PT97219B - Processo para a incineracao de misturas de residuos - Google Patents
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Description
A presente invenção refere-se a um processo para a incineração de misturas de resíduos que compreende a trituração e a moagem das fracções sólidas de resíduos de todas as origens até à obtenção duma granulometria inferior a 5 mm e um aquecimento a uma temperatura compreendida entre 750°C e cerca de 135°C. De acordo com a invenção, depois de uma eventual adição de resíduos líquidos para se obter uma massa pastosa, incorpora-se um reagente, sob a forma pulverulenta com uma granulometria inferior a 500 micrómetros à base de carbonato de cálcio, óxido de silício e eventuaimente alumina e óxidos de ferro em quantidades tais que, depois da incineração, se obtem um quociente.
CaO
-> 0,45
SiC>2 + Al 2 0 + ?θ2θ3
Emprega-se no tratamento de todos os tipos de residuos por combustão.
—! A presente invenção refere-se ao sector do tratamento de resíduos por combustão. Ela visa muito especialmente a incineração de resíduos e misturas de resíduos sob todas as formas (sólidos, lamas, líquidos); de todos os tipos (de origem urbana, industrial, hospitalar ...) e que podem representar um perigo para o meio ambiente (resíduos tóxicos, radioactivos, etc.).
Os incineradores de resíduos que podem ser de diversos tipos tais como estáticos, de placas rotativas, de grades, com leito fluidificado, de plasma, etc., têm actualmente um ) , certo número de inconvenientes. Le entre esses inconvenientes ! pode-se citar, nomeadamente
- a falta de polivalência, um tipo de incinerador não pode em geral tratar senão determinados tipos e formas de resíduos;
- a fixação medíocre dos produtos de incineração e nomeadamente dos halogéneos, dos gases anidros, dos ácidos, dos óxidos de azoto, assim como dos metais pesados;
- a destruição insuficiente dos produtos especialmente estáveis como, por exemplo, os compostos organoclorados,
- a rápida deterioração das paredes refractárias,
-* devida nomeadamente à presença de sais alcalinos fundidos,
- o rendimento medíocre por hora, tendo em conta a dificuldade de remoção das calorias;
- a frequente necessidade de utilização de uma alimentação de ar rico em oxigénio.
É verdade que os tipos de incineradores com leito fluidizado asseguram uma destruição correcta de determinados resíduos, mas é necessário que estes últimos sejam constituí_ dos por partículas finas, de granulometria homogénea e a com- 4 -
posição inclua somente uma parte reduzida de produtos facilmente fundidos, tais como, nomeadamente, os sais alcalinos. Poucos resíduos correspondem, de facto, às referidas condições a não ser, por exemplo, as lamas provenientes das estações de tratamento 'biológico dos efluentes urbanos. ífas neste caso os fumos dos incineradores contêm gases tóxicos, tais eomo Hcl, UOx, S02, SO-j, etc., que é necessário tratar com cal para obter, ainda, um novo residuo.
Um dos objectivos da invenção consiste em se poder tratar, no mesmo incinerador, uma variedade muito grande de resíduos de diversas proveniências e com várias dimensões, assim como em estados diferentes e em misturas (pastas, sóI lidos, líquidos).
Um outro objectivo é o de fixar os elementos poluidores dos resíduos o mais rapidamente possível e em escala molecular ou atómica.
Ainda um outro objectivo, de uma importância muito especial, reside em suprimir a utilização de aditivos dispendiosos tais como a cal, o cimento Portland ou produtos equivalentes, cujo conteúdo calorífico é importante.
Enfim, no plano tecnológico pretende-se aperfeiçoar a inércia mecânica, térmica ou química, do forno e aumentar a capacidade de destruição dos resíduos de um determinado forno, correspondente a uma certa alimentação.
Estes objectivos e ainda outros que surgirão no decorrer da memória descritiva, podem ser atingidos pelo processo da invenção, segundo o qual após a trituração e a moagem das fraeções sólidas dos resíduos e depois, se for o caso, adição de resíduos líquidos para obter uma massa pastosa, realiza-se a combustão adicionando à referida pasta um reagente sob a forma de grãos com diâmetros médios inferiores a 500 micrómetros, compreendendo um produto rico em
\ carbonato de cálcio, óxido de silício e, eventualmente, alumina e óxidos de ferro.
A quantidade de reagente adicionado varia, evidentemente, segundo os tipos e a natureza dos resíduos para incinerar, mas e regulada de tal maneira que na saída e no produto final, obtêm-se concentrações do seguinte tipo:
CaO έϊθ2+ A12O3 + Pe 03^ 0,45
Entre os numerosos produtos susceptíveis de serem usados como reagentes de acordo com a invenção, pode-se men] cionar a título ilustrativo: marga, misturas de calcário e argila, tendo pelo menos 70$ de calcário, misturas de calcário e produtos silicosos, areias silico-calcárias, produtos crus resultantes da preparação de cimentos e de cales hidráulicas, produtos de lavagem de materiais de pedreiras, etc..
