ES2588198T3 - Método para la neutralización y solidificación de un alquitrán ácido o suelo que comprende un alquitrán ácido - Google Patents

Método para la neutralización y solidificación de un alquitrán ácido o suelo que comprende un alquitrán ácido Download PDF

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Abstract

Un método para neutralización y solidificación para dar lugar a un producto de tipo hormigón aglomerado de un material seleccionado entre un alquitrán ácido y un suelo que comprende un alquitrán ácido o una de sus mezclas, en el que el material se pone en contacto con un agente de tratamiento, caracterizado por que, el agente de tratamiento comprende una tiza de papel y la tiza de papel se añade al material y se mezcla y en el que dicha tiza de papel se añade al material en una cantidad escogida de 0,1 a 10 por ciento en peso con el fin de obtener una neutralización o se escoge de 10 a 100 por ciento en peso con el fin de obtener solidificación, y en el que el porcentaje en peso viene expresado como peso de la tiza de papel con respecto al peso del material

Description

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DESCRIPCION
Metodo para la neutralizacion y solidificacion de un alquitran acido o suelo que comprende un alquitran acido
La invention se refiere a un metodo para la neutralizacion y solidificacion en un producto de tipo hormigon aglomerado de un alquitran acido y/o suelo contaminado que comprende un alquitran acido, en el que el alquitran acido y/o el suelo contaminado que lo contiene se ponen en contacto con un agente de tratamiento, como se describe en el preambulo de la primera reivindicacion.
En el pasado, el refinado de las fracciones de petroleo se llevo a cabo qulmicamente, entre otras cosas por medio de tratamiento de las fracciones de petroleo por ejemplo con acido sulfurico y/o acido sulfurico fumante. En este proceso, que se llevo a cabo a gran escala, se libero un residuo, denominado alquitran acido sobre un lodo acido. El lodo acido tambien comprende, junto con un exceso de acido sulfurico, entre otras cosas, acidos de azufre, esteres, compuestos organicos con elevado peso molecular, productos de lodo y agua emulsionada en los mismos. Generalmente, el lodo acido tiene un color de marron oscuro a negro. Debido a la gran escala en la cual se lleva acabo el refinado, ahora estan presentes diferentes ubicaciones de almacenamiento diferentes en Belgica y otros palses, en los cuales se almacenan cantidades sustanciales de lodo acido. El lodo acido puede aparecer en diferentes formas flsicas, concretamente como fluido con una viscosidad relativamente baja, por ejemplo, un material oleoso o un material en estado solido. El lodo acido tambien puede almacenarse en tanques diferentes, pero la mayor parte del tiempo se almacena en las denominadas cubetas de lodo acido. En el ultimo caso, el lodo por ejemplo se almacena en cubetas sin sellado inferior (por ejemplo en forma de un papel metalizado), lo cual por supuesto resulta indeseable debido al riesgo de fuga, con contamination de suelo y agua subterranea como consecuencia. Debido al exceso del acido sulfurico presente de forma residual en el lodo acido, el lodo acido muestras caracterlsticas de acido a muy acido en agua que lo convierten en un lodo acido extremadamente corrosivo. Cuando se almacena el lodo acido al aire abierto, se pueden emitir grandes cantidades de dioxido de azufre al aire. Por tanto, el lodo acido representa un riesgo considerable para el medio ambiente.
Por tanto, es necesario un metodo y un agente de tratamiento capaz de solucionar este problema.
