de la emulsión catiónica estará por debajo de 5, las emulsiones aniónicas por encima de 7 y no iónicas neutro.

Para los fines de esta invención, el componente de producto bruto con base orgánica preferido será asfalto o brea de talol (TOP). Se ha descubierto que la adición de ciertos agentes quelantantes en concentraciones adecuadas tan altas como 6% de ácido oxálico o 12% de ácido fosfórico respecto a estas emulsiones de asfalto o TOP puede incrementar significativamente su capacidad para inmovilizar los contaminantes particulares del medio ambiente. Por ejemplo, la inclusión en la formulación de la emulsión de un ácido carboxílico seleccionado, conocido por tener una alta constante de estabilidad con un metal tal como plomo, puede mejorar la capacidad de la emulsión para inmovilizar este metal por quelación cuando la emulsión es aplicada a una tierra contaminada con el metal.

Los aspectos del medio ambiente de esta invención serán evidentes cuando se observó que un suelo contaminado mostró una reducción significativa en la movilidad del contaminante cuando se trató con una de estas emulsiones. Por ejemplo, un suelo que fue contaminado con sulfato de plomo a una concentración de aproximadamente 2.000 mg/kg de plomo tenía un plomo soluble, por TCLP, de aproximadamente 40 mg/l. Cuando se trató con 12% de una emulsión basada en asfalto, brea de talol, o una combinación de los dos, el plomo soluble por el mismo ensayo se redujo a aproximadamente 25 mg/l. La inmovilización de parte del plomo por este tratamiento puede explicarse considerando la formación físico-química del asfalto y la brea. Por ejemplo, se cree generalmente que los asfaltos son sistemas coloidales formados de micelas de asfalteno en un medio de aceite. Estas micelas pueden ser peptizadas para formar aglomerados a escala molecular por la acción de resinas de hidrocarburo que contienen ácidos de resina y sus ésteres y alcoholes de resina. Los aglomerados o micelas de moléculas de asfalto polares pueden secuestrar los complejos y los ácidos. Los grupos de ácido carboxílico así como otros grupos funcionales polares tales como fenoles, cetonas, y sulfóxidos se concentrarán en la interfaz de las micelas y el medio aceitoso. Estas micelas polares pueden actuar como depósitos de combinaciones de grupo funcional de ácido metal-carboxílico contaminante en este modelo. "Talol" incluye talol fabricado por el hombre y el que se produce de forma natural, brea de talol, mezclas de talol y productos de talol similares. El talol es el material de talol obtenido en la digestión de pasta de madera de una fabricación de papel. Los taloles comerciales comprenden una mezcla compleja de ácidos grasos, ácidos de resina, esteroles, alcoholes superiores, ceras e hidrocarburos. Los componentes ácidos pueden estar presentes también como sus ésteres.

Quelación

Un descubrimiento importante de esta invención es que la adición de un ácido carboxílico con una alta afinidad para un metal contaminante a la emulsión de asfalto y brea puede mejorar significativamente su capacidad para inmovilizar el metal. El modelo descrito previamente de micelas puede expandirse para incluir el ácido carboxílico con su extremo de hidrocarburo mantenido por la estructura orgánica de asfalto o brea, mientras que el grupo funcional está formando un quelato con el metal. Para que la formación de quelato tenga éxito, es importante que el pH de la combinación de emulsión de residuos sólidos esté por encima del pK del ácido que se utiliza. Es decir, si el pH es inferior al pK del ácido, estará en forma protonada y es incapaz de quelación con el metal.

Además del pK del ácido carboxílico, la otra propiedad importante del ácido es su constante de estabilidad para el metal objetivo en la aplicación bajo consideración. La constante de estabilidad es la expresión cuantitativa de "alta afinidad" para el metal que es objetivo. De acuerdo con este modelo, con el fin de crear un producto con un bajo grado de movilidad contaminante como se expresa por un ensayo específico, es importante utilizar un ácido con una constante de estabilidad más alta que la utilizada en el ensayo. Puesto que el TCLP utiliza ácido acético, esta invención muestra que una emulsión que contiene ácido oxálico puede inmovilizar el plomo y otros metales catiónicos. Esto es debido a que el ácido oxálico tiene una mayor constante de estabilidad para el plomo que el ácido acético. Los resultados de la tierra contaminada con el sulfato de plomo han mostrado que esto es una predicción exacta del modelo.

