Procedimiento de tratamiento de desechos sólidos contaminados con mercurio.

Procedimiento de tratamiento de desechos sólidos contaminados con mercurio que comprende al menosuna etapa de oxidación de las especies de mercurio y,

en medio alcalino acuoso, una etapa de sulfuración de lasespecies de mercurio oxidadas.

Procedimiento de tratamiento de desechos sólidos contaminados con mercurio La presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de desechos cargados de metales, especialmente de mercurio, y a su uso para el tratamiento de desechos contaminados con mercurio, por ejemplo, los desechos de unidades de electrolisis en la industria del cloro y/o originarios del desmantelamiento de unidades de electrolisis de mercurio, especialmente en la industria del cloro o la sosa.

La mayor parte del mercurio utilizado actualmente proviene del reciclado de desechos que contienen este elemento, reduciendo así la demanda de mercurio primario. A pesar de la reducción del uso del mercurio, ciertas industrias utilizan todavía grandes cantidades, como es el caso de la industria del cloro, de la que resultan desechos cargados de mercurio.

Así pues, el mercurio es un metal tóxico, muy volátil, cuyos efectos contaminantes deben controlarse limitando especialmente la volatilización del Hg elemental o el carácter lixiviable de los desechos, fijando el mercurio presente, disuelto o adsorbido (Hg particulado) sobre o en los sólidos contaminados, y transformando las formas de mercurio contaminantes en formas menos solubles y más estables. Es uno de los objetos de la invención.

El tratamiento de especies de mercurio en solución acuosa o en suspensión mediante precipitación con la ayuda de soluciones sulfuradas se describe especialmente en las patentes US 3.674.428, US 3.790.370, US 4.147.626 y US

4.614.592.

Otros procedimientos hacen referencia al tratamiento de gases que contienen mercurio. La patente US 4.786.483 describe el uso de una solución de peroxomonosulfato en contacto directo con los gases emitidos formando óxidos de mercurio, reaccionando estos a continuación con los sulfuros igualmente presentes en los gases dando sulfuros de mercurio. La patente US 4.834.953 describe la exposición directa de polisulfuros a los gases de mercurio.

Los procedimientos industriales de tratamiento de sólidos contaminados con mercurio pueden tener objetivos diversos. Para la eliminación y recuperación total del contaminante contenido en los sólidos, se trata principalmente de procedimientos de desorción térmica que consisten en volatilizar el mercurio y sus compuestos y condensar entonces los gases. Con respecto a la inmovilización del contaminante dispersado en un material que lo contiene, el material puede encapsularse en una membrana impermeable. El documento US 5.360.632 describe, después de una eventual extracción con alcohol, de preferencia a alta temperatura, o un eventual tratamiento oxidante de tamices moleculares y entonces un secado, la encapsulación de impurezas de mercurio con la ayuda de un polímero de polisulfuro de tipo polímero de bis (etilenoxi) metano con puentes disulfuro y grupos terminales reactivos -SH, polímero que se retícula y endurece con la ayuda de un agente de reticulación oxidante. Finalmente, para la concentración e inmovilización del contaminante, se pueden emplear tratamientos físicos originarios de la industria minera, con la ayuda de concentradores, centrífugas y flotadores, por ejemplo, y tratamientos químicos. Para estos últimos, se trata especialmente de amalgamación por enlace con ciertos metales (Ni, Cu, Sn, Au, Ag) y azufre para formar un compuesto menos peligroso que el mercurio elemental. Este procedimiento se practica a menudo en casos de emergencia. La estabilización, que constituye otro enfoque, se efectúa mediante la adición de cemento o cenizas flotantes al desecho a tratar.

Tratándose de desechos sólidos o de materiales contaminados por especies de mercurio, la patente US 3.804.751 refiere un procedimiento de almacenamiento de desechos que contienen mercurio metálico mediante tratamiento con ácido sulfúrico seguido de neutralización con cal para convertirlo en una especie menos soluble.

La patente US 4.354.942 describe por otro lado la adición de sulfuro inorgánico que presenta una solubilidad superior a 1 g/l a materiales impregnados de mercurio para prevenir la lixiviación de las especies de mercurio solubles. Se postula el uso de condiciones ácidas. Se evita la formación de polisulfuros metálicos más solubles que el sulfuro mercúrico mismo gracias al uso de bisulfito.

Tratándose de desechos de la industria del cloro, los lodos originarios de procedimientos de fabricación (cloro, sosa, etc.) que contienen cloruro de sodio y/o potasio pueden estabilizarse mediante la adición de cemento y sulfuros con el fin de prevenir la liberación de metales, especialmente mercurio. En la patente US 4.786.483, se describe la obtención de un umbral de lixiviación inferior a 20 ppb después del tratamiento.

Fuera del campo de la industria del cloro, la patente US 5.173.286 describe varias reacciones que pueden intervenir para fijar el mercurio elemental contenido en tamices moleculares. La primera reacción se refiere al uso de tiosulfato de sodio en presencia de ácido clorhídrico para iniciar la generación de especies sulfuradas con el fin de formar sulfuro mercúrico insoluble. La segunda reacción, con idénticas finalidades, se desarrolla en presencia de sulfuro de sodio en medio clorhídrico pero con formación de sulfuro de hidrógeno volátil. Finalmente, la tercera reacción química descrita utiliza peroxomonosulfato de potasio para llegar a óxidos mercúricos insolubles.