Tais reagentes oferecem nomeadamente a vantagem de não serem dispendiosos e de originarem, por ocasião da combustão dos resíduos, reacções muito endotérmicas (devidas à descarbonização do calcário), ao contrário do caso de incineração convencional com a adição de cal ou de cimento. Besta maneira pode-se baixar sensivelmente a temperatura e, portanto, num determinado forno e com a mesma alimentação pode-se queimar mais resíduos.
Na prática, e sem que a invenção seja por isso limitada às referidas interpretações, o reagente acima mencionado, aqui designado por Rp origina, na altura da combustão, um reagente R2 contendo essencialmente CaO (por descarbonização de Ca CO^), silíeio modificado no plano cristalográfίσο, assim como eventualmente alumina e óxido de ferro. 0 mencionado reagente R2 fixa, por encapsulação, os elementos poluidores dos resíduos e, além disso, durante a operação de incineração ele transforma-se em composições R^ que podem conter, por exemplo: metacaulino (CaO, SiO2), sílica com superfície activada, produtos tais como: (CaO)^ Al20^ SO^, (CaO)^ Á12O^, Fe (θθΌ)^ (SiO2)2 SO^, (CaO)-^2 (Α120β)γ
X2 (X = halogéneo), (Ca0)2 SiO2 clorado (se os resíduos forem clorados), assim corro um número considerável de soluções sólidas que captaram os metais, portanto os metais pesados e tóxicos.
Como se sabe a incineração dos resíduos dá origem a três grandes grupos de subprodutos”, nomeadamente: escórias dos metais, cinzas volantes (CV) e resíduos da depuração de fumos (DEF).
No caso da presente invenção, a parte de escórias de metais obtida é muito pouco tratável com lixívias. Graças à aplicação de produtos (R^) ricos em calcário e em sílica, pode-se dispensar a adição de um reagente externo para obter sólidos insolúveis e inertes. Basta adicionar um pouco de água ou de resíduo aquoso.
Em todo o caso pode-se tratar desta maneira, se for necessário, os resíduos do tipo de escórias de metais obtidos por um dos meios descritos para os resíduos dos tipos CV e DEF nos pedidos de patentes francesas 89 03586 e 89 03587» de 20 de Março de 1989.
A título de exemplo de realização do processo de acordo com a invenção, resumir-se-à em seguida o tratamento de um tipo de resíduos conhecido por ser difícil de incinerar correctamente, espeeificamente resíduos industriais contendo matérias orgânicas cloradas.
Rara este efeito utilizou-se um forno rotativo munido de um dispositivo de pós-combustão, mas pode-se igualmente empregar um forno de ciclone. A fracção sólida dos resíduos a tratar é enviada a um dispositivo triturador-cortador, depois a um dispositivo esmagador para obter partículas com um
tamanho inferior a cerca de 5 mm. Em seguida adicionou-se, num misturador, resíduos líquidos (lamas de tratamento da água) de forma a obter uma pasta, depois adicionou-se o reagente R^ finamente pulverizado até as partículas terem menos de 200 microns. 0 mencionado reagente Rp formado por calcário e argila, tinha a seguinte composição: 77,1$ de CaCO^; 13,9$ de SÍO2; 2,6$ de AlgOy 2,3$ de PegOy sendo 0 restante constituído essencialmente por óxidos alcalinos. Os resíduos foram tratados ao ritmo de 3 toneladas/hora com as seguintes proporções:
Porça calorífera inferior (PCI)
- fracção sólida esmagada: 1140 kg/h 4 000
- líquidos do tipo de alto PCI: 990 kg/h 8 500
- líquidos do tipo de baixo PCI: 270 kg/h 1 500
- produtos clorados: 450 kg/h 1 000
- reagente R^ pulverizado: 300 kg/h 500
Os resíduos foram introduzidos no forno por um ou dois queimadores, de preferência do tipo coaxiais, em que se pode, além disso, empregar um queimador especial para os resíduos clorados, por exemplo do tipo piraleno. A temperatura da chama era da ordem de 1000°C e estava compreendida, geralmente entre cerca de 750° e cerca de 135O°C.
Ros produtos finais obtidos, notou-se que os fumos tinham teores de C^, SO2» SO^ ... muito mais baixos do que os fumos obtidos quando se tratam os resíduos convencionalmente com cal ou com cimento. Obtiveram-se índices de HC1 in□ feriores a 100 mg/nano nr. A composição continha essencialmente produtos do tipo R^ acima descritos e pequenas quantidades de Rj e R2·
Com 0 objectivo de transformar os citados resíduos f
ι!
