PT93475B - Processo para insolubilizacao e aglomeracao de residuos da depuracao de fumos - Google Patents
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Description
PATENTE DE INVENÇÃO N$. 93475
MEMÓRIA DESCRITIVA DO INVENTO para
PROCESSO PARA INSOLUBILIZAÇÁO E AGLOMERAÇÃO DE RESÍDUOS DA DEPURAÇÃO DE FUMOS que apresenta
PHILIPPE PICHAT, francês, industrial e comerciante, residente em 18 rue des Tournelles, 75004 Paris, França
RESUMO
A invenção refere-se a um processo para a insolubilização e aglomeração de resíduos da depuração de fumos (LEF), ricos em cal, os quais são misturados com um produto que contém pelo menos 60% de silica e/ou alumina, para regular o valor do pH de forma a ficar compreendido entre 7 e 11,5, θ também com uma quantidade de água compreendida entre 15 e 160% do peso global dos resíduos e do mencionado produto. Na prática, a proporção entre SÍO2 e/ou A^O^ para CaO deve ser pelo menos igual a 0,8.
Obtêm-se composições sólidas, praticamente insolúveis em água e não poluentes.
A presente invenção refere-se ao sector técnico do tratamento de resíduos tendo em vista utilizá-los e transformá-los em massas compactas captando os elementos e produtos tóxicos, nomeadamente os metais. Ela refere-se muito especialmente ao tratamento dos resíduos da depuração dos fumos produzidos quando da incineração.
Sabe-se já que, quando se realiza a combustão dos
resíduos de diversas origens, os incineradores produzem, além das escórias e de finas partículas de cinzas volantes (designadas em seguida por CV), efluentes gasosos ou resíduos da depuração dos fumos (indicados a seguir como DEF). Estes resíduos contêm, essencialmente, sulfatos, cloros, cal que não reagiu durante a depuração e, além dos materiais queimados, quantidades bastante importantes de metais pesados, tais como chumbo, zinco, cádmio, ferro, alumínio ... Quando eles são postos em contacto com água, estes resíduos revelam um pH fortemente básico devido à sua riqueza em cal. Eles têm a tendência a soluhilizar-se devido a intempéries e a provocarem, por lixiviação, poluições causadas, nomeadamente, pelos metais tóxicos.
É certo que já foram propostos processos para a insoluhilização dos resíduos contendo os DE? e que consistem, essencialmente, em tratamentos por meio de tratamentos com silicato de sódio, com cimento Portland ou com misturas destes produtos. As composições obtidas com tais tratamentos são fortemente básicas (pH geralmente superior a 12) e têm tendência a fixarem mal os elementos metálicos tais como, especificamente, o chumbo e o zinco. Além disso, pode ocorrer aí uma formação intempestiva de hidrogénio segundo a reacção:
0H“ + H20 + Al —> A120~ + 3/2 H2
Com o objectivo de evitar estes inconvenientes, devidos, nomeadamente, à forte basicidade dos DEF tratados, o requerente efectuou numerosos ensaios destinados a transformar os DEF em produtos praticamente insolúveis na água e fáceis de se aglomerarem em massas inertes, não tóxicas, ou ainda aptos a serem utilizados nos betões.
De acordo com a característica essencial do processo consoante a invenção, os resíduos do tipo DEF, ricos em cal, são misturados, por um lado, com um produto contendo
pelo menos 60$ de sílica e/ou de alumina, para levar o pH até um valor compreendido no intervalo entre 7 e 11,5 e, por outro lado, com uma quantidade de água pelo menos igual à água de constituição do produto final. Na prática, a referida quantidade de água pode variar segundo o tipo de DEF a ser tratado, entre 15$ e 160$ em peso de resíduo e do produto de adição.
produto rico em sílica e/ou alumina pode provir de diversas fontes. Por exemplo pode-se empregar sílica fóssil (que contém geralmente menos de 80$ de SiO2)> sílica ou uma pozolana moída, resíduos de sílica provenientes, por exemplo, da fabricação de ferrosilício, resíduos de amianto. A fonte de alumina pode ser constituída pela alumina em pó, mas pode-se também empregar, vantajosamente, os silico-aluminatos, tais como, por exemplo, argilas ou, ainda melhor, cinzas volantes de incineração (CV), que, como se sabe, constituem elas próprias resíduos que podem ser perigosos devido à presença de metais tóxicos libertados pela lixiviação. Graças ao processo da invenção, estes metais tóxicos, assim como aqueles contidos nos LEE podem ser captados em grande parte.