El documento EP-A-0.076.397 describe un metodo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y describe un metodo para recuperar compuestos que comprenden carbono a partir de un lodo que se almacena en forma de estado solido o que se descarga y origina a partir de un tratamiento con acido sulfurico de fracciones de petroleo. El metodo descrito en el documento EP-A-0.076.397 se pretende que limite el riesgo de emision de gases nocivos hasta un mlnimo. Por tanto, el lodo acido no se trata in situ, sino que la superficie del lodo acido almacenado se cubre con una cantidad de polvo alcalino, que forma una barrera flsica frente al gas de escape, proporciona una neutralizacion de la acidez superficial y reacciona con los oxidos sulfuricos gaseosos. En equilibrio con el polvo, tambien se puede usar una solution acuosa, dispersion o suspension acuosa. El lodo acido cubierto, de este modo, se alimenta posteriormente a un reactor para obtener una neutralizacion qulmica completa. Entonces, el lodo acido se mezcla de forma homogenea con cantidades adicionales de polvo alcalino. Durante la homogeneizacion, la mezcla de reaction se calienta. Se proporciona un sistema de ventilation para abduction de los gases que se liberan durante la mezcla. Como polvo alcalino, entre otros, se usan oxido o hidroxido de calcio, carbonato de calcio, sus mezclas con carbonatos de metales alcalino terreos u otras bases organicas. Aunque los polvos tengan un excelente efecto neutralizador, su capacidad de absorcion y capacidad de formation de cemento resultan insuficientes.
A partir del documento US/20030019640 A1 se conoce el uso de lodo obtenido como producto secundario en el reciclaje de papel, en diferentes aplicaciones, en el que siempre se usa la propiedad de que el producto es capaz de absorber grandes cantidades de fluidos. El lodo conocido a partir del documento US/20030019640 A1 tiene un color blanco-gris, tiene un pH de aproximadamente 8,5 y comprende un porcentaje en peso de aproximadamente 40 de arcilla, un porcentaje en peso de aproximadamente 30 fibras procedentes de papel, un porcentaje en peso de aproximadamente 20 de carbonato de calcio y ademas latex de agentes colorantes, desespumante y dioxido de titanio. El material se puede usar en una forma en la cual comprende una cantidad relativamente grande de agua, en forma de lodo de base acuosa, en forma de un polvo seco con un porcentaje en peso de agua menor de 1. El material tambien se puede usar en forma de cenizas obtenidas por medio de combustion del lodo en un entorno rico en oxlgeno, se puede envasar en un envase semi-permeable con aberturas que sean permeables para los fluidos, pero que evite la fuga del polvo. El material se puede usar como absorbente para hidrocarburos, en el que los hidrocarburos absorbidos se recubren por medio de prensado y/o tratamiento con un vapor. No obstante, no se divulga por parte del documento US/20030019640 A1 que el lodo procedente del reciclaje de papel serla capaz, de manera apropiada, de unirse a lodo acido de tal forma que se forme un producto de tipo hormigon duro y solido con buena resistencia, elevada retention de forma y tendencia limitada a sedimentar a largo plazo.
El documento JP 200505422 describe suelo mezclado con tiza de papel como mejorador de textura, para inmovilizar los metales pesados y favorecer la formacion de lodo.
El metodo de acuerdo con la invencion pretende proporcionar un metodo eficaz para tratar compuestos contaminados y/o suelo contaminado, con un riesgo reducido de contaminacion ambiental.
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Para ello, el metodo de acuerdo con la invencion se caracteriza como se describe en la parte de caracterizacion de la primera reivindicacion.
El metodo de acuerdo con la invencion es como se describe en la reivindicacion 1.
Sorprendentemente, se ha comprobado que mediante la adicion de una mezcla que comprende tiza de papel al lodo acido y/o suelo que comprende el lodo acido, se transforma de manera eficaz el lodo acido en un producto con las siguientes propiedades, posiblemente en combinacion:
- neutro: la acidez del producto obtenido es al menos de neutra a alcalina, ya que el acido presente en el lodo acido se convierte qulmicamente con las sustancias alcalinas presentes en el agente de tratamiento. Ademas, parece que una gran parte, y preferentemente todo, del dioxido de azufre presente en el lodo acido se une qulmicamente, de manera que la emision del mismo se reduce en gran medida;
- estabilizado: el producto se vuelve mas seco, mas viscoso y, por tanto, mas facil de manipular y de procesar;
- solidificado: la rigidez del producto es tal que las caracterlsticas geotecnicas y flsicas son suficientes para permitir el apilado del mismo o el procesado del mismo en forma de producto de tipo suelo, o incluso para conformacion del mismo en un producto de tipo cemento;
- inmovilizacion: como ventaja adicional frente a las propiedades anteriormente mencionadas, el material se puede mejorar con el tiempo por via qulmica as! como tambien en cuanto a propiedades de solidificacion, lo cual se expresa en una menor capacidad para lixiviar contaminaciones organicas o inorganicas con agua, por ejemplo medido por medido de DIN 38414 S4.
