ES2280122T3 - Proceso de fabricacion de un sorbente, sorbente obtenido segun tal proceso, y proceso de depuracion de una corriente de gas caliente. - Google Patents
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Abstract
Utilización de un producto fabricado a partir de un material de base que comprende calcio y caolín, tal como papel o residuos liberados durante la producción de papel y durante el tratamiento de papel de desecho para su reutilización, en el que el material de base se trata térmicamente en un lecho fluidizado sobre el cual hay un espacio libre, en el que el lecho fluidizado funciona a una temperatura entre 720 y 850oC, y la temperatura en el espacio libre se mantiene a 850oC o inferior, por lo que el material de base se convierte en una sustancia que comprende sustancialmente metacaolín, caracterizada porque dicha sustancia se utiliza como sorbente para la eliminación de metales de una corriente de gas caliente.
Description
Proceso de fabricación de un sorbente, sorbente
obtenido según tal proceso, y proceso de depuración de una corriente
de gas caliente.
La presente invención se refiere a la
utilización de un producto fabricado a partir de un material de base
que comprende calcio y caolín, tal como residuos liberados durante
la producción de papel y durante el tratamiento de papel de desecho
para su reutilización.
WO 96/06057 da a conocer un material de base
tratado térmicamente en un lecho fluidizado sobre el cual hay un
espacio libre, en el que el lecho fluidizado funciona a una
temperatura entre 720 y 850ºC, y la temperatura en el espacio libre
se mantiene a 850ºC o inferior, por lo que el material de base se
convierte en una sustancia que comprende sustancialmente
metacaolín.
La presente invención pretende utilizar esta
sustancia como sorbente para la eliminación de metales de una
corriente de gas caliente. Dentro del alcance de la invención, se
entiende que una corriente de gas caliente es una corriente de gas
en la que los metales o los compuestos metálicos a eliminar están
presentes como vapor.
Sorprendentemente, se ha demostrado que, en
contraste con mezclas conocidas de sorbentes, que individualmente
están sustancialmente destinadas a la eliminación de algunos
metales, tales como caolín y hidróxido de calcio, el sorbente
obtenido según la presente invención no sólo elimina eficazmente
metales tales como, por ejemplo, plomo, cadmio, y plomo en
presencia de cadmio, sino que también es eficaz en la eliminación de
cadmio en presencia de plomo. Como ya se conoce, la presencia de
más de un metal en una corriente de gas a depurar, tiene
generalmente un efecto negativo en la eficacia de la eliminación de
metales con sorbentes del estado de la técnica anterior, destinados
a uno de estos metales. Este no es el caso del sorbente que se
utiliza en la presente invención. Además, se ha demostrado que el
producto que se utiliza en la presente invención es substancialmente
funcional a causa de su unión a través de un mecanismo de sorción
reactivo, en vez de la eliminación según el mecanismo de difusión
de poro menos deseable. En contraste con mezclas conocidas de caolín
o hidróxido de calcio que actúan como sorbente, el producto que se
utiliza en la presente invención resulta también eficaz cuando en la
corriente de gas están presentes componentes que comprenden
cloro.
Los resultados de la presente invención se
pueden alcanzar de manera especialmente efectiva si la temperatura
del espacio libre se mantiene a 800ºC o inferior. Es especialmente
deseable que la temperatura del espacio libre se mantenga por debajo
de la temperatura del lecho fluidizado.
Es ventajoso que junto con el material de base,
se introduzcan en el lecho fluidizado granos de arena con un
diámetro de 0,5 a 2,0 mm. Los granos de arena son capaces de
promover la transferencia de calor, permitiendo el ajuste rápido y
correcto de la temperatura en el lecho fluidizado y en el espacio
libre. Además, estos granos de arena pueden jugar un papel de
soporte en la obtención de partículas de sorbente que tienen un
diámetro de, por lo menos, 0,5 mm, ya que el núcleo de dichas
partículas está dotado de un grano de arena. Estas partículas
relativamente pesadas se forman en el proceso de lecho fluidizado
como subproducto del sorbente en polvo real, pero son adecuadas para
su utilización como sorbente en aplicaciones sencillas de depuración
de gases. Tales partículas pesadas se pueden introducir bastante
fácilmente en una corriente de gas y eliminar de nuevo después de
utilizarse, sin necesidad de aparatos complejos de introducción y
eliminación.
