Procedimiento de tratamiento de desechos.

Procedimiento de tratamiento de desechos.

Procedimiento para tratar un primer desecho que contiene metales pesados no inertizados,

según el cual se forma una mezcla que comprende el primer desecho y un segundo desecho que contiene metales pesados inertizados por un tratamiento de fosfatación, de manera que se produzca un tercer desecho que contiene metales pesados inertizados.

Procedimiento de tratamiento de desechos.

La invención se refiere a un procedimiento competitivo de tratamiento de un desecho que contiene metales pesados, tal como ciertos lodos de estaciones de depuración, que tiene la ventaja notable de utilizar otro desecho que contiene metales pesados previamente inertizados. En un modo de realización particular de la invención, el tratamiento comprende la calcinación del desecho.

Los problemas planteados por las cantidades que crecen sin cesar de los desechos a evacuar, tratar y almacenar son bien conocidos. Estos desechos son de múltiples orígenes. Provienen por ejemplo de estaciones de depuración de agua, del dragado o limpieza de los cursos de agua o de industrias diversas y pueden contribuir a la contaminación de los suelos. El caso de los sedimentos de limpieza de las vías navegables es particularmente preocupante a la vista de las cantidades implicadas y de su contaminación por contaminantes tales como metales pesados y materias orgánicas. Una proporción importante de las vías navegables del norte de Europa está actualmente obstruida por los lodos que estorban allí la circulación de los barcos. Las consecuencias económicas y ambientales, directas o indirectas, son muy importantes. Por otra parte es evidente que esta situación preocupante de la red de navegación se debe principalmente a los inconvenientes de las soluciones actuales para el tratamiento y el almacenaje de desechos contaminados.

En efecto, un medio cómodo de evacuar los desechos consiste en descargarlos por barco en el mar o en transportarlos a vertederos. Sin embargo, cuando los desechos están contaminados por metales pesados o materias orgánicas peligrosas (lo que ocurre generalmente con los sedimentos que provienen de la limpieza de las vías navegables) , este medio es evidentemente inaceptable. Antes de poder ser almacenados, los desechos deben ser tratados en efecto, con el fin de que cumplan con los ensayos de no toxicidad. Es igualmente importante poder secarlos de manera eficaz y económica, con el fin de facilitar su manipulación y almacenaje.

La invención pretende proporcionar un procedimiento para el tratamiento de desechos que sea más ventajoso económicamente y/o más competitivo técnicamente que los procedimientos de la técnica anterior, en particular los procedimientos descritos en las solicitudes de patentes SOLVAY WO 02/32817, WO 04/035490, WO 2005/100261 y WO 2007/080179, cuyo contenido completo se incorpora aquí como referencia, para cualquier fin que se pretenda.

A este efecto, la invención se refiere a un procedimiento para tratar un primer desecho que contiene metales pesados no inertizados, caracterizado por que se forma una mezcla que comprende el primer desecho y un segundo desecho que contiene metales pesados inertizados por un tratamiento de fosfatación, de manera que se produce un tercer desecho que contiene metales pesados inertizados.

La mezcla puede ser homogénea o heterogénea. Con preferencia es esencialmente homogénea.

La mezcla formada puede comprender otros ingredientes aparte del primer desecho y el segundo desecho, por ejemplo agua y/o un agente tensioactivo, o un comburente gaseoso tal como el oxígeno o el aire.

La mezcla se puede obtener por cualquier medio posible. Se puede obtener por medio de un agitador, por ejemplo en un mezclador previsto a este efecto. La mezcla no requiere necesariamente la utilización de medios de dispersión mecánica; así pues por ejemplo, la mezcla se puede formar en la cámara de un horno de calcinación o de un incinerador, en el cual el primer desecho y el segundo desecho se introducen por separado pero en el que las turbulencias causadas por el comburente gaseoso, exacerbadas por la temperatura elevada que reina en la cámara, son más que suficientes para mezclar los dos desechos.

Si se espera suficientemente, la simple puesta en contacto del primer desecho con el segundo desecho en la mezcla puede bastar para obtener la inertización de los metales pesados del primer desecho, y por tanto para producir el tercer desecho. Sin embargo, el tiempo de espera para obtener el efecto deseado puede ser muy largo si la mezcla formada se mantiene en condiciones desfavorables, en particular si se deja a la vez a una temperatura baja (inferior a 80 °C, por ejemplo) y en estado seco. Así pues, con el fin de acelerar la inertización de los metales pesados contenidos en el primer desecho, se procederá ventajosamente a la mezcla del primer desecho y del segundo desecho por vía húmeda (formando con preferencia una pasta acuosa con los dos desechos) , o incluso se mantendrá la mezcla a una temperatura elevada (superior a 200 °C, por ejemplo) ; en este caso, si el primer desecho y/o el segundo desecho contienen materia orgánica y se mezclan también con un comburente, la inertización de los metales pesados irá acompañada de la combustión al menos parcial de la materia orgánica, y por poco que la temperatura de combustión sea suficientemente elevada (superior a 400 °C incluso a 550 °C, por ejemplo) , con la descomposición esencialmente completa de la materia orgánica en productos gaseosos (principalmente, dióxido de carbono y vapor de agua) y la formación de escorias y/o de cenizas volantes, residuos sólidos que contienen metales pesados inertes y constituyen ventajosamente el tercer desecho según la invención.

