PT883585E

PT883585E - Processo para tornar cinzas inertes

Info

Publication number: PT883585E
Application number: PT97905053T
Authority: PT
Inventors: Rene Derie
Original assignee: Solvay
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2000-06-30
Also published as: EA199800769A1; MX9807043A; CA2247093C; BR9707879A; EP0883585B1; CN1275965A; WO1997031874A1; EA000932B1; CZ276098A3; RO120063B1; AR006019A1; CZ295483B6; JP2000506059A; US6132355A; SK282269B6; BG62609B1; SK119998A3; TW393448B; PL328632A1; NZ332061A

Description

DESCRIÇÃO “PROCESSO PARA TORNAR CINZAS INERTES” A presente invenção diz respeito a um processo para tornar cinzas inertes, em particular as cinzas volantes de fumos das incineradoras urbanas.

As incineradoras urbanas (que servem para destruir os resíduos domésticos e/ou os resíduos hospitalares) produzem volumes por vezes importantes de cinzas volantes. A composição mineralógica destas cinzas não varia muito, qualquer que seja a sua origem, e nelas se encontra geralmente, embora em proporções que podem variar de um para dois, ou até mesmo mais, cloretos de metais alcalinos (NaCl e KCl), anidrites, quartzo, alumino-silicatos vitrifiçados, outros resíduos oxidados relativamente inertes quimicamente (por exemplo, Sn02) , metais pesados (designadamente zinco, chumbo, cádmio, mercúrio e crómio), derivados orgânicos clorados e incombustos. Entre os incombustos encontra-se frequentemente o alumínio metálico. A presença de substâncias hidrossolúveis, de metais pesados e de matérias orgânicas tóxicas (dioxinas, furanos) pode apresentar dificuldades no momento de deitar fora estas cinzas volantes, implicando que sejam submetidas previamente a um processo de as tornar inertes para que passem a ser inofensivas para o meio.

Foram já sugeridos diferentes processos para tornar inertes as cinzas das incineradoras urbanas, visando tais processos estabilizar os metais pesados, principalmente o chumbo e o cádmio. De acordo com um desses processos (patente de invenção norte-americana n° US-A-4 737 356), as cinzas volantes são tratadas com um fosfato solúvel em água e com cal, de modo a insolubilizar os iões de metais 1 pesados sob a forma de fosfatos metálicos. De acordo com um processo semelhante (pedido de patente de invenção europeia EP-A-568 903) , trata-se as cinzas com água e com iões fosfato, de modo a levar o valor do pH para 6,9 e insolubilizar os metais pesados no estado de fosfatos metálicos, sendo os iões fosfato em excesso fixados pelos iões alumínio ou ferro trivalentes e sendo o meio de reacção alca-linizado com adição de cal viva (CaO) . De acordo com o pedido de patente de invenção europeia EP-A-534 231, as cinzas volantes resultantes de um tratamento de depuração de fumos ácidos com cal são simplesmente calcinadas a uma alta temperatura (entre 375°C e 800°C) .

Com os processos conhecidos descritos supra, os produtos inertes formados são pós, o que coloca dificuldades à sua manutenção e à sua armazenagem. Um meio de contornar esta dificuldade consiste em eliminar as cinzas volantes, misturando-as com argamassas hidráulicas com as quais formam blocos sólidos e inertes. Para tal, segundo um processo conhecido para tomar inertes lamas contaminadas com metais pesadas, efectua-se a mistura dessas lamas com cimento de tipo ‘Portland’ e com as cinzas volantes de modo a obter-se um bloco sólido, compacto e inerte (ROY A. HEATON H.C., CARTLEDGE F.K. e TITTLEBAUM M.E. “Solidification/Stabilization of a Heavy Metal Sludge by a Protland Cement/Fly Ash Binding Mixture” - Hazardous Waste & Hazardous Materials, Vol. 8, N° 1, 1991, páginas 33-41) . No entanto, a aplicação deste processo conhecido para tornar inertes as cinzas volantes de fumos gerados pela incineração de resíduos urbanos não é satisfatória. Os blocos assim obtidos são efectivamente expandidos pela presença de múltiplas inclusões gasosas, o que faz aumentar consideravelmente o seu volume e o atravancamento ao mesmo tempo que ficam quebradiços e pouco resistentes à compressão. 2 A invenção tem por objecto resolver os inconvenientes ante-riormente enunciados e atribuídos aos processos conhecidos, proporcionando um processo eficaz para tornar inertes cinzas que contenham metais pesados e alumínio metálico incombusto, gerando blocos sólidos, compactos e que possuam boas propriedades mecânicas. A invenção tem por objecto, em particular, proporcionar um processo que permita evacuar as cinzas volantes dos fumos das incineradoras urbanas, incorporadas em blocos compactos e não expandidos que tenham uma boa resistência â compressão e que respeitem os testes normali-zados de toxicidade, designadamente o teste de toxicidade TCLP (“Toxicity Characteristics Leaching Procedure”, E.U.A.).