La tiza de papel o la ceniza de papel se crean en un proceso, en el cual entre otras cosas, se somete a combustion el lodo de eliminacion de tinta y de purificacion de agua del reciclaje de papel. Este residuo de papel que comprende caolln es la sustancia industrial que se libera durante el reciclaje - mas particularmente durante la eliminacion de tinta- de papel usado para convertirlo en apropiado para nuevos productos formados por papel y carton. El residuo de papel, por medio de un proceso, basado en la incineracion de lecho fluidizado, desarrollado especialmente para esto, se convierte en ceniza volante, que es tiza de papel (o - ceniza de papel), un producto mineral que normalmente encuentra una aplicacion util como aditivo en la industria de cemento y hormigon. Dicho metodo conocido, por ejemplo, se describe en el documento NL-9401366 y el documento EP 0 796 230 B1. La tiza de papel se encuentra comercialmente disponible, por ejemplo, a partir de Stora Enso Belgium, Parenco en Palses Bajos, o CDEM en Palses Bajos con el nombre comercial de Top-CreteTM. Su uso para el tratamiento y neutralization de lodo acido y/o suelo contaminado con lodo acido todavla resulta desconocido.
Hablando en terminos mineralogicos, la tiza de papel existe principalmente formada por metacaolln y oxidos y/o hidroxidos de calcio. Cuando se expresa como oxidos de base, la tiza de papel consiste principalmente en aproximadamente un 35 a un 65 por ciento en peso de CaO, de aproximadamente 20 a 35 por ciento en peso de SiO2, y de aproximadamente 10 a 20 por ciento en peso de AhO3 y apenas comprende CaCO3. El color de la tiza de papel varla de blanco a beis. Preferentemente, la tiza de papel usada tiene un pH de al menos 10, preferentemente al menos 12, por ejemplo 12,5.
Debido a su composition y naturaleza flsica, la tiza de papel tiene una gran superficie especlfica que, en otras cosas, tiene como resultado una gran capacidad de absorcion de agua y otros fluidos tales como aceite, sustancias de tipo lodo, etc. Esta elevada capacidad de absorcion, por ejemplo, se puede probar por medio del “numero de bitumen” medido por NEN-EN 13179-2, en el que se registran valores por encima de 50, incluso por encima de 60.
Se ha comprobado que el uso de tiza de papel en el tratamiento de lodo acido y/o suelo contaminado con lodo acido, mejora la solidification, estabilizacion y neutralizacion particular del material, en la que la cantidad de tiza libre presente en la tiza de papel proporciona una acidez del material tratado de 7 como mlnimo. Ademas, se aprecio que al tiempo que se mezcla el lodo acido con la tiza de papel, se genera una union intensa de ambos materiales en la que la tiza de papel funciona como un tipo de cemento, que se endurece para dar lugar a un producto comparable al hormigon. De este modo, se obtiene una solidificacion irreversible e inmovilizacion del lodo acido. Al mismo tiempo, las fracciones fluidas del aceite que pueden estar presentes en el lodo acido se absorben en la estructura capilar de la tiza de papel y quedan retenidas en la misma.
Aunque el metodo de acuerdo con la invencion sea particularmente apropiado para el tratamiento de lodo acido, tambien resulta aplicable para el tratamiento de otros compuestos, por ejemplo suelo contaminado con lodo acido y/o otros materiales minerales y/o corrientes residuales de un proceso de production.
Se comprobo que los mejores resultados se logran cuando se anade tiza de papel en forma de material de grano fino. De este modo, presenta las ventajas debido a la reactividad optima cuando la distribution de tamano de grano del material de grano fino cumple con D50 <100 pm y D70 < 200 pm. En la presente solicitud, la dimension caracterlstica Dx significa que x porcentaje en peso de las partlculas de tiza de papel consisten en partlculas con una dimension < Dx. La distribucion de tamano de grano de la mezcla viene determinada, de forma conocida, por medio de tamizado consecutivo de las partlculas gracias a tamices con un tamano de malla diferente.