Metales pesados lixiviables.

Ventajosamente más del 10 % en peso, eventualmente más del 15 % o más del 20 % en peso, de los metales pesados contenidos en el primer desecho son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

Ventajosamente como mucho el 10 % en peso de los metales pesados contenidos en el segundo desecho son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

Ventajosamente como mucho el 10 % en peso de los metales pesados contenidos en el tercer desecho son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

La fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el segundo desecho es ventajosamente al menos 2 veces inferior, con preferencia al menos 4 veces inferior a la fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el primer desecho.

La fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el tercer desecho equivale ventajosamente como mucho a la fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el segundo desecho, y de manera preferida equivale como mucho a la mitad.

Cantidades del primer desecho y del segundo desecho.

La cantidad ponderal del primer desecho equivale ventajosamente al menos al 10 %, con preferencia al menos al 20 % y de manera particularmente preferida al menos al 40 % de la cantidad ponderal del segundo desecho.

La cantidad ponderal del primer desecho equivale como mucho al 200 %, con preferencia como mucho al 100 % y de manera particularmente preferida como mucho al 60 % de la cantidad ponderal del segundo desecho.

Modo particular de realización de la invención, en el caso del tratamiento de fosfatación.

En un modo particular de realización de la invención, se forma una pasta acuosa que comprende el primer desecho y el segundo desecho, se realiza el espumado de la pasta, se deja madurar la pasta durante al menos 12 horas y después se seca hasta alcanzar una sequedad de al menos 70 %.

Modo preferido de realización de la invención, en el caso del tratamiento de fosfatación.

En un modo preferido de realización de la invención, se calcinan conjuntamente el primer desecho y el segundo desecho en un horno de calcinación, y al menos un producto de la co-calcinación elegido entre las escorias y las cenizas volantes forma el tercer desecho que contiene metales pesados inertizados.

Según este modo de realización preferido, es ventajoso que el primer desecho y el segundo desecho constituyan conjuntamente en el horno de calcinación un auto-combustible capaz de ser calcinado en ausencia de un tercer combustible que tenga un poder calorífico inferior más elevado que el del conjunto constituido por el primer desecho y el segundo desecho.

Siempre según este modo de realización preferido, la co-calcinación se realiza a una temperatura o en un intervalo de temperatura entre 450 °C y 1000 °C.

La co-calcinación se realiza ventajosamente en atmósfera oxidante, utilizando con preferencia el aire ambiente como comburente.

Post-tratamiento eventual del tercer desecho.

De manera ventajosa, se amasa el tercer desecho con agua, se añade eventualmente un aglutinante hidráulico y después se somete el conjunto que comprende el tercer desecho, el agua y el eventual aglutinante hidráulico a un fraguado y un endurecimiento, de manera que se forme una masa sólida.

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1. Procedimiento para tratar un primer desecho que contiene metales pesados no inertizados, caracterizado por que se forma una mezcla que comprende el primer desecho y un segundo desecho que contiene metales pesados inertizados por un tratamiento de fosfatación, de manera que se produce un tercer desecho que contiene metales pesados inertizados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que :

-más del 10 % en peso, eventualmente más del 15 % o más del 20 % en peso, de los metales pesados contenidos en el primer desecho son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M;

- como mucho el 10 % en peso de los metales pesados contenidos en el segundo desecho son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M;

- como mucho el 10 % en peso de los metales pesados contenidos en el tercer desecho son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el segundo desecho es al menos 2 veces inferior, con preferencia al menos 4 veces inferior a la fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el primer desecho.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el tercer desecho equivale como mucho a la fracción ponderal lixiviable de los metales pesados contenidos en el segundo desecho, y de manera preferida equivale como mucho a la mitad.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la cantidad ponderal del primer desecho equivale al menos al 10 %, con preferencia al menos al 20 % y de manera particularmente preferida al menos al 40 % de la cantidad ponderal del segundo desecho.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la cantidad ponderal del primer desecho equivale como mucho al 200 %, con preferencia como mucho al 100 % y de manera particularmente preferida como mucho al 60 % de la cantidad ponderal del segundo desecho.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se forma una pasta acuosa que comprende el primer desecho y el segundo desecho, se hace espumar la pasta, se deja madurar la pasta durante al menos 12 horas y después se seca hasta alcanzar una sequedad de al menos 70 %.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se calcinan conjuntamente el primer desecho y el segundo desecho en un horno de calcinación, y al menos un producto de la co-calcinación elegido entre las escorias y las cenizas volantes forma el tercer desecho que contiene metales pesados inertizados.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el primer desecho y el segundo desecho constituyen conjuntamente en el horno de calcinación un auto-combustible capaz de ser calcinado en ausencia de un tercer combustible que tenga un poder calorífico inferior más elevado que el del conjunto constituido por el primer desecho y el segundo desecho.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que la co-calcinación se realiza a una temperatura