De acordo com uma outra característica da invenção a água adicionada pode ser constituída, não apenas pela água comum ou agua superficial ou subterrânea, mas também pelos resíduos essencialmente aquosos, como, por exemplo, as águas residuais ou as lamas de estações de depuração das águas urbanas ou industriais, ou ainda pelas lixívias de descarga. Na prática, a operação de humedecimento e de misturação segundo a invenção pode ser realizada dentro de um dispositivo malaxador, ou sobre uma correia transportadora onde a água necessária é, em parte, aspergida sobre o DEF e seu produto de adição.
Após o tratamento nas condições acima citadas, a
mistura obtida é bombeada ou compactada sob a forma de perpianhos, por exemplo, ou ainda tratada por meio de um dos instrumentos utilizados nos trabalhos públicos. Segundo uma variante, as referidas misturas também podem ser processadas por extrusão.
Sem querar entrar em considerações teóricas muito pormenorizadas, pode-se dizer que o processamento essencial, na aplicação do processo da invenção consiste em fixar a cal livre do DEF por meio do produto adicionado, do tipo sílica, alumina ou silicato. For exemplo, no caso da sílica e em pre_ sença da água adicionada, forma-se um composto do tipo (CaO, SiC>2> H20). Quando a fonte de sílica-aluminato é constituída por uma CV, constata-se a formação de silicoaluminato do tipo gelinita: (Ca0)2> Al20y Si02, 8H20 ou ainda aluminatos do tipo: (CaO)^, Α120^» 13H2O. Na prática, a quantidade de produto rico em sílica e/ou alumina adicionada ao DEF é, portanto, regulada de forma que a relação de SiO9 e/ou A12O·^ para CaO seja pelo menos igual a 0,8.
Os exemplos seguintes, indicados a título ilustrativo, mostram os resultados obtidos com a aplicação do processo conforme as diversas variantes.
Exemplo 1
Farte-se de um DEF (designado em seguida por I) proveniente de um incinerador de resíduos industriais e que contém essencialmente: 26% de Cl9, 7% de Na, 0,7% de K, 16% ãe S04 , 30% de CaO, assim como metais, tais como (em partes por milhão ou ppm): Fb - 26,4, Cu - 0,8, Cd - 1,1, Zn - 5,6, Fe - 4. A DCO (exigência química em oxigénio) era de 5990 ppm.
Além disso, dispunha-se, a título de fonte de água, de um resíduo industrial líquido (II) proveniente de uma estação de depuração de efluentes residuais e que, para um pH de 7 e uma LCO de 91500, continha essencialmente, como metais (em ppm): Pb - 0,5; Cu - 90; Cd - 2; Zn - 3; Fe - 0,4 e Al - 20.
Adicionaram-se 50 partes (peso) do resíduo (I) a 50 partes (peso) do efluente aquoso (ll), depois misturou-se com 20 partes (peso) de sílica fóssil. Esta última continha cerca de 83% de SÍO2» 5% de A^O^ e pequenas quantidades de óxidos de Al, Ee, Ti, Ca, Mg e K.
A mistura malaxada endureceu durante alguns dias. Passados 8 meses, partiu-se em pedaços uma parte da massa sólida e deles colocaram-se 50 g numa coluna cromatografica, fazendo passar água destilada à velocidade de 100 ml por hora. A lixívia obtida tinha uma LCO reduzida a 2900 apenas e as seguintes quantidades de metais (em ppm): Pb - 1; Cu - 1,6; Cd - 0,2; Zn - 0,2; Fe - 1,2; Al - 0,4.
