PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIALES QUE CONTIENEN METALES NOBLES.

- Horno de reciclaje para el tratamiento de materiales potencialmente explosivos que contienen metales nobles con fracciones orgánicas que se queman con gran energía,

con un dispositivo de conmutación para el funcionamiento alternante de una cámara de combustión del horno entre A pirólisis o carbonización bajo gas protector en una atmósfera que presenta como máximo un 6% en peso de oxígeno, B combustión oxidativa de las fracciones orgánicas inclusive carbono, en el que el horno presenta un calentamiento indirecto y un control que puede determinar mediante un sensor el final de la pirólisis o carbonización y controla un dispositivo de conmutación de forma que se suministra aire u oxígeno al espacio del horno después del final de la pirólisis o carbonización, caracterizado porque el horno de reciclaje presenta al menos dos cámaras de combustión que están unidas a un sistema de postcombustión térmica única común, y las dos cámaras de combustión pueden funcionar en servicio alterno con el sistema de postcombustión térmica única

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/009267.

Solicitante: W.C. HERAEUS GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HERAEUSSTRASSE 12 - 14 63450 HANAU ALEMANIA.

Inventor/es: MEYER, HORST, SCHAFER, DIETER, ALT,HANS-JOACHIM, NOWOTTNY,CHRISTIAN, GREHL,MATTHIAS, GLAB,WILHELM.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 25 de Septiembre de 2006.

Fecha Concesión Europea: 23 de Junio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C22B11/02R
  • C22B7/00B
  • F23G5/027B
  • F23G5/16 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23G HORNOS CREMATORIOS; COMBUSTION DE DESECHOS O DE COMBUSTIBLES DE BAJA CALIDAD.F23G 5/00 Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente adaptados para la combustión de desechos o de combustibles de baja calidad. › en una cámara de combustión separada.
  • F23G5/50 F23G 5/00 […] › Control o dispositivos de seguridad.
  • F23G7/00G3

Clasificación PCT:

  • C22B11/02 QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22B PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de polvos metálicos o sus suspensiones B22F 9/00; producción de metales por electrólisis o electroforesis  C25 ); PRETRATAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS. › C22B 11/00 Obtención de metales nobles. › por procesos secos.
  • F27B5/00 F […] › F27 HORNOS; APARATOS DE DESTILACIÓN.F27B HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN GENERAL; APARATOS DE SINTERIZACION A CIELO ABIERTO O APARATOS SIMILARES (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › Hornos de mufla; Hornos de retorta; Otros hornos en los que la carga está completamente aislada (F27B 9/00 tiene prioridad).
PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIALES QUE CONTIENEN METALES NOBLES.

Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a un procedimiento para dispositivos correspondientes para la combustión de materiales que contienen metales nobles.

Para el tratamiento de los desechos que contienen metales nobles con fracciones orgánicas relativamente elevadas, como por ejemplo, residuos de catalizadores, placas de circuitos impresos y otras chatarras electrónicas, son usados industrialmente los siguientes procedimientos:

1. (Procedimiento de Ecolyst®, empresa Umicore, documento DE 32 23 501 C1/C2). Se trata de un procedimiento para la precipitación de particularmente Rh de residuos orgánicos líquidos con la ayuda de telurio. Después de la separación del metal noble permanece una mezcla orgánica que debe suministrarse a una eliminación de residuos (por ejemplo, combustión). El procedimiento supone material transportable de forma continua.

2. Procedimiento de Aquacat® (Johnson Matthey). Con ello pueden tratarse desechos que contienen metales nobles y que además contienen carbono y compuestos orgánicos, en especial desechos de oro, plata, platino y paladio de la industria y del sector de la fabricación de joyas y relojes. Los componentes orgánicos se oxidan con oxígeno en agua supercrítica bajo presión y queda el metal noble como residuo oxidado. También aquí el material debe poder transportarse de forma continua. El procedimiento requiere además un reactor de presión. Se pretende un procedimiento mejorado con las siguientes características ventajosas: -Tratamiento continuo o por lotes con la posibilidad del servicio continuo, -Control eficiente del balance térmico, -Ganancia elevada de productos de valor. La combustión (calcinación) directa de las fracciones orgánicas de los residuos que

contienen metales nobles se utiliza1 en diferentes procedimientos. Si los residuos a tratar contienen fracciones orgánicas que se queman muy fácilmente y con gran energía, se puede producir además una formación de llamas muy intensa. 1 Procedimiento para la combustión de lodos que contienen metales nobles y de desechos multielementos con lixiviación siguiente de la ceniza se describen, por ejemplo, en el documento DE 31 34 733 C2 y WO9937823.