El producto que se utiliza como sorbente según
la presente invención está, en un aspecto adicional de la invención,
formado preferentemente de modo que, por lo menos, un 80% de las
partículas tenga un diámetro de, por lo menos, 2 \mum. Este
diámetro es suficiente grande para permitir que el sorbente en
polvo, después de haber sido utilizado para la eliminación de
metales de la corriente de gas, sea eliminado de la corriente de gas
mediante técnicas de recogida de polvos estándar, de modo que los
costes se puedan mantener bajos.
Preferentemente el sorbente según la presente
invención comprende, por lo menos, un 20% en peso de metacaolín
aproximadamente. En opinión de los presentes inventores, este
componente es el que promueve la cualidad de sorción reactiva del
sorbente, según la presente invención.
Una característica del sorbente en polvo según
la presente invención es que, indistintamente, cada partícula que
comprende metacaolín presenta también compuestos que comprenden
calcio a escala de micra. Esto fue demostrado al medir con un
microscopio electrónico equipado con un analizador de rayos X (EDX),
mediante el que se puede analizar el calcio, el aluminio y el
silicio. Esta medida ha demostrado que, en la partícula que
comprende metacaolín, uno no puede diferenciar entre las áreas de
compuestos de calcio y metacaolín. Se cree que, con respecto a la
actividad, este aspecto del sorbente, según la presente invención,
lo distingue de los sorbentes conocidos por ser capaz de capturar
simultáneamente metales diferentes de una corriente de gas caliente,
en presencia o no de aniones tales como cloruro, de tal manera que
para todos estos metales se consigue una buena eficacia de la
eliminación de metal.
Los compuestos que comprenden calcio, en
particular carbonato de calcio y hidróxido de calcio, tienen la
ventaja de que, cuando el sorbente se utiliza a temperaturas altas
de gas (por ejemplo, aproximadamente 1000ºC), la descomposición de
dichos compuestos de calcio causan la desintegración de las
partículas de sorbente, con el resultado de que la eficacia de la
eliminación de metales del sorbente puede aumentar. Además, se ha
demostrado que el sorbente, según la presente invención, posee
propiedades de cementación que se retienen incluso después de
utilizar, mientras que las propiedades de lixiviación del sorbente
después de la aplicación son especialmente favorables, por lo que
parecería posible que fuera reutilizado en el sector de la
construcción.
Las propiedades notables del sorbente, según la
presente invención, llegan a ser más aparentes cuando el sorbente
se utiliza para la depuración de una corriente de gas en general. El
sorbente es entonces especialmente conveniente para, por lo menos,
la eliminación parcial de SOx de la corriente de gas, y también
para, por lo menos, la eliminación parcial de dioxinas de la
corriente de gas. Como se ha mencionado con anterioridad, el
sorbente es también eficaz en la eliminación de aniones.
A continuación se explicará adicionalmente la
presente invención con relación a unos pocos ejemplos de
realizaciones, en los que se utiliza el sorbente según la presente
invención y un sorbente en una composición según el estado de la
técnica anterior.
Varios metales pesados y combinaciones de
metales pesados comprendidos en una corriente de gas fueron
sometidos a un proceso de depuración utilizando los sorbentes
siguientes: caolín solo, hidróxido de calcio solo, caolín en
combinación con hidróxido de calcio, y el sorbente según la presente
invención. Los diferentes sorbentes exhibieron la siguiente
actividad.