Em consequência, a invenção tem por objecto um processo para tornar inertes cinzas que contenham metais pesados e alumínio metálico, caracterizado pelo facto de se adicionar âs cinzas um reagente seleccionado entre ácido fosfórico e fosfatos de metais alcalinos, submeter a mistura fosfatada assim obtida a uma amassadura com água e com um aglutinante hidráulico para assim se obter uma argamassa hidráulica e submeter essa argamassa a uma operação de consolidação e endurecimento. A expressão ‘metais pesados’ designa todos os metais cuja massa volúmica seja pelo menos igual a 5 g/cm3, por exemplo, seleccionados entre berílio, arsénio, selénio e antimónio, em conformidade com a definição geralmente aceite (Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes; Vol. I, CRC Press, Inc.; 1987; página 2).

No processo de acordo com a invenção, utiliza-se um reagente seleccionado entre ácido fosfórico e fosfatos de metais alcalinos (de preferência o sódio). São particularmente convenientes o ácido ortofosfórico e o hexametafosfato de sódio. A adição do reagente às cinzas deve ter lugar em presença de uma quantidade suficiente de água para permitir obter rapidamente, 3 por simples amassadura, uma mistura de reacção homogénea. Se bem que não se pretenda estabelecer nenhuma relação de dependência com nenhuma explicação teórica, o inventor pensa que uma das dificuldades existentes, antes da presente invenção, para evacuar cinzas volantes de incineradoras urbanas, incorporando-as em argamassas hidráulicas, era imputável sobretudo à presença de alumínio metálico nas cinzas. No processo de acordo com a invenção, o reagente anteriormente mencionado tem por função converter o alumínio metálico em fosfato de alumínio. Assim, a quantidade de reagente que irá ser necessário utilizar vai depender da composição mineralógica das cinzas, em particular do seu teor em alumínio metálico e em metais pesados, e deve ser determinada em cada caso particular por um trabalho de rotina efectuado em laboratório. Na prática, são particularmente convenientes quantidades correspondentes a proporções variando entre 5% e 25% (de preferência entre 8% e 15%) do referido reagente rela-tivamente ao peso das cinzas. A água e o aglutinante hidráulico devem ser utilizados em quantidades adequadas para formar com a mistura fosfatada uma argamassa hidráulica. É importante realizar uma amassadura eficaz da mistura fosfatada com a água e o aglutinante hidráulico, de modo a obter-se uma argamassa hidráulica de composição homogénea. A seguir â amassadura submete-se a argamassa a uma operação de maturação para que esta consolide e endureça. Antes de se submeter a argamassa à operação de consolidação e endurecimento, deve ser moldada sob uma forma adequada que permita uma manutenção e uma armazenagem eficazes, por exemplo, sob a forma de tijolos, blocos prismáticos ou massas esféricas. A operação de consolidação e endurecimento pode ter lugar sob atmosfera húmida ou seca. Geralmente tem lugar em presença de ar atmosférico. 4 0 aglutinante hidráulico é escolhido vantajosamente entre o cimento de tipo ‘Portland’ e a escória de cimento ‘Portland’. Se bem que o cimento de tipo ‘Portland' produza bons resultados, é preferível utilizar a escória de cimento ‘Portland’. A quantidade de aglutinante hidráulico a utilizar vai depender de diversos parâmetros, em parti-cular do aglutinante hidráulico seleccionado, da composição das cinzas e das propriedades pretendidas para os produtos resultantes do processo de as tornar inertes, designadamente a resistência me-cânica desses produtos e o seu comportamento nos testes de toxicidade (por exemplo, o teste TCLP definido supra). Na prática, recomenda-se a utilização de uma quantidade ponderai de aglutinante hidráulico superior a 10% (de preferência que seja pelo menos igual a 20%), relativamente ao peso das cinzas. Não há nenhum interesse em que o peso do aglutinante hidráulico utilizado exceda 100% (geralmente 50%) do peso das cinzas. São especialmente recomendadas quantidades ponderais de aglutinante hidráulico situadas entre 20% (de prefe-rência 25%) e 50% (de preferência 40%) relativamente ao peso das cinzas. A seguir ao tratamento de consolidação e endurecimento, que pode durar vários dias, obtém-se uma massa sólida e compacta que é praticamente inerte em presença dos agentes atmosféricos e que respeita as normas de toxicidade, designadamente as que vêm definidas no teste ‘TCLP’ referido supra. A forma dessa massa sólida é a que assumiu a argamassa ao ser moldada, podendo ser, por exemplo, tijolos ou blocos esféricos ou prismáticos. Tal massa é compacta e prati-camente isenta de inclusões gasosas e por tal motivo possui boas propriedades mecânicas, designadamente uma dureza e uma resistência aos choques e à abrasão que são suficientes para permitir a sua manutenção e a sua armazenagem sem dificuldades. 5

