Procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, y dispositivo para realizar dicho procedimiento.

Procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados,

caracterizado

porque comprende una primera etapa durante la cual se realiza, en un recinto de reacción que consiste en un reactor de tipo hidrociclón, una mezcla de reacción que comprende:

(i) el líquido acuoso ácido que contiene los metales pesados, y

(ii) un reactivo sólido anhidro de precipitación y de neutralización que contiene por lo menos 90 por ciento en peso de carbonato de calcio.

Procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, y dispositivo para realizar dicho procedimiento.

La presente invención se refiere al campo del tratamiento de cualquier fluido contaminante que contiene unos metales pesados, y en particular del tratamiento de los diversos efluentes industriales que contienen unos metales pesados tóxicos tales como el zinc, el níquel, el hierro, el estaño, el cobre o también el aluminio.

Los medios líquidos que contienen unos metales pesados, y en particular los efluentes industriales que contienen dichos metales, constituyen unos fluidos contaminantes, los cuales, si se descargan sin eliminación previa de los metales pesados, presentan un gran peligro para el medioambiente debido a su toxicidad, a su persistencia en el medioambiente en el que no están degradados, y a su carácter dispersable que conlleva, con el tiempo, la contaminación de superficies extensas, por ejemplo debido a su flujo por infiltración, con el agua de lluvia.

Entre los diferentes métodos propuestos para tratar estos líquidos ácidos que contienen unos metales pesados, se conoce en la actualidad: la evaporación, la diálisis y la electrodiálisis, la ósmosis inversa, el intercambio de iones, la floculación - precipitación (descrita en particular en la patente US nº 4.343.706) y por último, el procedimiento de neutralización - precipitación que es utilizado el más habitualmente. La presente invención se refiere a esta última familia de procedimientos.

En la actualidad, en el procedimiento de tratamiento por neutralización - precipitación, el reactivo básico utilizado comúnmente es la lechada de cal, que consiste en una suspensión de hidróxido de calcio en agua.

El empleo de lechada de cal como reactivo conduce, debido a la baja solubilidad de la cal, a introducir en el recinto de reacción un gran volumen de reactivo de neutralización. Las cantidades de agua contenidas en el reactivo de neutralización se encuentran en su totalidad en el efluente líquido residual, según la etapa de precipitación de los metales pesados y su filtración. La necesidad de realizar un tratamiento final de esta gran cantidad de efluente líquido residual constituye un inconveniente para el respeto del medioambiente y conlleva asimismo un coste industrial importante.

Existe una necesidad en el estado de la técnica de unos procedimientos mejorados de tratamiento de líquidos acuosos ácidos que contienen unos metales pesados, que sean más económicos y más respetuosos con el medioambiente, que los procedimientos convencionales conocidos.

Se ha desarrollado según la invención un procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, procedimiento que aplica un reactivo de neutralización y de precipitación sólido anhidro que contiene por lo menos el 90% de carbonato de calcio.

Se ha demostrado según la invención que la utilización de un reactivo sólido anhidro que contiene por lo menos el 90% en peso de carbonato de calcio como reactivo que permite al mismo tiempo neutralizar la acidez del líquido acuoso a tratar y precipitar los metales pesados contenidos en dicho líquido acuoso, es al mismo tiempo económico y conlleva una contaminación reducida del medioambiente.

La invención tiene por objeto un procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de realización de una mezcla de reacción entre (i) el líquido acuoso ácido que contiene los metales pesados y (ii) un reactivo, caracterizado porque el reactivo consiste en un reactivo de neutralización y de precipitación sólido anhidro que contiene por lo menos el 90% en peso de carbonato de calcio.

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, que comprende las etapas siguientes:

a) realizar, en un recinto de reacción, una mezcla de reacción que comprende:

(i) el líquido acuoso ácido que contiene los metales pesados; y

(ii) un reactivo sólido anhidro de neutralización y de precipitación que contiene por lo menos el 90% en peso de carbonato de calcio.

b) agitar la mezcla de reacción obtenida en la etapa a) ;

c) ajustar el pH de la mezcla de reacción a un valor de pH por lo menos igual al valor de pH para el cual los metales pesados precipitan en forma de carbonatos o de hidróxidos;

d) separar los carbonatos o los hidróxidos de metales pesados formados en la etapa c) del efluente líquido de

reacción residual.