Exemplo 2
Neste caso misturaram-se 50 partes do DEF (I) com 100 partes de um resíduo líquido (III) proveniente da desoxidação e limpeza das chapas de ferro fundido na indústria automobilística e que, tendo um pH de 14 e uma DCO de 5096, continha aproximadamente (em ppm): Pb - 0,1; Cu - 0,8; Cd - 0,1; Zn - 0,8; Fe - 83,2; Al - 0,1.
Adicionaram-se 59 partes de sílica fóssil e, operando-se como no Exemplo 1 sobre uma amostra tendo apenas 14 dias de endurecimento, obtiveram-se os seguintes resultados da lixiviação, no ensaio em coluna cromatografica: pH - 9,5; LCO - 3000; Fb - 0,1; Cu - 0,8, Cd - 0,1; Zn - 0,1 Fe - 0,1.
Exemplo 3
Misturaram-se 50 partes de (I) com 100 partes de
um resíduo líquido (IV) constituído, neste caso, por uma lama de estação de depuração de efluentes urbanos e que, com uma DCO de 2450, continha (em ppm); Pb - 81; Cu - 274;
Cd - 7,3; Zn - 780; Fe - 9727.
Após a adição de 25 partes (sempre em peso) de sílica moída, verificou-se o endurecimento em alguns dias e obtiveram-se os seguintes resultados da lixiviação, segundo o mesmo ensaio em coluna cromatográfica como no Exemplo 1:
DCO - 216; Pb - 0,1; Cu - 0,7; Cd - 0,03; Zn - 0,016; Fe - 0,16.
Exemplo 4
Procedeu-se como no Exemplo 3, mas sobre 100 partes (peso) de I e 100 partes de (IV), adicionando 25 partes de pozolana moída. À lixiviação apresentou os seguintes resultados: DCO - 220; Pb - 0,2; Cu - 0,1; Cd - 0,14; Zn - 0,04; Fe - 0,03.
Exemplo 5
DEF tratado (V) provinha, neste caso, não de um incinerador de resíduos industriais, mas de um incinerador de resíduos municipais. Este DEF, com pH de 13, era caracterizado pelas seguintes lixiviações, segundo a norma DIN 38414; Pb - 28; Cu - 1,3; Cd - 1,8; Zn - 3,1; Fe - 4,2 e Al -3.
Misturaram-se 120 partes (peso) de V com 120 partes de sílica proveniente da decomposição térmica de seixos rolados e com 100 partes de água corrente. A solidificação ocorreu em cerca de uma hora. 0 material final obtido, subme tido ao ensaio de lixiviação conforme a norma DIN 38414 era caracterizado pelas seguintes concentrações (em ppm); Pb - 0,4; Cu - 0,1; Cd - 0,1; Zn - 0,1; Fe - 0,1; Al < 0,5.
Exemplo 6
Este exemplo ilustra a adição, como fonte de silico-aluminato e a título de variante, de uma cinza volante (CV) obtida por ocasião da incineração de resíduos municipais consoante o Exemplo 5 e caracterizada pelas seguintes lixiviações segundo a norma DIN- 38414: Pb - 74; Cu - 0,8;
Cd - 465; Zn - 3800; Fe - 1; Al - 4. 0 valor do pH da CV era de 7,3.
No malaxador misturaram-se 120 partes de DEF do Exemplo 5, com 30 partes de CV, 100 partes de argila (fonte de sílica) e 85 partes de água corrente. A solidificação com pletou-se em cerca de uma hora. Após a lixiviação segundo a norma DIN 38414, obtiveram-se as seguintes concentrações em metais (ppm): Pb - 0,3; Cu - 0,1; Cd - 0,1; Zn - 0,1; Fe - 0,1 e Al < 4.
A resistência mecânica à compressão sobre uma arnosi tra com 28 dias era de 23 MPa (megaPascal).
Exemplo 7
Este exemplo ilustra a utilização da alumina em lugar da sílica, como nos exemplos anteriores.
Neste caso, parte-se de um DEF do Exemplo 1 acima (I) e de uma cinza volante (CV) de incineração de lixos domésticos, que produzem, após a lixiviação (em ppm): Pb - 6; Cd - 4; Zn - 7.