Otro descubrimiento importante de esta invención es que los ácidos inorgánicos tales como el ácido fosfórico puede ser concentrado en la emulsión y tendrá efectos sinergísticos con la base orgánica de la emulsión. La base orgánica tiene una alta afinidad para el contaminante metálico y el suelo. El ácido fosfórico, si está en el entorno de un pH adecuado, tiene una afinidad con el metal. El ácido fosfórico tiene un pK de 2,1, 7,2 y 12,4. Ajustando la emulsión de forma que la mezcla de emulsión/tierra resultante tiene un pH por encima de pK del ácido fosfórico, el ácido y el metal tendrán afinidad entre sí. Bajo estas circunstancias, si el contaminante es plomo, el ácido fosfórico producirá formas estables del fosfato de plomo, una forma de plomo muy insoluble. La emulsión de base orgánica proporcionará un soporte para el ácido fosfórico para permitir que las películas finas de la base orgánica y el ácido revistan las partículas de tierra. Esto conduce a niveles muy bajos de ácido fosfórico necesarios para pasar los requerimientos TCLP.

La presente invención está diseñada, como una forma de realización preferida, para crear una tierra regenerada que tiene las propiedades físicas para hacerla útil. Bajo 40 CFR \NAK 266.20(b), los residuos que son reciclados y utilizados de la manera que constituye el desecho están exentos de regulación RCRA si el producto resultante es producido para el uso público general y contiene materiales reciclables que se han sometido a una reacción química para que sean inseparables por los medios físicos y si el producto cumple las normas de tratamiento LDR. El producto resultante, de nuevo como una forma de realización preferida, se pretende cumplir las especificaciones estructurales para los materiales de base de carretera granular y asfáltica.

Debido a la inversión de capital relativamente baja para el equipo de mezcla, se ha utilizado el asfalto emulsionado (mezcla en frío) para tratar y reciclar tierras impactadas con petróleo y plomo en materiales de construcción valiosos. Dependiendo de las necesidades, y los esquemas de desarrollo y construcción del sitio, las tierras tratadas pueden ser recicladas en 1) relleno general; 2) relleno de zanja; 3) relleno no expansivo bajo baldosa a nivel de hormigón; 4) tierras apisonadas para construcción de casas; 5) relleno estructural detrás de topes de puentes o paredes de retención; 6) sub-base granular, base y base tratada con emulsión para construcción de carreteras; 7) materiales de capa de rodadura de vertederos; y 8) capa de rodadura de control de erosión de diques. El éxito de un programa de tratamiento de emulsión depende de la capacidad de retención del contaminante, capacidad de manipulación, velocidad de desarrollo de resistencia, susceptibilidad a la humedad y permeabilidad de las tierras tratadas.

Se someterían una serie de ensayos a escala de banco para estudiar las características de resistencia de las tierras tratadas con emulsión para construcción de carreteras. Puesto que las tierras tratadas pueden utilizarse como una base tratada con producto bituminoso, se seleccionó el ensayo Marshall para evaluar las características de resistencia a la tracción de la tierra tratada. Si el uso final de las tierras tratadas es de base o sub-base granular, las características de resistencia compresiva de las tierras tratadas deberían investigarse utilizando o bien valor de Resistencia(R), ensayos de compresión CBR o no reducido. Una tierra de arena fangosa obtenida a partir de una extracción local fue tratada con varios porcentajes de la emulsión y cal. Los espécimenes de la tierra tratada fueron fabricados siguiendo el procedimiento del ensayo Marshall (ASTM D 1559). Después de ser endurecido bajo dos condiciones - "apenas endurecido" y "completamente endurecido y sumergido en agua", los espécimenes fueron sometidos a ensayo para estabilidad y flujo a temperatura ambiente (aproximadamente 68 a 70ºF). Para demostrar las ventajas del tratamiento y el reciclado de las tierras impactadas para construcción de carreteras, se realizaron los simples ensayos de pavimentos junto con los ahorros de coste potencial estimados.