Por "metales pesados" se entiende, según la invención, todos los metales contaminantes de los cuales se debe evitar la dispersión en el medioambiente, y más particularmente los metales siguientes, representados según la nomenclatura internacional: Cu, Ag, Sr, Zn, Cd, Hg, Al, Ti, Zr, Sn, Pb, V, Ta, As, Bi, Cr, Mo, W, Ta, Mn, Fe, Co y Ni. Los metales presados se presentan en general, en el efluente líquido ácido, en forma de sales de los ácidos contenidos en el líquido acuoso ácido a tratar.

Por líquido acuoso ácido, se entiende, según la invención, un líquido acuoso y que comprende por lo menos un ácido mineral seleccionado de entre los ácidos siguientes: clorhídrico, nítrico, fluorhídrico, sulfúrico, crómico, fosfórico. El líquido acuoso ácido a tratar puede contener una combinación de los ácidos minerales enumerados a continuación.

El líquido acuoso ácido tratado mediante el procedimiento según la invención puede contener una combinación de varios metales pesados citados anteriormente, a saber una combinación de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o también 12 de estos metales pesados.

El procedimiento según la invención no emplea, en la etapa a) , ningún otro reactivo más que el único reactivo sólido anhidro de neutralización y de precipitación que contiene por lo menos el 90% en peso de carbonato de calcio.

El procedimiento tal como el definido anteriormente, debido a que aplica un reactivo de neutralización y de precipitación sólido listo para el empleo accesible en gran cantidad y a bajo coste, constituye un procedimiento cuya aplicación es económica. Además, debido a que el reactivo de neutralización y de precipitación se presenta en forma sólida y anhidra, el procedimiento anterior permite la producción de un volumen de efluente líquido final reducido, lo cual disminuye aún más su coste de aplicación con respecto a los procedimientos conocidos anteriormente, y lo cual aumenta aún más su interés desde el punto de vista del respeto del medioambiente. En particular, el solicitante ha demostrado que el procedimiento según la invención permitía, según el grado de acidez del líquido acuoso que contiene metales pesados a tratar, un ahorro significativo del coste unitario de las materias primas y del coste de tratamiento de los efluentes producidos por el procedimiento. Además, con respecto a un procedimiento que utiliza lechada de cal, el procedimiento según la invención, que utiliza un reactivo sólido anhidro de neutralización y de precipitación que contiene por lo menos el 90% en peso de carbonato de calcio conlleva asimismo un ahorro de energía fósil y una disminución de las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera por supresión de la emisión de dióxido de carbono necesitada por la producción previa de óxido de calcio a partir de la cal, por calcinación a alta temperatura.

Por otra parte, la utilización de lechada de cal como reactivo de neutralización, en los procedimientos conocidos, implica, siendo el contenido máximo de lechada de cal de 250 g/l de cal a tratar, introducir en el procedimiento de grandes volúmenes de agua a los que se debe añadir el agua de constitución del hidróxido de calcio. Estos grandes volúmenes de agua son inútiles ya que no influyen en la velocidad o el rendimiento de la reacción de precipitación de los metales pesados. Sobre todo, estos grandes volúmenes de agua se encuentran en su totalidad al final del procedimiento, durante la filtración de las "tortas" de metales pesados precipitados. Tienen en particular como consecuencia aumentar aún más el coste de tratamiento final de los efluentes residuales que son descargados al final del procedimiento, y por lo tanto el coste global del procedimiento.