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La composition y la distribution basta relativa de granos de la tiza de papel con respecto a otros productos comerciales de tipo tiza usados para el tratamiento de lodos acidos (por ejemplo cal apagada como se describe en el documento EP 0 655 493 B1) garantizan que durante la mezcla de un agente de tratamiento que comprende tiza de papel con un lodo acido, unicamente tiene lugar una reaction exotermica limitada y controlable. Debido a ello, la mezcla se calienta ligeramente durante la homogeneizacion, por ejemplo de 10 a 20 °C, de manera que el proceso de mezcla transcurra de forma segura, sin emitir vapor y sin danar el mezclador.
Adicionalmente, el caracter alcalino y la gran superficie especlfica de la tiza de papel garantizan que el dioxido de azufre que amenaza la salida del lodo acido durante la mezcla se una qulmicamente en la mezcla y, de este modo, no pueda escapar mas al medio ambiente. Adicionalmente, debido a esta caracterlstica, se puede usar la tiza de papel para cubrir el lodo acido y/o el suelo que comprende el lodo acido, donde quiera que se almacene, de manera que la emision de dioxido de azufre a partir de este lodo se reduce de forma significativa.
En el metodo de acuerdo con la invention, la cantidad anadida de agente de tratamiento se escoge con amplios llmites, como se muestra a continuation. La neutralization del lodo acido se logra cuando se anade un porcentaje en peso de un 0,1 a un 10 de agente de tratamiento al lodo acido y/o al suelo contaminado con el lodo acido, en el que el porcentaje en peso se refiere al peso total del lodo acido y/o al suelo contaminado con el lodo acido. La solidification se logra a partir de un porcentaje en peso de 10 a un porcentaje en peso de 100 de agente de tratamiento anadido al lodo acido y/o suelo contaminado con el lodo acido.
La tiza de papel (sinonimo: ceniza de papel) puede, si se desea, aplicarse al tratamiento de suelo contaminado con lodo acido y/o otras contaminaciones diferentes con otros aditivos, tal como, pero no de forma limitante, tipos de cemento, aglutinantes hidraulicos, sustancias puzolanicas, cenizas volantes, escorias metalurgicas, arena y mas sustancias similares.
El metodo de acuerdo con la invention se puede aplicar en el punto (“in situ”) as! como en otra ubicacion (“ex situ”), por ejemplo en un centro para el procesado. Preferentemente, el metodo de acuerdo con la invention se aplica ex- situ. Esto tiene la ventaja de que el suelo a tratar y/o el lodo acido se pueden mezclar de forma mas homogenea.
El metodo de acuerdo con la invention describe la neutralization y solidification para dar lugar a un producto de tipo hormigon aglomerado de alquitran acido y/o suelo que comprende alquitran acido, y no se limita a determinados metodos usados para la mezcla de diferentes materiales, mas particularmente el agente de tratamiento y el material a partir del cual esta formado el sedimento y/o la capa de suelo. De este modo, es posible mezclar los diferentes materiales por medio de mezcla mecanica, en la que se usan dispositivos tales como mezcla con el tanque de la valvula, mezcla con un tanque de rotor, todos los mezcladores clasicos imaginables, .... En tal caso, la mezcla se puede llevar a cabo in situ as! como tambien ex-situ, en paralelo as! como en una llnea de production, antes, durante y/o despues del transporte de los materiales.
En otro metodo apropiado diferente, el agente de tratamiento se anade a una cubeta de lodo acido. El agente de tratamiento se mezcla, por ejemplo, mediante uso de pala, mezcla con el tanque de una valvula, mezcla en seco, y cualquier otro metodo apropiado. Tambien es posible, con el fin de obtener una buena mezcla, usar un mezclador de molino con amasado. En caso de que el lodo acido este en estado solido y/o estado viscoso, el lodo acido, si se desea, con el fin de obtener una mejora adicional de la eficacia del tratamiento, se puede romper, por ejemplo, por medio de una instalacion de rotura. Esto beneficia la mezcla homogenea de todos los componentes (agente de tratamiento y lodo acido).