A mistura foi realizada a partir de 132 partes de (I)» 34 partes da CV acima citada, 63 partes de alumina em pó e 54 partes de água corrente.
Após a lixiviação de uma amostra endurecida, conforme a norma DIN acima referida, os metais desceram para as seguintes concentrações (em ppm): Pb - 0,5; Cd - 0,1 e Zn - 1.
Exemplo 8
Tomaram-se 50 partes de (I), 100 partes de (II) e adicionaram-se 167 partes de cinza volante de carvão, como fonte de sílica.
material solidificado foi submetido ao ensaio de lixiviação em coluna cromatografica, após 18 dias, e obtiveram-se os seguintes resultados (em ppm): Pb - 0,8;
Cu - 0,1; Zn - 0,1; Pe - 0,4; Al - 4; DOO de 1900.
Exemplo 9
Opera-se como no Exemplo 8, mas com 116 partes de (I), 125 partes de (II) e 42 partes, como fonte de sílica, de um resíduo de amianto proveniente de uma escola.
A lixiviação, na coluna de ensaio, deu os seguintes resultados: Pb - 4,1; Cu - 3,3; Cd - 0,5; Zn - 4,9;
Pe - 1,5; Al < 0,1 e OCO de 3816.
Exemplo 10
Tomaram-se, neste caso, 30 partes (peso) de uma mistura de 4 partes do LEP denominado V do Exemplo 5 e 1 parte da CV do Exemplo 6. Adicionaram-se 100 partes de água e 62 partes, como fonte de sílica, de um resíduo de amiante proveniente de um hospital.
Decorridos 9 dias, uma amostra do material duro obtido foi submetida ao ensaio de lixiviação de acordo com a norma DIN 38414- Obtiveram-se as seguintes concentrações em metais (ppm): Pb - 0,1; Cu - 0,1; Cd - 0,1; Zn - 0,1;
Fe - 1; Al - 1; e LCO - 1400.
A lixiviação muito fraca verificada nos Exemplos e 10 mostra que as fibras de amianto foram verdadeiramente encapsuladas pela aplicação do processo da invenção.
-a9 -»
Notar-se-à, finalmente, que às misturas obtidas de acordo com a invenção podem assim, antes da solidificação, ser adicionados os compostos auxiliares convencionais para a preparação de composições para betões (tais como cargas, fluidificantes, agregados e outros), quando se visa uma utilização de construção ou obras públicas.
Claims (5)
1?. - Processo para insolubilização e aglomeração de resíduos da depuração de fumos (DE?) oriundas de instalações de incineração para obtenção de composições sólidas, praticamente insolúveis em água e não poluentes, caracterizado pelo facto de se misturarem resíduos, ricos em cal, com um produto que contém pelo menos 60% de sílica e/ou alumina, para regular o valor do pH de forma a ficar compreendido entre 7 e 11,5, assim como com uma quantidade de água compreendida entre 15% e 160% do peso total de resíduos e do citado produto.
2§. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se regular a quantidade do referido produto de adição ao resíduo de modo que a proporção de SiC>2 e/ou para CaO ser pelo menos igual a 0,8.
3-. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o mencionado produto ser escolhido no grupo constituído por um agente silicoso, tal como sílica fóssil, sílica moída, pozolana triturada, resíduos da fabricação de ferro-silicio, resíduos de amianto, e de alumina pulverulenta; um silico-aluminato, por exemplo, uma argila, ou ainda uma cinza volante de incineração (C.V.).
4§. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de a água adicionada ser proveniente de fontes escolhidas no seguinte grupo:
água corrente, água superficial ou subterrânea, água residual, lama de estação para tratamento da água, lixívias descarregadas.
foz****
5§. - Processo de acordo com a reivindicação 4» caracterizado pelo facto de uma parte da água ser fornecida por meio de aspersão, sendo a outra parte adicionada quando se realiza a operação de mistura ou de malaxagem dos resíduos, sendo em seguida a mistura final compactada ou submetida a extrusão.
- Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de se adicionarem às misturas obtidas antes da solidificação, os aditivos usuais das composições de betão para aplicações em pavimentos e obras públicas.
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