Otra ventaja... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de tratamiento de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, caracterizado

porque comprende una primera etapa durante la cual se realiza, en un recinto de reacción que consiste en un 5 reactor de tipo hidrociclón, una mezcla de reacción que comprende:

(i) el líquido acuoso ácido que contiene los metales pesados, y

(ii) un reactivo sólido anhidro de precipitación y de neutralización que contiene por lo menos 90 por ciento en peso de carbonato de calcio.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

a) realizar, en un recinto de reacción que consiste en un reactor de tipo hidrociclón, una mezcla de reacción que 15 comprende:

(i) el líquido acuoso ácido que contiene los metales pesados; y

(ii) un reactivo sólido anhidro de neutralización y de precipitación que contiene por lo menos 90 por ciento en peso de carbonato de calcio;

b) agitar la mezcla de reacción obtenida en la etapa a) ;

c) ajustar el pH de la mezcla de reacción a un valor de pH por lo menos igual al valor de pH para el cual los 25 metales pesados precipitan en forma de hidróxidos o de carbonatos; y

d) separar los hidróxidos o los carbonatos de metales pesados formados en la etapa c) del efluente líquido de reacción residual.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el reactivo sólido anhidro de precipitación y de neutralización contiene por lo menos 95 por ciento en peso, y preferentemente por lo menos 98 por ciento en peso de carbonato de calcio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa a) , el o los carbonatos 35 de calcio pertenecen a la familia de los productos minerales naturales de tipo aragonita y preferentemente calcita.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el reactivo sólido anhidro de neutralización y de precipitación consiste en calcita.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el reactivo sólido anhidro de neutralización y de precipitación se presenta en forma de un polvo que tiene una granulometría inferior a 500 µm.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el reactivo sólido anhidro de neutralización y de

precipitación posee una granulometría inferior a 300 µm, ventajosamente inferior a 200 µm, y de manera muy 45 preferida inferior a 100 µm.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque en la etapa c) se calienta la mezcla de reacción a una temperatura comprendida entre 30ºC y 80ºC, ventajosamente entre 40ºC y 70ºC, preferentemente entre 50ºC y 65ºC, y de manera muy preferida a una temperatura de 60ºC.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque las etapas a) , b) y c) del procedimiento se realizan en unos reactores distintos.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque la etapa a) se realiza en un primer 55 reactor y las etapas b) y c) se realizan en un segundo reactor, distinto del primer reactor.

11. Dispositivo para realizar el procedimiento de tratamiento según la reivindicación 1, de un líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, caracterizado porque comprende:

a) un recinto de reacción (30) de tipo hidrociclón que comprende unos medios de alimentación (100) de dicho recinto con líquido acuoso ácido que contiene unos metales pesados, unos medios de alimentación (101) de dicho recinto con un reactivo sólido anhidro de precipitación y de neutralización y unos medios de trasiego

(102) de una mezcla de reacción heterogénea líquido/sólido hacia un reactor (60) ;

65 b) un reactor (40) dispuesto aguas abajo del reactor (30) y aguas arriba del reactor (60) y en comunicación fluídica con éstos, comprendiendo dicho reactor (40) unos medios de agitación de la mezcla de reacción;

c) el reactor (60) que comprende unos medios de alimentación (103) con mezcla de reacción, unos medios de evacuación (104) de un efluente líquido que contiene un precipitado sólido de hidróxidos o de carbonatos de metales pesados y del efluente líquido de reacción residual, y unos medios de agitación (106) de la mezcla de

reacción; y

d) aguas abajo del reactor (60) , un medio para separar (i) el precipitado de hidróxido o de carbonato de metales de (ii) el efluente líquido residual.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el reactor (60) comprende un medio de medición del pH (6h) de la mezcla de reacción y unos medios de ajuste del valor del pH de dicha mezcla de reacción.

13. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque los medios de ajuste del pH comprenden:

- un primer medio (1a) de control de la proporción volumen de líquido acuoso ácido/peso de reactivo de precipitación y de neutralización sólido anhidro en el recinto de reacción (30) ;

- un segundo medio (6j) de alimentación del reactor (60) con líquido acuoso ácido que contiene unos metales

pesados. 20

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque los medios de ajuste del pH comprenden además un tercer medio (119) de alimentación del reactor (60) con un líquido básico.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el reactor (30) o el reactor (40) ,

cuando está presente, o los dos reactores (30) y (40) comprenden un medio (108, 109) de puesta en depresión de la atmósfera interna de los reactores.