La tierra utilizada fue muestreada a partir de la excavación Milpitas, California. Para caracterizar la tierra, se realizaron los ensayos geotécnicos básicos tales como Atterberge Limits, análisis del tamiz, hidrómetro, gravedad específica, compactación y equivalente de arena. Los resultados se resumen a continuación.

Tamaño Tamiz	Pasada Porcentaje
3/4''	100,0
1/2''	95,8
3/8''	90,7
\alm{1}4	79,5
\alm{1}8	75,4
\alm{1}16	73,0
\alm{1}30	70,3
\alm{1}50	62,7
\alm{1}100	41,0
\alm{1}200	28,6

Análisis de Hidrómetro (ASTM D-422)

Tamaño Partícula	Pasada Porcentaje
0,074 mm	28,6
0,055 mm	28,0
0,037 mm	25,5
0,019 mm	21,5
0,009 mm	18,9
0,005 mm	15,6
0,002 mm	12,4
0,001 mm	8,5

Gravedad Específica (ASTM D-854)	2,65
Límite Líquido (ASTM D-4318)	29
Índice Plasticidad (ASTM D-4318)	6
Equivalente Arena (CAL 217)	13
Densidad en Seco Máxima (ASTM D-1557)	119,6 libras pie cúbico
Contenido Óptimo Humedad (ASTM D-1557)	12,0%

Basado en los resultados de los ensayos geotécnicos básicos, la tierra Curtner se clasifica como sigue:

	Sistema Clasificación	Sistema Clasificación
	de Tierra Unificada	de Tierra ASHTO
Tierra Curtner	Tierra fangosa (SM)	Tierra fangosa (A-2-4)

La emulsión (EB001-AC6) utilizada aquí consta de 50% de asfalto, 47,7% de agua, 2% de emulsionante y ácido. La cal para esta investigación fue seleccionada de acuerdo con las especificaciones ASTM con respecto a cal para uso de estabilización de cal (ASTM C-977) y se utilizó una cal en forma de polvo.

Las características de resistencia de la tierra tratada con emulsión se relacionan estrechamente con la densidad de los espécimenes compactados. Por tanto, fue necesario mejorar el contenido de agua en compactación para llevar al máximo la resistencia de la tierra tratada. Esto se realizó para contenido de cal (2, 4 ó 6 por ciento).

El molde de compactación, pedestal de compactación y procedimiento de Marshall fueron utilizados para determinar el contenido óptimo de agua de la tierra mezclada con varias proporciones de cal (2, 4 y 6 por ciento). La tierra fue mezclada manualmente con el porcentaje específico de cal y el 8% de emulsión (seleccionado de forma arbitraria). Basado en la apariencia visual de la mezcla, se añadió agua adicional antes de la compactación para asegurar que se capturaba el contenido óptimo de agua. Después de la mezcla y el acondicionamiento de la humedad, la tierra fue compactada en un molde Marshall de 4 pulgadas de diámetro aplicando 50 impulsos sobre ambos lados de la briqueta. Se determinó la densidad y el contenido de agua de cada briqueta. Se concluyó que el contenido de calparece tener muy poco efecto sobre la densidad en seco máxima y el contenido de agua óptimo de la tierra. Los resultados del ensayo indican que la arena fangosa Curtner tratada tiene una densidad en seco máxima de 109,5 pcf y contenido de agua óptimo de 13%.