De acordo com uma forma de realização vantajosa do processo de acordo com a invenção, a operação de consolidação e endurecimento da argamassa tem lugar em atmosfera húmida, de preferência saturada com vapor de água. Esta forma de realização do processo de acordo com a invenção demonstrou ser especialmente vantajosa no caso das cinzas que contêm crómio de valência 6. Com efeito, observou-se que melhora, mantendo todos os outros parâmetros invariáveis, bastante a passagem do crómio a um estado inerte na massa sólida recolhida no final do processo.

De acordo com outra forma de execução vantajosa do processo de acordo com a invenção, junta-se à água da amassadura um aditivo seleccionado entre ferro, manganês, compostos de ferro (II), compostos de manganês (II) e sais redutores de metais alcalinos (de preferência o sódio), numa quantidade ponderai compreendida entre 0,3% e 1%, relativamente ao peso da argamassa. Nesta forma de realização da invenção, o aditivo é seleccionado vantajosamente entre sulfato ferroso, sulfato manganoso, nitrito de sódio, sulfito de sódio e ferro metálico.

Para a aplicação do processo de acordo com a invenção, a origem das cinzas não é crítica. Contudo, a invenção é especialmente adaptada ao caso das cinzas volantes existentes nos fumos das incineradoras urbanas, tais como as incineradoras de resíduos domésticos e as incineradoras de resíduos hospitalares.

As cinzas volantes dos fumos gerados pelas incineradoras urbanas contêm normalmente, para além dos metais pesados e do alumínio metálico, substâncias orgânicas indesejáveis (em particular substâncias orgânicas cloradas, tais como as dioxinas e os furanos), compostos hidrossolúveis, por exemplo, cloretos de metais alcalinos, e também os incombustos. 6

Segundo uma forma de execução particular do processo de acordo com a invenção, no caso de as cinzas conterem compostos hidrossolú-veis, estes são submetidos a uma lavagem com água alcalina antes de se lhes acrescentar o reagente referido antes, seleccionado entre ácido fosfórico e fosfatos de metais alcalinos. Nesta forma de execução do processo de acordo com a invenção, a lavagem das cinzas com água destina-se a eliminar os compostos hidrossolúveis, em particular os sais de sódio e de potássio (principalmente o cloreto de sódio, o cloreto de potássio e o sulfato de sódio) e uma parte da anidrite. Para a lavagem das cinzas é necessário utilizar uma água alcalina, de modo a insolubilizar os metais pesados. Na prática, a lavagem das cinzas (designadamente o valor do pH da água utilizada e o tempo de contacto entre a água e as cinzas) deve ser regulada de modo a que o meio aquoso que resulta da lavagem seja alcalino e apresente de preferência um valor de pH superior a 8, sendo reco-mendados os valores de pH não inferiores a 9,5. Assim se evita uma solubilização dos metais pesados que permaneçam na fase sólida residual que resulta da lavagem. Se for caso disso, pode even-tualmente ser necessário acrescentar um reagente à água da lavagem para levar o pH para o valor pretendido, por exemplo, a cal. A seguir à lavagem obtém-se uma suspensão aquosa que se submete a uma filtração ou a uma separação mecânica equivalente (por exemplo, uma sedimentação ou uma centrifugação) para realizar a separação das substâncias sólidas, não dissolvidas, a que se junta então o reagente referido antes, em conformidade com o processo de acordo com a invenção.