Tras el tratamiento del lodo acido y/o el suelo contaminado con el lodo acido, el producto obtenido con el tratamiento puede con el tiempo seguir diferentes caminos, con respecto al hecho de obtener al menos neutralization y estabilizacion y solidification adicionales. De este modo, es posible descargar de forma controlada, someter a incineration y/o co-incineracion el producto del tratamiento, por ejemplo, sin embargo no limitado a, co-incineracion en hornos de cemento, hornos para incineration de residuos, y otros tipos de hornos, para la reutilizacion como material para el abastecimiento o rellenado en equilibrio del nivel base, y as! sucesivamente. Con el tiempo, el producto de estos caminos se diluye de forma adicional con sustancias de elevado contenido calorico, tales como por ejemplo briquetas de madera, serrln y/o papel, como se describe en el documento EP 0 655 493 B1.
El metodo de acuerdo con la invention referido al uso de tiza de papel para neutralizar, estabilizar y/o solidificar lodo acido o suelo contaminado con lodo acido produce buenos resultados con relation a estas caracterlsticas. Los resultados tras el tratamiento pueden expresarse por si mismos como se muestra a continuation:
- con relation a la neutralization: el pH del producto tras el tratamiento es > 7, incluso > 11;
- con respecto a la solidification, el CBR (Relation de Soporte de California) del producto, gracias a la adicion del agente de tratamiento de acuerdo con la invention, en particular tiza de papel, puede ser mayor de un 6 %, incluso un 11 %, e incluso > 20 %, medido de acuerdo con ASTM D 1883-99 o equivalente;
- con respecto a la solidification: a modo de alternativa, el modulo de compresibilidad tras la condensation convencional del producto en el campo puede ser > 10 MPa, incluso > 17 MPa, incluso > 30 MPa, medido de acuerdo con AStM D 1195-93, ASTM D 1196-93 o igual.
- con respecto a la estabilizacion de los suelos tratados: con relacion a las caracterlsticas mecanicas, el comportamiento de resistencia se expresa por si mismo en la capacidad deformacion limitada a largo plazo. La configuracion medida de acuerdo con ASTM D 2435-90 puede estar limitada a un 5 % bajo una carga de 160 kPa;
- con respecto a la inmovilizacion de los contaminantes con respecto a las caracterlsticas qulmicas, el 5 comportamiento de lavado de COT (Carbono Organico Total) viene determinado tras el ensayo de lavado de DIN
38414 S4, y se mide COT de acuerdo con CMA 2/lD. 1 reducido al menos en parte en un factor de 5, incluso 10, incluso 20;
- con relacion a la neutralizacion a largo plazo, el pH de la fraccion eluida permanece, medido en base a DIN 38414 S4 incluso despues de la elucion durante 10 dlas, al menos > 7, incluso 11.
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Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. - Un metodo para neutralizacion y solidificacion para dar lugar a un producto de tipo hormigon aglomerado de un material seleccionado entre un alquitran acido y un suelo que comprende un alquitran acido o una de sus mezclas, en el que el material se pone en contacto con un agente de tratamiento, caracterizado por que, el agente de
    5 tratamiento comprende una tiza de papel y la tiza de papel se anade al material y se mezcla y en el que dicha tiza de papel se anade al material en una cantidad escogida de 0,1 a 10 por ciento en peso con el fin de obtener una neutralizacion o se escoge de 10 a 100 por ciento en peso con el fin de obtener solidificacion, y
    en el que el porcentaje en peso viene expresado como peso de la tiza de papel con respecto al peso del material.
  2. 2. - El metodo de acuerdo con la reivindicacion, 1 caracterizado porque la tiza de papel se anade como material de 10 grano fino con una distribucion de tamano de grano que cumple con D50 < 100 pm y D70 < 200 pm.
  3. 3. - El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque la mezcla se lleva a cabo de tal forma que tiene lugar una reaccion exotermica controlable a una temperatura entre 10 °C y 20 °C.
  4. 4. - El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el material esta cubierto con tiza de papel con vistas a reducir la emision de dioxido de azufre al medio ambiente.
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