Para evaluar las características de resistencia de la tierra tratada, se incorporaron varias proporciones de emulsión (0, 8, 12 y 16%) y cal (0, 2, 4 y 6%) en la arena fangosa Curtner. Las briquetas de la tierra tratada con la emulsión fueron fabricadas aproximadamente en el contenido de agua óptimo con el fin de capturar su resistencia más alta. Basado en el contenido de agua óptimo y el porcentaje de emulsión que debe añadirse, se calcularon los contenidos de agua de premezcla de la tierra tratada. La tierra no tratada fue acondicionada con humedad en primer lugar hasta el contenido de agua de premezcla. Después, la emulsión y/o la cal fueron mezcladas manualmente en las tierras utilizando una taza de acero inoxidable y una cuchara de mezcla. Cuando se utiliza en unión con la emulsión, la cal fue añadida y mezclada con la tierra antes de añadir la emulsión. Para reducir la "aglomeración" y alcanzar una mezcla relativamente uniforme, la emulsión fue añadida y mezclada en la tierra o mezcla de cal-tierra de forma incrementada. El proceso de mezcla continuó hasta que se alcanzó una mezcla relativamente uniforme visualmente. Se emplearon aproximadamente de 2 a 3 minutos para completar una mezcla de 4000 gramos. Basado en las observaciones visuales, la presencia de cal promovió la mezcla incluso más uniforme y mejoró la capacidad de trabajo de la mezcla. Después de la mezcla, los contenidos de agua de las tierras tratadas fueron comprobados rápidamente, y si es necesario, se añadió agua adicional para llevar el contenido de agua de la tierra tratada hasta el contenido de humedad óptimo antes de la compactación.

Después de la mezcla con la cantidad de cal designada, emulsión y agua, la tierra tratada se pesó y se compactó en moldes Marshall de 4 pulgadas de diámetro siguiendo generalmente el procedimiento contenido en ASTM D-1559, excepto para los requerimientos de temperatura. Las muestras fueron mezcladas a temperatura ambiente en consecuencia con el tratamiento de emulsión "en frío". Toda la fabricación de la briqueta se realizó a temperatura ambiente y se aplicaron 50 impulsos sobre ambos extremos de las briquetas.

Las briquetas fueron endurecidas bajo las siguientes dos condiciones antes del ensayo:

1.: Muestras "Recién endurecidas" fueron endurecidas en el molde en una posición horizontal durante 24 horas a temperatura ambiente (68 a 70ºF); o

2.: Muestras "Completamente Endurecidas o Sumergidas en Agua" fueron endurecidas en el molde en una posición horizontal durante 24 horas a temperatura ambiente y fuera del molde en horno a 100ºF durante otras 24 horas. Después del endurecimiento, las muestras fueron sumergidas en agua bajo un vacío de 100 mm de Hg durante una hora seguido por una hora de impregnación en agua sin vacío.

La condición "recién endurecida" es designada para estudiar la resistencia a corto plazo de las tierras tratadas que es un factor principal en 1) el esquema de construcción; 2) la selección del equipo de construcción adecuado, y 3) la capacidad de ajustarse a las tolerancias especificadas.

La condición "completamente endurecida y sumergida en agua" proporcionará la resistencia a largo plazo "peor fundida" de las tierras tratadas para el diseño del pavimento. La inmersión de agua de dos horas simula condiciones de drenaje de regulares a buenas.

Dependiendo del clima y de las condiciones de agua subterránea del sitio del proyecto, las condiciones de endurecimiento pueden modificarse para modelar las condiciones del sitio anticipadas.

Los ensayos Marshall sobre las briquetas de tierra tratadas fueron llevados a cabo siguiendo los procedimientos, excepto el requerimiento de temperatura, contenido en ASTM D-1559. Todos los ensayos Marshall fueron realizados a temperatura ambiente (68 a 70ºF) utilizando una máquina Gilson's DigiTrac Stability.

Revisando los datos se observaron las siguientes características:

1.: La arena fangosa Curtner tratada con emulsión-cal tiene estabilidades "recién endurecidas" de aproximadamente 1.600 a 2.000 libras.

2.: Las estabilidades "recién endurecidas" de la arena fangosa Curtner solamente tratada con emulsión disminuyen con el aumento del contenido de la emulsión.

3.: La incorporación de cal incrementó significativamente las estabilidades "recién endurecidas" de la arena fangosa Curtner tratada con emulsión.

4.: Bajo las condiciones "recién endurecidas" no se observó contenido de emulsión óptimo.

5.: La arena fangosa Curtner tratada con emulsión-cal tienen estabilidades "completamente endurecidas y sumergidas en agua" de aproximadamente 1.800 a 2.400 libras.

6.: La incorporación de cal incrementó significativamente las estabilidades "completamente endurecidas y sumergidas en agua" de la arena fangosa Curtner tratada con emulsión.