De acordo com outra forma de execução do processo de acordo com a invenção, no caso de as cinzas conterem substâncias orgânicas e/ou incombustos, submete-se a mistura fosfatada referida antes a uma calcinação antes de lhe acrescentar a água e o aglutinante 7 hidráulico. Segundo esta forma de execução do processo de acordo com a invenção, a calcinação tem lugar em atmosfera oxidante, geralmente o ar ambiente. A calcinação tem por finalidade destruir os incom-bustos e eliminar as substâncias orgânicas. De um modo geral, realiza-se a calcinação a uma temperatura superior a 600°C, de pre-ferência não inferior a 700°C. É conveniente evitar uma temperatura excessiva, o que poderia originar a vaporização de uma parte dos metais pesados. Na prática, a temperatura de calcinação é preferen-cialmente inferior a 1000°C e de forma vantajosa não irá além de 800°C. São particularmente recomendadas temperaturas compreendidas entre 600°C e 800°C. A invenção é ilustrada pela descrição subsequente da figura única do desenho anexo que representa o esquema de uma instalação em que é praticada a forma de realização particular do processo de acordo com a invenção. A instalação esquematizada na figura destina-se ao tratamento de cinzas para as tornar inertes, as quais compreendem metais pesados, alumínio metálico, compostos hidrossolúveis, substâncias orgânicas e incombustos. Tal instalação compreende um tanque de lavagem 2 onde são introduzidas as cinzas 1 e a água 3. A quantidade de água 3 introduzida no tanque 2 é regulada por forma a dissolver a totalidade dos compostos hidrossolúveis existentes nas cinzas 1, em particular o cloreto de sódio, o cloreto de potássio e o sulfato de sódio. Por outro lado, no tanque 2 regula-se o pH para um valor superior a 8, por exemplo, compreendido entre 9,5 e 14, de modo a insolubilizar os metais pesados. Se for caso disso, para ajustar o valor do pH pretendido, acrescenta-se ácido clorídrico ou hidróxido de sódio à água de lavagem 3.

No tanque de lavagem 2 obtém-se uma suspensão aquosa 4 que é tratada imediatamente num filtro. Retira-se o filtrado 6 e obtém- 8 -se a massa da filtração 7 que é enviada para uma câmara de reacção 8. Na câmara de reacção 8 acrescenta-se à massa de filtração 7 uma quantidade suficiente de ácido fosfórico 9 e de água 10 para formar por amassadura uma massa bombeável 12 na qual a totalidade do alumínio metálico existente nas cinzas se encontra no estado de ortofosfato de alumínio (como variante é possível substituir uma parte ou a totalidade do ácido fosfórico por um fosfato de um metal alcalino, de preferência o hexametafosfato de sódio). Trasfega-se a massa bombeável da câmara de reacção 2 e introduz-se num forno de calcinação 12, aquece-se a uma temperatura compreendida entre 700°C e 800°C durante um período suficiente para decompor as substâncias orgânicas e destruir os incombustos. 0 produto calcinado 13, extraído do forno 12, é transferido para uma câmara de amassadura 14 onde se lhe acrescenta água 15 e aglutinante hidráulico 16 (por exemplo, escória de cimento ‘Portland’) em quantidades regulada para se formar, por amassadura com o produto calcinado 13, uma argamassa hidráulica. A argamassa hidráulica 17 retirada da câmara de amassadura 14 vai depois ser tratada num tambor giratório 18 onde assume a forma de pequenas massas esféricas 19 que são guardadas durante vários dias num compartimento 20 hermeticamente fechado e cheio de ar praticamente saturado de vapor de água, a uma temperatura ambiente de cerca de 20°C e à pressão atmosférica. Regula-se a duração do tratamento de maturação no compartimento 20 por forma a que aí tenha lugar a consolidação e o endurecimento completo das massas esféricas de argamassa 19. A seguir ao tratamento de maturação no compartimento 20 são daí retiradas as massas esféricas 21 duras, compactas e inertes em termos ambientais e em presença dos agentes atmosféricos, de modo a que possam ser lançadas numa estação de recolha de produtos residuais. Os exemplos a seguir descritos realçam melhor o interesse da invenção. 9