Además se ha demostrado que, en contraste con el
sorbente del estado de la técnica anterior, el sorbente según la
presente invención exhibe, sobre todos los metales, un mecanismo de
sorción reactiva, que tiene un efecto favorable en las propiedades
de lixiviación. Los resultados de sorción que se muestran en la
tabla anterior fueron repetidos, en los que el gas también contenía
compuestos que comprenden cloro. Incluso bajo esas condiciones el
sorbente según la presente invención resultó ser todavía activo.
El sorbente según la presente invención se
utilizó para la eliminación de aniones de una corriente de gas,
tales como aniones a partir de los que se puede formar SOx. La
corriente de gas comprendía 4000 mg de SOx (calculado como
SO_{2}) por Nm^{3} de gas de desecho. A esta corriente de gas se
añadieron 90 g/Nm^{3} de sorbente según la presente invención.
Después de la sorción del SOx, la concentración de SOx en los gases
de desecho depurados fue inferior a 10 mg por Nm^{3} de gas de
desecho. Por lo tanto, la eficacia de la eliminación fue superior al
99%.
El sorbente cargado de SOx demuestra ser más
resistente a la lixiviación en ausencia de este compuesto que en
otros medios. En la Tabla B siguiente, los resultados se muestran
para comparar la capacidad de lixiviación del sulfato cuando se
utiliza el sorbente según la presente invención y cuando se utiliza
cemento portland (OPC). Con esta finalidad la ceniza volante que
contiene azufre se añadió al sorbente cargado de SOx según la
presente invención, y a continuación se midió la capacidad de
lixiviación del sulfato. A efectos comparativos, una cantidad
semejante de ceniza volante que contiene azufre se añadió a una
muestra comercialmente disponible de cemento portland. A
continuación, en un recipiente giratorio, se añadió agua a ambas
muestras para obtener pastillas húmedas que se dejaron endurecer
durante 7 o 28 días, respectivamente. De esta manera, se obtuvieron
los siguientes resultados de capacidad de lixiviación del
sulfato.
El sorbente según la presente invención se
utiliza también para capturar dioxinas de una corriente de gas.
Con esta finalidad, dicha corriente de gas se pone en contacto con
el sorbente según la presente invención a una concentración de 90
g/Nm^{3}. El gas se pone en contacto con el sorbente durante menos
de 10 segundos, y a continuación el sorbente se separa de la
corriente de gas por medio de un filtro de bolsas. La concentración
de dioxinas introducidas fue de 1,909 ng/Nm^{3}. De estos, 1,863
ng/Nm^{3} (es decir, más de un 97%) fueron capturados por el
sorbente y recogidos en el filtro de bolsas. 0,037 ng/Nm^{3}
(aproximadamente un 2%) permanecieron en las partículas de sorbente
recuperadas después del filtro de polvo, y 0,009 ng/Nm^{3} (es
decir, menos del 0,5%) no fueron capturadas por el sorbente y
permanecían todavía en la corriente de gas.
Claims (4)
1. Utilización de un producto fabricado a partir
de un material de base que comprende calcio y caolín, tal como
papel o residuos liberados durante la producción de papel y durante
el tratamiento de papel de desecho para su reutilización, en el que
el material de base se trata térmicamente en un lecho fluidizado
sobre el cual hay un espacio libre, en el que el lecho fluidizado
funciona a una temperatura entre 720 y 850ºC, y la temperatura en
el espacio libre se mantiene a 850ºC o inferior, por lo que el
material de base se convierte en una sustancia que comprende
sustancialmente metacaolín, caracterizada porque dicha
sustancia se utiliza como sorbente para la eliminación de metales de
una corriente de gas caliente.
2. Utilización, según la reivindicación 1,
caracterizada porque la temperatura del espacio libre se
mantiene a 800ºC o inferior.
3. Utilización, según las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizada porque la temperatura del espacio libre se
mantiene por debajo de la temperatura del lecho fluidizado.
4. Utilización, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque, junto con el
material de base, se introducen granos de arena con un diámetro de
0,5 a 2,0 mm en el lecho fluidizado.
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