7.: Bajo condiciones "completamente endurecidas y sumergidas en agua", se observó un contenido de 8% de emulsión óptima.

El éxito de reciclar las tierras contaminadas tratadas con emulsión en materiales de construcción de carreteras depende de sus resistencias a corto plazo ("recién endurecidas") y a largo plazo ("completamente endurecidas"), capacidad de trabajo y susceptibilidad a la humedad (resistencia "sumergidas en agua") de las tierras tratadas que están relacionadas fuertemente con la emulsión óptima y los contenidos de cal. Basado en las estabilidades "completamente endurecida y sumergida en agua", un contenido de emulsión óptimo de aproximadamente 8% puede observarse claramente para la arena fangosa Curtner. Con emulsión al 8%, el contenido de cal óptimo a partir de los sometidos a ensayo para arena fangosa Curtner para ser de 6%. Finalmente, la estabilidad "recién endurecida" de la tierra tratada óptimamente debería comprobarse para asegurar que la tierra tratada es lo suficientemente fuerte para soportar la colocación y compactación de los materiales subyacentes, tales como materiales permeables tratados con asfalto y hormigón asfalto, y el tráfico de construcción anticipado. Las estabilidades de "recién endurecidas" y "completamente endurecidas y sumergidas en agua" de la arena fangosa Curtner tratada óptimamente son las siguientes:

Tierras	Contenido	Contenido	Estabilidad (lbs)
	Emulsión Óptimo	Cal Óptimo	``recién	``complet. endure-
	(%)	(%)	endurecida''	cida y sumergida
				en agua''
Arena fangosa	8	6	2750	2410
Curtner

Como se muestra anteriormente, las estabilidades "recién endurecidas" y "endurecidas completamente y sumergidas en agua" de la arena fangosa Curtner son mayores de 2.400 libras que son comparables con las estabilidades de las bases tratadas con productos bituminosos convencionales.

Para demostrar la ventaja financiera de reciclar las tierras tratadas con emulsión-cal en materiales de construcción de carreteras, fue diseñado un pavimento simple para una carretera de dos carriles con Cargas de Eje Individual Equivalentes de 18-kip de 16x10^{4} (índice de tráfico equivalente de 9,5), módulo elástico efectivo de tierra de lecho de carretera de 5.000 psi y condiciones de buen drenaje.

Utilizando el procedimiento de diseño AASHTO, la sección de pavimento fue calculada por ser 8 pulgadas de hormigón de asfalto sobre 16 pulgadas de base granular.

Basado en la estabilidad de 1.800 psi y la estabilidad de coeficiente estructural-Marshall, la relación para la base tratada con producto bituminoso contenida en la guía AASHTO para el diseño de las estructuras de pavimento, se estimó de forma conservativa un coeficiente estructural de 0,32 para la arena fangosa Curtner tratada con emulsión-cal. Utilizando el coeficiente estructural estimado de 0,32, se sugiere que las 8 pulgadas de hormigón-asfalto sobre 16 pulgadas de pavimento de base granular puedan ser sustituidas por 7 pulgadas de hormigón-asfalto sobre 9 pulgadas de arena fangosa Curtner tratada con emulsión-cal. Los ahorros resultantes sobre el coste de material pueden ser tan altos como 96.000 dólares por milla de carreteras de dos carriles (basado en un coste de base granular de 12 por yarda cúbica y coste de hormigón asfalto de 45 por yarda cúbica).

Como se indica por los resultados de ensayo descritos anteriormente, las tierras contaminadas como la arena fangosa Curnter tratada con cantidades óptimas de emulsión y cal, pueden ser recicladas en materiales de construcción de carreteras convencionales. El uso de cal incrementa la resistencia a la tracción a corto y largo plazo, promueve incluso la mezcla y mejora la capacidad de trabajo de la arena fangosa Curtner tratada con emulsión. Estos son probablemente los resultados de la cal que reacciona con las arcillas en la arena fangosa Curtner.