Primeira série de experiências

Nos exemplos 1 a 5 a seguir descritos efectuou-se o tratamento de cinzas retiradas de uma incineradora de resíduos sólidos domésticos. A composição ponderai das cinzas está indicada no quadro 1 seguinte. 10

Quadro 1

Constituintes Teor ponderai Si02 30,6% Al (total) (expresso em Al203) 16,7% Al metál. 1%-10% de Al total CaO 22,0% MgO 2,5% Na 3,7% K 2,6% Ti02 2,4% FeO 3,0% Zn 1,00% Pb 0,38% Cu 0,10% Cd 0,008% Mn 0,09% Cr (total) 0,07% Cr (VI) 13 ppm Cl 2,2% S03 9,6% P2°5 1,2% As 65 ppm Sb 345 ppm Hg 1,1 ppm Incombustos 0,4% 11

Exemplo 1 (não conforme com a invenção)

Efectuou-se a lavagem de 108 g de cinzas com 1000 mL de água. Ao fim de 1 hora regulou-se o valor do pH do meio de reacção para 10,9. Filtrou-se a suspensão aquosa assim obtida e recolheu-se a massa de filtração depois de ter sido lavada previamente com 100 mL de água. À massa de filtração acrescentou-se uma quantidade suficiente de água para formar uma pasta maleável que continha aproximadamente 40% de água. À pasta assim obtida juntou-se 11,8 g de uma solução aquosa de ácido fosfórico (concentração: 85% em peso), enquanto se mantinha a pasta sob agitação permanente. A adição do ácido fosfórico foi acompanhada por uma libertação moderada de calor. A massa pastosa homogénea assim obtida foi então colocada numa cápsula de porcelana refractária que foi colocada dentro de um forno frio. A seguir aqueceu-se o forno para fazer aumentar a sua temperatura progressivamente até 800°C, durante cerca de 1 hora. Manteve-se esta temperatura de 800°C durante 1 hora e depois retirou-se a substância do forno e deixou-se arrefecer até à temperatura ambiente. O pó calcinado retirado do forno foi então submetido tal qual a um teste de toxicidade em conformidade com a norma ‘TCLP’ definida supra. Para o efeito, a 100 g do pó calcinado acrescentou-se 2 L de uma solução aquosa que continha 6 g de ácido acético e 2,57 g de hidróxido de sódio por litro. Homogeneizou-se a mistura, depois filtrou-se através de um filtro de fibras de vidro de 0,6 μιη a 0,8 μτη e mediu-se o teor do filtrado em metais pesados existentes no pó submetido ao teste.

Os resultados obtidos estão agrupados no quadro 2 seguinte. 12

Quadro 2

Metais pesados Teor (pg/L) Cu 1000 Pb 2900 Zn 15000 Cd 300 As 500 Sb 700 Cr (VI) 5100 Hg 10

Exemplo 2 (em conformidade com a invenção)

Utilizou-se um lote da cinza definida no quadro 1 que foi tratada conforme descrito no exemplo 1, tendo o pó sido calcinado, retirado do forno e arrefecido até atingir a temperatura ambiente e depois misturou-se muito bem com escória de cimento ‘Portland’ (à razão de 1 parte em peso de escória por cada 5 partes em peso de pó calcinado). À mistura obtida acrescentou-se água de amassadura à razão de 30 mL de água por cada 100 g da referida mistura, amassando bem para formar uma argamassa homogénea. Esta argamassa foi depois transformada em massas esféricas que foram guardadas ao ar durante 5 dias para que tivesse lugar a consolidação e o endurecimento dessa argamassa. As massas esféricas obtidas após a consolidação e o endurecimento da argamassa foram então submetidas ao teste de toxicidade de TCLP, conforme descrito no exemplo 1. Para tal, as massas esféricas foram trituradas até serem obtidas partículas com menos de 1 mm de diâmetro (diâmetro definido por joeiramento) e depois acrescentou-se, a 100 g do produto triturado assim obtido, 2 L de uma solução aquosa que continha 6 g de ácido acético e 2,57 g de hidróxido de sódio por litro. Homogeneizou-se a mistura e depois 13 filtrou-se através de um filtro de fibras de vidro de 0,6 μτη a 0,8 μτη e mediu-se o teor do filtrado em metais pesados existentes no pó submetido ao teste.