ί num material compacto e insolúvel, trataram-se os referidos resíduos com uma pequena quantidade de água ou um produto contendo água, conforme indicado nas patentes acima mencionadas .
Por exemplo, a 150 partes (peso) de Ry adicionaram-se 20 partes de resíduos da depuração de fumos (DEP) provenientes de um incinerador clássico de resíduos domésticos, em seguida moeu-se energicamente com 100 partes de uma mistura de resíduos industriais pastosos (a título de fonte de alimentação de água) tendo uma DCO (demanda química de oxigénio) de 9000 mg/l, um pH de 7 e a presença de metais tais como:
Pb : 0,5 ppm Cu : 90 ppm Cd : 2 ppm
Zn : 3 ppm
Pe : 0,4 ppm Ãl : 20 ppm (quantidades em ppm: partes por milhão). Obteve-se uma solidificação em menos de uma hora. Decorridos 10 dias, o material duro foi submetido a um ensaio de lixiviação de acordo com a norma alemã DIN 38414. Obtiveram-se os seguintes resul tados:
| DOO | : 200 mg/l |
| Pb | : 0,2 ppm |
| Cu | : 0,1 ppm |
| 01 | : 0,1 ppm |
| Zn | : 0,1 ppm |
| Pe | : 0,1 ppm |
| Al | : menos de 0,5 ppm. |
(todas as quantidades são expressas em ppm).
Notar-se-à que o produto final do tipo R^ obtido no
final da operação de incineração e, eventualmente, da câmara de pós-combustão, era constituído por uma parte de partículas finas (OV, DSP) e por uma outra parte de escória metálica derretida e que exerce a função de têmpera. A referida escória metálica tem propriedades hidráulicas pozolânicas e, por tanto, endurece rapidamente na água.
processo de acordo com a invenção pode ser’empregado em qualquer tipo de incinerador já existente, sem modificação estrutural.
Claims (5)
- REIVINDICAÇÕES:1 - Processo para a incineração de misturas de resíduos, de acordo com o qual as fracções sólidas são tratadas e moídas para terem uma granulometria inferior a cerca de 5 mm e depois o conjunto é submetido a um aquecimento a uma temperatura compreendida entre cerca de 750° e cerca de 1350°C, caracterizado pelo facto de, depois de se fazer uma eventual adição de resíduos liquidos para se obter uma massa pastosa, se incorporar nesta última um reagente, sob a forma de pó de grânulos inferiores a 500 micrometros compreendendo um produto rico em carbonato de cálcio, óxido de silício e eventualmente alumina e óxido de ferro, sendo a quantidade de reagente doseada de maneira a obter—se no produto final incinerado numa relaçãoCaO —-0,45S1O2 + A^O^ + Ε®2θ3
- 2 Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido reagente ser escolhido do grupo constituído por marga, mistura de calcário e argila com pelo menos 70% de calcário, mistura de calcário e produtos siliciosos, areias silicocalcárias, produtos crus resultantes do cozimento de cimentos e cales hidráulicas, produtos de lavagem de matérias de pedreiras, etc.Q
- 3 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo facto de se transformar o produto final incinerado, com propriedades hidraúlicas e pozolânicas, num material duro e insolúvel por mistura com água ou um residuo contendo água.
- 4 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os produtos incinerados conterem metacaulino, sílica com a superfície activada, sulfoaluminatos de cálcio tais como (CaO) Al2°3S04' ferroaluminatos de cálcio tais como (CaO)^ Al202Fe, 0 produtos do tipo (CaO)^ (Si02)2 SO^, (Ca0)12 (Al2°3)7 X24' (em que X = halogéneo) , sob a forma de soluções sólidas que envolvem e retem os metais pesados e tóxicos.
- 5 - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de as composições conterem, além disso, (Ca0)2 Si02 clorado.Lisboa, 1 de Abril de 1991 /°Agente Oficial da Propriedade Industrial fcóABlft ViÕim t-·;AdjuntoFEÍIP.EIRAAmérico da Silva CarvalhoAgente Oficial da Prcpriedêda Induartrial R. Castilho, 201-3. E.-1000 LISBOA Telefs. 65 1339-654613RESUMOPROCESSO PARA A INCINERAÇÃO DE MISTURAS DE RESÍDUOSA presente invenção refere-se a um processo para a incineração de misturas de resíduos que compreende a trituração e a moagem das fracções sólidas de resíduos de todas as origens até à obtenção duma granulometria inferior a 5 mm e um aquecimento a uma temperatura compreendida entre 750°C e cerca de 135°C. De acordo com a invenção, depois de uma eventual adição de resíduos líquidos para se obter uma massa pastosa, incorpora-se um reagente, sob a forma pulverulenta com uma granulometria inferior a 500 micrómetros à base de carbonato de cálcio, óxido de silício e eventualmente alumina e óxidos de ferro em quantidades tais que, depois da incineração, se obtém um quociente.CaO
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