No se requieren trabajadores entrenados especialmente ni equipo especial para la colocación y compactación de tierras tratadas con emulsión-cal. Los trabajadores de la construcción de carreteras locales pueden utilizar el equipo de construcción de carreteras convencionales para colocar y compactar las tierras tratadas con emulsión-cal. Debido a la alta resistencia "recién endurecida" de la arena fangosa Curtner tratada con emulsión-cal, hormigón de asfalto puede colocarse inmediatamente después de la compactación de la tierra tratada. Con ensayo adecuado, la selección de contenidos de emulsión y cal, mezcla, colocación, compactación y control de calidad durante la construcción, la arena fangosa tratada con emulsión-cal puede sustituir otros materiales de base, tales como base granular no tratada, sub-base, base tratada con producto bituminoso o tratada con cemento para construcción de carreteras. Los ahorros resultantes sobre el coste del material pueden ser substanciales.

Los ensayos de tratamiento de tierra indicados anteriormente fueron mostrados en la tabla siguiente:

1

(1) = muestra rota durante la inmersión en agua

(2) = aproximadamente 30% de pérdida de masa durante inmersión en agua

(3) = aproximadamente 15% de pérdida de masa durante inmersión en agua

En la preparación de emulsiones de acuerdo con la presente invención, se prepara una solución de emulsionante acuoso fuertemente ácido, y después se mezcla con el talol o el componente asfáltico con el fin de preparar la emulsión acabada. Una composición preferida para la solución de emulsionante es aproximadamente 4% de emulsionante, 84% de agua y 12% de ácido oxálico ó 4% de emulsionante, 72% de agua y 24% de ácido fosfórico. Se prefiere que solamente los ácidos orgánicos sean utilizados aquí tal como ácido esteárico, oxálico y húmico o ácido inorgánico, tal como ácido fosfórico. Los emulsionantes preferidos son un nonilfenol con óxido de etileno o amina lignina. Pueden utilizarse también otros emulsionantes. Se desea que la solución de emulsionante preferida, una vez preparada, sea fuertemente ácida, en el intervalo de aproximadamente pH 1.0. Por consiguiente, la proporción de agua y ácido en la solución puede ajustarse según sea necesario con el fin de obtener una solución emulsionante en este intervalo fuertemente ácido.

La solución de emulsionante calentada y el talol o asfalto son mezcladas entonces en un homogeneizador o en un molino de coloides para formar la emulsión acabada. La velocidad de mezcla es seleccionada para prevenir que se produzca la representación de aire o espumación. La relación de la solución de emulsionante con respecto a talol o asfalto es preferentemente tal que la emulsión es aproximadamente 50% de talol y 50% de solución de emulsionante; no obstante, los intervalos aceptables son de aproximadamente 40% a 60% de talol o asfalto, con solución emulsionante de resto. La emulsión acabada tiene, preferentemente, un pH de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 5,0. Idealmente, se contempla que la presente invención está compuesta de aproximadamente 40-50% (en peso) de material de base (TOP o asfalto), 6-12% de ácido orgánico, 40-50% de agua y aproximadamente 2% de emulsionante. El pH de una emulsión de este tipo se mide generalmente por ser aproximadamente 2-5 antes de mezclarse con la tierra y aproximadamente 3-12 después de que la emulsión se ha añadido a la tierra. El pH se elevará generalmente si se añade también opcionalmente producto puzolánico, tal como cal, a la tierra.

La técnica anterior ha enseñado el uso de un producto puzolánico, tal como cal, en un sistema para la fijación de plomo y/u otros metales en la tierra. No obstante, la misma técnica anterior muestra el uso de grandes cantidades de cal para fijación que, entre otras cosas, incrementa enormemente el volumen de la tierra estabilizada. Por el contrario, utilizando el sistema que contiene ácido orgánico basado en la emulsión de la presente invención, las ventajas de un producto puzolánico pueden alcanzarse solamente con 2-4% de cal, por ejemplo, en peso. Los productos puzolánicos, tales como cal, pueden utilizarse opcionalmente por una variedad de razones. Específicamente, la cal mejora los tiempos de endurecimiento, mejora la capacidad de trabajo de la tierra y refuerza la tierra para fomentar el uso de la tierra estabilizada como relleno técnico y para fines de construcción.