Os resultados obtidos estão agrupados no quadro 3 seguinte.

Quadro 3

Metais pesados Teor ^g/L) Cu 61 Pb <20 Zn 24 Cd 18 As <30 Sb <30 Cr (VI) 860

Uma comparação dos resultados agrupados nos quadros 2 e 3 revela imediatamente o progresso proporcionado pela invenção no que diz respeito a tornar inertes os metais pesados da cinza.

Exemplo 3 (em conformidade com a invenção)

Neste exemplo procedeu-se tal como no exemplo 2, mas as massas es-féricas obtidas no final da operação de consolidação e endurecimento da argamassa foram submetidas a um teste de toxicidade diferente do teste TCLP. No teste em causa, efectuou-se a trituração das massas esféricas até serem obtidas partículas com menos de 1 mm (diâmetro definido por joeiramento) e depois submeteu-se o produto triturado a uma tripla lixiviação com água desmineralizada, trabalhando com uma razão líquido/sólido igual a 10 . 14 A seguir a cada lixiviação mediu-se o teor do líquido de lavagem em metais pesados existentes no pó submetido ao teste.

Os resultados obtidos estão agrupados no quadro 4 seguinte.

Quadro 4

Metais pesados Teor ^g/L) Primeira lixiviação Cu 63 Pb <20 Zn <10 Cd 60 As <30 Sb <30 Cr (VI) 700 Segunda lixiviação Cu 24 Pb <20 Zn <10 Cd 27 As <30 Sb <30 Cr (VI) 280 Terceira ! Lixiviação Cu <10 Pb <20 Zn <10 Cd <10. As <30 Sb <30 Cr (VI) 35 15

Exemplo 4 (em conformidade com a invenção)

Repetiu-se a experiência do exemplo 2, nas mesmas condições, com a única excepção de se ter substituído a escória de cimento ‘Portland’ por cimento de tipo ‘Portland’.

Os resultados do teste TCLP estão reproduzidos no quadro 5.

Quadro 5

Metais pesados Teor {μg/l>) Cu <10 Pb <20 Zn <10 Cd <10 As <30 Sb <30 Cr (VI) 840

Exemplo 5 (em conformidade com a invenção)

Foram repetidas as condições da experiência do exemplo 3, com a única excepção de se ter substituído a escória de cimento ‘Portland’ por cimento de tipo ‘Portland’.

Os resultados do teste de tripla lixiviação estão reproduzidos no quadro 6. 16

Quadro 6

Metais pesados Teor ^g/L) Primeira .ixiviação Cu <10 Pb <20 Zn <10 Cd <10 As <30 Sb <30 Cr (VI) 1030 Segunda lixiviação Cu <10 Pb <20 Zn <10 Cd <10 As <30 Sb <30 Cr (VI) 160 Terceira ) .ixiviação Cu <10 Pb <20 Zn <10 Cd <10 As <30 Sb <30 Cr (VI) 90

Segunda série de experiências 17

Nos exemplos 6 a 17 cuja descrição se apresenta a seguir, foram tratadas cinzas cuja composição ponderai é a que consta do quadro 7. 18

Quadro 7

Constituintes Teor ponderai Si02 19,3% Al (total) (expresso em Al203) 13,6% Al metál. 1%-10% de Al total CaO 20,0% MgO 2,8% Na 7,5% K 6,1% Ti02 1,5% FeO 2,2% Zn 1,82% Pb 1,20% Cu 0,11% Cd 0,094% Mn 0,11% Cr (total) 0,04% Cr (VI) 0,33 ppm Cl 13,2% S03 6,2% p2o5 0,8% As 125 ppm Sb 510 ppm Hg 12 ppm Incombustos 2,4%

Exemplo 6 (não em conformidade com a invenção) 19

Efectuou-se a lavagem de 136 g de cinzas com 1300 mL de água. Ao fim de 1 hora ajustou-se o valor do pH do meio de reacção para 11,0. Filtrou-se a suspensão aquosa assim obtida e removeu-se a massa de filtração depois de ter sido previamente lavada com 100 mL de água.