Para el tratamiento de los desechos domésticos se ha desarrollado un procedimiento por Siemens KWU en el que están combinadas la pirólisis y la combustión a temperaturas elevadas usando los gases de la pirólisis (Ullmann's 6ª edición, publicación en CD-ROM 2003, “Waste” Ref. 320; K.J. Thomé-Kozmiensky: Tratamiento térmico de desechos, Editorial EF-Verlag für Energie-und Umwelttechnik, Berlín 1994). Además, allí depende decisivamente de la obtención de energía en la combustión (central eléctrica alimentada con basura). Otro procedimiento posible es la gasificación de fracciones orgánicas de basura2 que contiene metales, pero que puede gestionarse de nuevo con un elevado coste de aparatos y requiere siempre fracciones gasificables apreciables, ya que el gas sólo sirve para la obtención de energía. 2 El documento DE 33 29 042 A1 se refiere a un procedimiento para la recuperación de metales no ferrosos y metales nobles a partir de materiales que contienen plásticos, en particular a partir de productos de coquización, en el que el carbono se gasifica de forma isoterma con medios de gasificación generados separadamente, como H2O/CO2/O2, regulándose la temperatura a través de las presiones parciales.

El documento DE 92 20 410 U1 se refiere a una instalación para un procedimiento de recirculación térmica para objetos metálicos que están mezclados o contaminadas con sustancias orgánicas, como por ejemplo, barriles de aceite, pero también en escala menor de basuras que contienen metales nobles a partir de talleres de joyería o pequeñas explotaciones de la industria fabricante de joyas. En este caso se aconseja una carbonización con fase de pirólisis y una fase de oxidación en una cámara de carbonización, teniendo lugar la oxidación introduciendo gases de escape con contenido de oxígeno capaz de sufrir combustión. Una instalación similar sirve según el documento DE 35 18 725 A1 para el deslacado – allí con combustión del gas de carbonización.

Del artículo de A. Hollman “Edelmetall-Recycling; Verschwelung statt Verbrennung (Reciclaje de metales nobles; carbonización en lugar de combustión”, revista WLB. Wasser, Luft und Boden, Vereinigte Fachverlage, Maguncia, DE, volumen 3, 2000, páginas 45-47 puede deducirse un horno para el tratamiento de desechos que contienen metales nobles, como por ejemplo residuos metalíferos de la industria fabricante de joyas. Este horno presenta una cámara de reacción que permite una carbonización y combustión secuenciales de los residuos.

Los dos procedimientos no son apropiados para líquidos con fracciones orgánicas que se queman con gran energía.

Con un control sencillo del procedimiento puede evitarse de forma soprendente tanto un coste elevado de la instalación, como también se realizan las características descritas arriba correctoras:

Las realizaciones según la invención se describen en las reivindicaciones independientes.

Las reivindicaciones dependientes describen realizaciones preferidas.

La invención se refiere a la combustión de materiales que contienen metales nobles con fracciones orgánicas que se queman con gran energía, en al menos dos pasos, de los que el primero (A) recoge una pirólisis o carbonización con suministro de oxígeno reducido y al menos otro paso (B) comprende una combustión oxidativa. Mientras que el primer paso del procedimiento no origina una llama caliente, en la combustión oxidativa siguiente del residuo de la pirólisis están limitadas la llama y la descarga de hollín. Preferiblemente se excluye una descarga de hollín. En este caso se llevan a cabo los pasos A y B uno tras otro en una cámara del horno calentada indirectamente, no cambiándose la carga ni abriéndose el horno, estableciéndose en el paso A en el espacio del horno una atmósfera pobre en oxígeno que contiene como máximo un 6% de oxígeno mediante inertización con gas protector en la cámara de combustión y controlándose el final de la pirólisis y que después de la constatación del final de la carbonización o pirólisis del producto reciclado se realiza el paso B mediante suministro de aire

o suministro de oxígeno directamente a continuación de la pirólisis o carbonización.

Según la invención está previsto que el procedimiento se realice en funcionamiento por cargas en dos cámaras, llevándose a cabo el paso A en la primera cámara mientras que la segunda se carga con una segunda carga de material, luego en la primera cámara se lleva a cabo el paso B mientras que en la segunda se realiza el paso A para la segunda carga, y mientras que en la segunda cámara se conmuta a combustión (paso B), la primera se carga de nuevo con material para la pirólisis (paso A), y las dos cámaras se hacen funcionar en funcionamiento alternante con un sistema de postcombustión térmica única.