La emulsión acabada tiene típicamente una composición substancialmente como sigue:

Componentes	\hskip-0.5cm Porcentaje en peso
Agua	35,7-47,7
Agente	0,3-12,0
Emulsionante	02,00
Talol o asfalto	50,00
Total	100,00

Aunque el componente de talol o asfalto en la emulsión es preferentemente no mayor de aproximadamente 50 a 55 por ciento en peso, para prevenir la inversión de fase y prolongar la vida de conservación de la emulsión, cuando se utiliza, la emulsión puede diluirse adicionalmente con agua hasta una resistencia de aplicación deseada, puesto que se utilizará rápidamente resultado de emulsión más diluida.

Algunos ensayos se llevaron a cabo para determinar la eficacia de la presente invención. Los resultados de estos ensayos se muestran en forma de tabla como sigue:

2

3

Específicamente, las muestras de tierra fueron contaminadas con sulfato de plomo de grado de laboratorio. Los ensayos se realizaron con emulsiones basadas en asfalto, brea de talol y mezclas de los dos productos brutos de base. La "Línea de base" en la tabla que aparece anteriormente representa los resultados del ensayo TCLP medidos en mg/l para el plomo utilizando la tierra contaminada no tratada. En las categorías encabezadas con "0%" a "20%", fue enumerada la dosis de emulsión añadida y mezclada con la muestra de tierra contaminada. Los números indicados en la lista bajo estas cabeceras son los resultados TCLP para las muestras tratadas. Los datos indicados anteriormente citan de nuevo también la diferencia entre la fecha cuando la emulsión y la tierra fueron mezcladas y cuando la tierra se midió para determinar la regeneración. Hay que indicar también que, en ciertos casos, la cal fue incluida como un expediente opcional.

A medida que continuó el programa de ensayo, se incluyó la adición de un ácido orgánico, en este caso, oxálico, a las fórmulas de la emulsión. Esto se realizó parcialmente para someter el ensayo de que la quelación del plomo podría alcanzarse con estas emulsiones si se añadiera un ácido orgánico con una alta constante de estabilidad para el plomo. El ácido oxálico fue elegido para someterle a ensayo puesto que era conocido que este ácido es muy compatible con el producto bruto de base TOP. Los resultados del ensayo con este ácido orgánico mostraron inmovilización mejorada del plomo en comparación con el uso del ácido HCl orgánico. El ensayo adicional del modelo conceptual demostró que incrementando la cantidad de ácido orgánico en la mezcla final dio lugar a la actuación mejorada del tratamiento.

De nuevo, se incorporaron las pequeñas cantidades de cal para demostrar la compatibilidad. Se observó también que los resultados mejoraron generalmente cuando la emulsión tenía una oportunidad para "endurecerse", es decir, cuando se incrementó el retraso entre la mezcla de la emulsión en la tierra y el muestreo de la tierra.

Puesto que todos los resultados con ácidos orgánicos habían sido obtenidos con emulsiones TIO, la nueva fase de ensayo fue realizada con emulsiones de asfalto para confirmar que el modelo conceptual fue aplicado también a este producto bruto de base. Se añadieron algunos ensayos al estudio que incluyó altas concentraciones de agua. Esto se realizó debido a que el modelo presente fue derivado de la química del agua de los metales catiónicos quelatantes con los ácidos orgánicos completamente ionizados. Estos resultados de ensayo, mostraron inmovilización mejorada de plomo con y sin la adición de cal.

Claims

1. Un método de tratamiento de un residuo sólido contaminado con un metal catiónico lixiviable, comprendiendo dicho método mezclar los residuos sólidos con un aceite en el sistema de emulsión de agua que reviste y aplica una película fina de residuo de dicha emulsión para reducir las cantidades de metal catiónico lixiviable a partir de dicho residuo sólido, comprendiendo dicha emulsión un componente orgánico que comprende un miembro seleccionado del grupo que consta de asfalto y brea de talol y mezclas de los mismos, una fase acuosa que incluye un agente emulsionante para dicho componente orgánico y un agente quelatante o complejante o agente de precipitación.

2. El método de la reivindicación 1, donde dicho metal catiónico es seleccionado del grupo que consta de plomo, bario, berilio, cromo III, cobalto, cobre, níquel, plata y cinc.

3. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde dichos residuos sólidos comprenden un miembro seleccionado del grupo que consta de tierra, draga, excavaciones, ceniza, escoria, hormigón, ladrillo, lodo, fango de perforación, tierra arenosa y mezclas de los mismos.

4. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicho agente comprende un miembro seleccionado del grupo que consta de ácidos carboxílicos y agentes de precipitación para dicho metal catiónico.

5. El método de cualquier reivindicación precedente, donde la cal se añade adicionalmente a dicho residuo sólido.

6. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicho agente es un ácido orgánico que forma un quelato con dicho metal catiónico lixiviable.

7. El método de la reivindicación 6, donde dicho ácido orgánico comprende un miembro seleccionado del grupo que consta de ácido oxálico, ácido esteárico y ácido húmico.

8. El método de la reivindicación 4, donde dicho agente de precipitación comprende ácido fosfórico.

9. El método de la reivindicación 4, donde dicho ácido carboxílico es caracterizado por tener una constante de estabilidad mayor que la del ácido acético.

10. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicho residuo sólido, después de ser combinado con dicha emulsión es caracterizado por tener un pH mayor que el pK de dicho agente.

11. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicha fase acuosa es caracterizada por tener un pH que es ajustado a través de la adición de un miembro seleccionado del grupo que consta de HCl y NaOH.

12. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicha fase acuosa comprende al menos el 30% en peso de dicha emulsión.

13. El método de cualquiera reivindicación precedente, donde dicho metal catiónico es plomo.

14. El método de la reivindicación 8, donde dicho agente de precipitación es ácido fosfórico y dicho metal catiónico es plomo, donde reaccionan entre sí para formar el fosfato de plomo.

15. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicha emulsión comprende talol que tiene un pH por debajo de 7,0.

16. El método de la reivindicación 15, donde dicha emulsión comprende talol que tiene un pH entre aproximadamente 3,0 a 5,0.

17. El método de la reivindicación 1, donde dicha fase acuosa comprende aproximadamente 4% de emulsionante, 84% de agua y 12% de ácido oxálico.

18. El método de la reivindicación 1, donde dicha fase acuosa comprende aproximadamente 4% de emulsionante, 72% de agua y 24% de ácido fosfórico.

19. El método de la reivindicación 1, donde dicha emulsión comprende 40-50% de dicho componente orgánico, 6-12% de ácido orgánico, 40-50% de agua y 2% de emulsionante.

20. El método de cualquier reivindicación precedente, donde dicha emulsión incluye un emulsionante que forma una sal amina en la presencia de hidróxido de calcio.

21. El método de la reivindicación 20, donde dicha emulsión incluye un emulsionante que comprende un miembro seleccionado del grupo que consta de diamina sebo, tetraamina sebo, triamido amina, imodazalina y sus mezclas.

22. Uso de residuos sólidos tratados que se pueden obtener por el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, como un material de relleno estructural.

23. Uso de residuos sólidos tratados que se pueden obtener por el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, como un material de base para carreteras.

24. Residuos sólidos tratados que se pueden obtener por el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21.

25. Un método de producción de un material de construcción a partir de residuos sólidos contaminados con un metal catiónico lixiviable, comprendiendo dicho método la mezcla de residuos sólidos con aceite en un sistema de emulsión de agua que reviste y aplica una película fina de residuos de dicha emulsión para reducir las cantidades de metal catiónico lixiviable desde dicho residuo sólido, comprendiendo dicho emulsión un componente orgánico que comprende un miembro seleccionado del grupo que consta de asfalto o brea de talol y mezclas de los mismos, una fase acuosa que incluye un agente emulsionante para dicho componente orgánico y un agente quelatante o complejante o agente de precipitación.

26. El método de la reivindicación 25, donde dicho material de construcción es un miembro seleccionado del grupo que consta de relleno general, relleno de zanja, relleno no expansivo bajo baldosa a nivel de hormigón, tierra apisonada, relleno estructural, sub-base granular, base para construcción de carreteras, material de capa de rodadura de vertederos y capa de rodadura de control de erosión de diques de carreteras.

27. Un material de construcción que se puede obtener por el método de la reivindicación 25 ó 26.