En otro contexto, la patente US 6.403.044 de la compañía ADA Technologies se refiere al empleo de un procedimiento y de un equipo para la amalgamación de mercurio elemental mediante la adición de azufre y/o sulfuro a diversos desechos. La granulometría postulada para el azufre está comprendida entre 10 y 500 μm. En la formación de amalgama, la presencia de sulfuro actuaría como activador del azufre, especialmente al nivel del calor de reacción. En contraposición, en una patente más reciente US 6.911.570 de la misma compañía, se observa que no está disponible actualmente ningún procedimiento eficaz para tratar el mercurio elemental. La formación de amalgama a partir de azufre requiere, efectivamente, una energía de activación alta para la formación de cinabrio. En el procedimiento descrito, el mercurio elemental se fija en primer lugar en forma de amalgama metálica, y entonces se precipita en forma de sulfuro. Se añaden agentes dispersantes en la primera etapa para fraccionar los materiales, así como un activador en forma de ácido. Es igualmente necesaria una fuerte agitación en presencia de oxígeno. Finalmente, se prevé la adición de cloruro férrico para eliminar el exceso de sulfuro.

Estas soluciones no son satisfactorias y por tanto existe la necesidad, especialmente en los emplazamientos industriales de la industria del cloro, incluyendo en su desmantelamiento, y más generalmente en cualquier industria que produzca desechos contaminados con mercurio y metales pesados, de un procedimiento de tratamiento de desechos que asegure una inmovilización eficaz de todas las formas de mercurio en un tiempo de tratamiento de desechos corto, compatible con las consideraciones económicas, especialmente de reactivos poco costosos.

La presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de desechos sólidos contaminados con mercurio que comprende al menos una etapa de oxidación de las especies de mercurio y, en medio alcalino acuoso, una etapa de sulfuración de las especies de mercurio oxidadas.

Así, según la invención, las especies de mercurio tratadas, como el mercurio elemental, forman óxidos mercúricos transformados en sulfuros mercúricos estables e insolubles. Se sucede una estabilización de los desechos. Como aparecerá en los ejemplos, la descontaminación obtenida según la invención permite el almacenamiento de los desechos después de su tratamiento.

Además, la invención se refiere a un procedimiento de fijación de mercurio elemental, de formas de mercurio y de metales asociados presentes en los desechos sólidos, que se tratan mediante una etapa de oxidación de las especies metálicas contenidas y entonces una etapa de sulfuración alcalina que transforma los óxidos obtenidos anteriormente en sulfuros metálicos insolubles y estables.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción detallada y los ejemplos siguientes.

Se entiende por desecho sólido contaminado con mercurio según la invención los sólidos procedentes especialmente de la destrucción de unidades de fabricación de la industria del cloro; estos desechos sólidos pueden comprender, de forma homogénea o en mezcla, partículas y trozos de hormigón, fibrocemento, viguetas metálicas, polvos, materiales de demolición sólidos y suelos contaminados tales como pueden provenir de cámaras... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de tratamiento de desechos sólidos contaminados con mercurio que comprende al menos una etapa de oxidación de las especies de mercurio y, en medio alcalino acuoso, una etapa de sulfuración de las especies de mercurio oxidadas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de oxidación se realiza en presencia de al menos un reactivo de oxidación elegido entre peroxomonosulfato, peroxodisulfato, bicromato, permanganato y perclorato de metal alcalino, perclorato de amonio, agua oxigenada y sus mezclas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la etapa de oxidación se realiza en presencia de persulfato de potasio, de preferencia en medio alcalino.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la etapa de oxidación se realiza a concentraciones de 0, 5 x 10-3 a 1 mol/l, de preferencia de 2 x 10-3 a 0, 2 mol/l, de reactivo de oxidación en el medio de oxidación, y/o agua oxigenada valorada de 1 a 10% en el medio de oxidación.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la etapa de oxidación se realiza a concentraciones de persulfato de potasio que van de 0, 5 a 50 g/l, de preferencia entre 5 y 20 g/l en medio alcalino.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medio alcalino comprende cal de 0, 1 a 20 g/l.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el medio alcalino comprende cal de aproximadamente 0, 1 a 5 g/l, de preferencia de 0, 2 a 0, 7 g/l.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la etapa de sulfuración se realiza en presencia de al menos un sulfuro de metal alcalino o una mezcla de sulfuros y/o polisulfuros minerales de metales alcalinos.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la etapa de sulfuración se realiza en presencia de sulfuro de sodio.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la etapa de sulfuración se realiza a concentraciones de sulfuro de sodio que van de 0, 01 a 50 g/l, de preferencia de 0, 1 a 10 g/l de medio alcalino.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la etapa de oxidación se realiza mediante la puesta en contacto de reactivos y desechos durante un tiempo del orden de 5 minutos a 24 horas, de preferencia de 10 minutos a 3 horas.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la etapa de sulfuración se realiza con tiempos de contacto del orden de 5 minutos a 24 horas, de preferencia de 5 minutos a 3 horas.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los desechos tratados se eligen entre: hormigón, fibrocemento, viguetas metálicas, polvos, material de demolición sólido, lodos y suelos contaminados procedentes especialmente de cámaras de electrolisis.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la puesta en contacto con desechos tiene lugar:

mediante inmersión de los desechos en el medio de oxidación o sulfuración y/o mediante aspersión directa del desecho con dicho medio.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el mercurio está en forma de al menos una especie de mercurio elegida entre las formas inorgánicas de grado de oxidación 0, 1 o 2, compuestos mercuriosos y mercúricos y el mercurio particulado, especialmente mercurio elemental y las sales de mercurio inorgánicas.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque los desechos comprenden además al menos una especie metálica de un metal elegido entre antimonio, arsénico, bario, cadmio, cromo, cobre, mercurio, molibdeno, níquel, plomo, selenio y cinc.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el mercurio está en forma de mercurio metal o Hg0.