Los materiales que contienen metales nobles con fracciones orgánicas son en particular carbón, disolventes o plásticos. Materiales semejantes presentan en general un poder calorífico de 20 a 50 KJ/g, en particular 40 KJ/g y dado el caso son potencialmente explosivos. Según la invención los pasos A y B se realizan directamente uno después del otro en un horno calentado indirectamente en una cámara del horno. En este caso se realiza la pirólisis que se designa en español también como carbonización, en una atmósfera con contenido de oxígeno reducido. Para ello se limpia la cámara con gas protector, en particular nitrógeno o argón. El contenido de oxígeno es de cómo máximo del 6% en peso, en particular como máximo del 4% en peso. El final de la pirólisis se constata por un sensor, en particular un sensor de presión. El material tratado de forma pirólitica presenta al final del paso A del procedimiento sustancias de difícil volatibilidad con elevado contenido de carbono. Después del final de la pirólisis constatado mediante el sensor se cambia la atmósfera a través de aire o suministro de oxígeno y por consiguiente se comienza directamente el paso B. Sorprendentemente puede introducirse con ello oxígeno en el horno calentado ya entre 400 a 900 ºC, en particular de 500 a 800 ºC, sin que se produzca una explosión. Este paso del procedimiento ahorra un coste logístico considerable, un uso de energía considerable y acorta el tiempo requerido.

El coste de energía se hace descender realizando dos hornos uno junto a otro alternativamente los pasos...

 


Reivindicaciones:

1. Horno de reciclaje para el tratamiento de materiales potencialmente explosivos que contienen metales nobles con fracciones orgánicas que se queman con gran energía, con un dispositivo de conmutación para el funcionamiento alternante de una cámara de combustión del horno entre

A pirólisis o carbonización bajo gas protector en una atmósfera que presenta como

máximo un 6% en peso de oxígeno,

B combustión oxidativa de las fracciones orgánicas inclusive carbono, en el que el horno presenta un calentamiento indirecto y un control que puede determinar mediante un sensor el final de la pirólisis o carbonización y controla un dispositivo de conmutación de forma que se suministra aire u oxígeno al espacio del horno después del final de la pirólisis o carbonización, caracterizado porque el horno de reciclaje presenta al menos dos cámaras de combustión que están unidas a un sistema de postcombustión térmica única común, y las dos cámaras de combustión pueden funcionar en servicio alterno con el sistema de postcombustión térmica única.

2. Horno de reciclaje según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor es un sensor de presión o un sensor sensible a sustancias.

3. Horno de reciclaje según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la cámara del horno puede usarse por un lado como cámara de carbonización o de pirólisis y por otro lado como cámara de combustión y presenta un dispositivo de suministro de líquido seguro frente a explosiones a una cámara que presenta una temperatura de al menos 400 ºC.

4. Procedimiento para el tratamiento de materiales potencialmente explosivos que contienen metales nobles con fracciones orgánicas que se queman con gran energía, con los pasos

A pirólisis o carbonización con al menos suministro de oxígeno reducido

B combustión oxidativa de las fracciones orgánicas, en el que los pasos A y B se realizan uno tras otro en una cámara del horno calentada indirectamente, no cambiándose la carga ni abriéndose el horno, estableciéndose en el paso A en el espacio del horno una atmósfera pobre en oxígeno que contiene como máximo un 6% de oxígeno mediante inertización con gas protector en la cámara de combustión y controlándose el final de la pirólisis y que después de la constatación del final de la carbonización o pirólisis del producto reciclado se realiza el paso B mediante suministro de aire o suministro de oxígeno directamente a continuación de la pirólisis o carbonización, caracterizado porque el procedimiento se realiza en funcionamiento por cargas en dos cámaras, llevándose a cabo el paso A en la primera cámara, mientras que la segunda se carga con una segunda carga de material, luego en la primera cámara se lleva a cabo el paso B, mientras que en la segunda se realiza el paso A para la segunda carga, y mientras que en la segunda cámara se conmuta a combustión (paso B), la primera se carga de nuevo con material para la pirólisis (paso A), y las dos cámaras se hacen funcionar en funcionamiento alternante con un sistema de postcombustión térmica única.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que las fracciones de metal noble están presentes al menos a razón del 0,001% en peso.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el suministro de material para el paso de pirólisis A no se realiza por porciones, sino de forma lenta y continua.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que en el paso A y B se reciben fracciones de metales nobles y ceniza en las cubas colectoras que están dispuestas por debajo del suministro del producto de combustión o del suministro del producto de pirólisis.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la temperatura en el paso A es de 200 a 800 ºC.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la temperatura en el paso B es de 600 a 1.200 ºC.

10. Procedimiento para el tratamiento de materiales que contienen metales nobles potencialmente explosivos con fracciones orgánicas que se queman con gran energía, con los pasos

A pirólisis o carbonización con al menos suministro de oxígeno reducido y

B combustión oxidativa de las fracciones orgánicas, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una dosificación de sustancias líquidas o licuadas durante la pirólisis se controla mediante al menos un parámetro de la postcombustión, en particular de un sensor de temperatura.


 

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