Em seguida procedeu-se tal como descrito no exemplo 1. Os resultados do teste de toxicidade (teste TCLP) estão reproduzidos no quadro 8 seguinte.

Quadro 8

Metais pesados Teor ^g/L) Cu 1200 Pb 1900 Zn 25000 Cd 500 As 1100 Sb 300 Cr (VI) 2300 Hg 20

Exemplo 7 (em conformidade com a invenção)

Efectuou-se o tratamento de um lote da cinza definida no quadro 7, conforme descrito no exemplo 6, removeu-se do forno de calcinação o pó calcinado e deixou-se arrefecer até â temperatura ambiente, tendo sido então misturado com escória de cimento ‘Portland’ à razão de 1 parte em peso de escória por cada 4 partes em peso de cinzas calcinadas. À mistura homogénea obtida acrescentou-se água de amassadura numa quantidade correspondente a 3 0 mL de água por cada 100 g de mistura e depois amassou-se para se obter uma argamassa. A argamassa hidráulica obtida foi moldada em massas esféricas que 20 foram guardadas ao ar durante 5 dias para que tivesse lugar a consolidação e o endurecimento da argamassa.

As massas esféricas obtidas no final da consolidação e do endurecimento da argamassa foram então submetidas ao teste de toxicidade TCLP. Para o efeito, efectuou-se a trituração das massas esféricas até se obter partículas com menos de 1 mm de diâmetro (diâmetro definido por joeiramento) e a cada 100 g do produto triturado assim obtido acrescentou-se 2 L de uma solução aquosa de ácido acético 0,1 M. Homogeneizou-se a mistura, a seguir filtrou-se através de um filtro de fibras de vidro de 0,6 μπι a 0,8 μπι e finalmente mediu-se o teor do filtrado em metais pesados existentes no pó submetido ao teste. Os resultados obtidos estão agrupados no quadro 9 subsequente.

Quadro 9

Metais pesados Teor {\ig/h) Cu 80 Pb <200 Zn 660 Cd 230 As 50 Sb 90 Cr (VI) 720 Hg <5

Exemplo 8 (em conformidade com a invenção)

Repetiu-se a experiência do exemplo 7, com a única diferença de o teste de toxicidade TCLP ter sido substituído pelo teste da tripla lixiviação descrito no exemplo 3.

Os resultados do teste estão agrupados no quadro 10 seguinte 21

Quadro 10

Metais pesados Teor ^ig/L) Primeira .ixiviação Cu 38 Pb <20 Zn <10 Cd 17 As <30 Sb <30 Cr (VI) 145 Segunda lixiviação Cu 37 Pb <20 Zn <10 Cd 80 As <30 Sb <30 Cr (VI) 95 Terceira ! .ixiviação Cu <10 Pb <20 Zn <10 Cd <10 As <30 Sb <30 Cr (VI) 55

Exemplo 9 (em conformidade com a invenção) 22

Repetiu-se a experiência do exemplo 7, com a única excepção de a armazenagem das massas esféricas, a seguir à amassadura, ter sido efectuada num compartimento hermeticamente fechado e carregado com ar saturado de vapor de água (100% de humidade relativa) durante 8 dias. As massas esféricas retiradas desse compartimento foram então expostas ao ar para secarem durante 2 dias e depois foram submetidas ao teste TCLP do exemplo 8. O teste TCLP permitiu concluir que havia no filtrado um teor em crómio hexavalente igual a 42 μg/L.

Exemplos 10. 11 e 12 (em conformidade com a invenção)

Estes exemplos dizem respeito a três experiências que foram efectuadas nas mesmas condições definidas no exemplo 9, com a única excepção de se ter acrescentado um aditivo â água de amassadura. Na experiência do exemplo 10, este aditivo era constituído por sulfato ferroso hepta-hidratado (utilizado numa quantidade correspondente a uma proporção em peso igual a 1% do peso da argamassa) ; na experiência do exemplo 11, o aditivo era constituído por sulfato man-ganoso mono-hidratado (utilizado numa quantidade correspondente a uma proporção de 0,7% em peso da argamassa); na experiência do exemplo 12, o aditivo era constituído por um pó de ferro (utilizado numa quantidade correspondente a 0,3% em peso da argamassa). 0 teste TCLP permitiu comprovar que o teor do filtrado em crómio hexavalente foi sempre, em cada uma das três experiências, inferior a 10 μg/L.

Exemplos 13. 14. 15. 16 e 17 (em conformidade com a invenção)

Repetiu-se a experiência do exemplo 9 com uma quantidade de cinzas suficiente para poder produzir, a partir da argamassa, cinco modelos de ensaio prismáticos com as dimensões de 4 cm x 4 cm x 16 cm. Manteve-se estes modelos de ensaio durante 28 dias em atmosfera sa- 23 turada de vapor de água e à temperatura ambiente para que ocorresse a consolidação e o endurecimento da argamassa. As cinco experiências foram diferentes entre si no que diz respeito às proporções ponderais entre a quantidade de cinzas e a quantidade de escórias utilizadas.

Depois de ter ocorrido a consolidação e o endurecimento da argamassa, submeteu-se os modelos de ensaio a um teste de resistência mecânica que consistiu em medir a sua resistência à flexão e a sua resistência à compressão em conformidade com as condições da norma belga NBN 196-1 (1991). Os resultados dos testes estão agrupados no quadro 11 subsequente.

Quadro 11

Exemplo n° cinzas:escórias (razão ponderai) Resistência mecânica Flexão (N/mm2) Compressão (N/mm2) 13 2,5 2,94 5,7; 14 3,0 2,94 4,9 15 3,5 2,94 5,7 16 4,0 3,19 5,0 17 5,0 2,45 4,1

Lisboa, 1 1 ÂBR. 2000

O AGENTEAOFICJ -v

MARTÍA\lfoBONE

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Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para tornar inertes cinzas que contenham metais pesados e alumínio metálico, caracterizado pelo facto de se acrescentar às cinzas um reagente seleccionado entre ácido fosfórico e fosfatos de metais alcalinos, se submeter a mistura fosfatada assim obtida a uma amassadura com água e com um aglutinante hidráulico de modo a formar uma argamassa hidráulica que depois leva um tratamento de consolidação e endurecimento.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o reagente compreender hexametafosfato de sódio.
3. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o aglutinante hidráulico ser seleccionado entre cimento de tipo ‘Portland’ e escória de cimento ‘Portland’.
4. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de o referido reagente ser utilizado numa quantidade correspondente a uma proporção entre 8% e 15% em peso das cinzas.
5. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o aglutinante hidráulico ser utilizado numa quantidade correspondente a uma proporção compreendida entre 25% e 40% em peso das cinzas.
6. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de se executar o tratamento de conso- 1 lidação e endurecimento sob uma atmosfera saturada de vapor de água.
7. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de se incorporar na água de amassadura um aditivo seleccionado entre ferro, manganês, compostos de ferro (II) , compostos de manganês (II) e sais redutores de metais al-calinos, numa quantidade correspondente a uma proporção entre 0,3% e 1% da argamassa.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de o aditivo ser seleccionado entre sulfato ferroso, sulfato man-ganoso, nitrito de sódio, sulfito de sódio e ferro metálico.
9. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto de se submeter as cinzas, no caso de conterem compostos hidrossolúveis, a uma lavagem com água alcalina antes de se lhes adicionar o ácido fosfórico.
10. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de se submeter a referida mistura fosfatada, no caso de as cinzas conterem substâncias orgânicas e/ou incombustos, a uma operação de calcinação antes de se lhes acrescentar o aglutinante hidráulico.
11. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo facto de as cinzas compreenderem cinzas volantes de fumos provenientes da incineração de resíduos urbanos. 2 Lisboa, 1 1 ABR. 2008

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