o en un intervalo de temperatura entre 450 °C y 1000 °C.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que la co-calcinación se realiza en atmósfera oxidante, utilizando el aire ambiente como comburente.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que se amasa el tercer desecho con agua, se añade eventualmente un aglutinante hidráulico y después se somete el conjunto que comprende el tercer desecho, el agua y el eventual aglutinante hidráulico a un fraguado y un endurecimiento, de manera que se forme una masa sólida

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el primer desecho contiene materia orgánica, en un contenido habitualmente igual a al menos 5 %, con preferencia al menos 10 %, de manera particularmente preferida al menos 20 %, de manera muy particularmente preferida al menos 40 %, de manera todavía más preferida al menos 60 %, y de la manera más preferida al menos 75 %.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que el primer desecho contiene materia orgánica en un contenido igual a como mucho 95 %, a menudo como mucho 90 %.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el primer desecho contiene al menos una sal cálcica.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el primer desecho es un lodo de origen natural que se ha secado en caso de necesidad hasta alcanzar una sequedad de al menos 70 %, o un desecho en forma sólida.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por que el primer desecho es un lodo de estación de depuración que se ha secado hasta alcanzar una sequedad de al menos 80 %, con preferencia al menos 85 %.

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el primer desecho tiene una sequedad de al menos 85 %, con preferencia de al menos 90 %, y en ciertos casos particulares de al menos 99 %.

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el segundo desecho contiene materia orgánica, en un contenido habitualmente igual a al menos 1 %, con preferencia al menos 2 %, de manera particularmente preferida al menos 5 %, y a veces al menos 40 %, al menos 60 % o al menos 75 %.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado por que el segundo desecho contiene materia orgánica en un contenido igual a como mucho el 95 %, con preferencia a como mucho el 40 % y de manera particularmente preferida a como mucho el 20 %.

21. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el segundo desecho contiene al menos un fosfato cálcico que comprende al menos un grupo mono-o poli-fosfato que responde a la fórmula general

en la que x es un número entero nulo o estrictamente positivo y en la que los (3 + x) átomos de oxígeno marcados con un asterisco (O*) están, independientemente unos de otros, unidos a un átomo de hidrógeno o a un átomo de un metal distinto de un metal pesado con la condición de que al menos uno de ellos esté unido a un átomo de calcio.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado por que el fosfato cálcico es o comprende una sal elegida entre el dihidrogenofosfato de calcio [Ca (H2PO4) 2], el fosfato « tricálcico TCP » [Ca9 (PO4) 6], las whitlockitas [en particular, las whitlockitas que responden a la fórmula Ca9 (Mg, Fe) (PO4) 6 (HPO4) ] y las apatitas [en particular, las apatitas que responden a la fórmula Ca10 (PO4) 6 (OH, F, Cl, Br) 2 tal como la hidroxiapatita], las formas hidratadas de dichas sales, y sus mezclas.

23. Procedimiento según la reivindicación 21 o 22, caracterizado por que el fosfato cálcico es o comprende el monohidrogenofosfato de calcio anhidro (también denominado monetita) y/o un monohidrogenofosfato de calcio hidratado (en particular, la brushita (CaHPO4.2H2O) .

24. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado por que el fosfato cálcico es o comprende una whitlockita que responde a la fórmula Ca9 (Mg, Fe) (PO4) 6 (HPO4) .

25. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado por que el fosfato cálcico es o comprende la hidroxiapatita.

26. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, caracterizado por que el peso del al menos un fosfato cálcico contenido en el segundo desecho, expresado en equivalente de fósforo y con respecto al peso de materia seca del primer desecho, equivale al menos al 0, 35 %, con preferencia al menos al 0, 5 %, de manera particularmente preferida al menos al 0, 7 %.

27. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, caracterizado por que el peso del al menos un fosfato cálcico, expresado en equivalente de fósforo y con respecto al peso de materia seca del primer desecho, equivale como mucho al 5 %, con preferencia como mucho al 3 %, de manera particularmente preferida como mucho al 2 % y de manera muy particularmente preferida de 0, 7 % a 2 %.

28. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tratamiento de fosfatación que se ha aplicado al segundo desecho es un tratamiento con el ácido fosfórico, realizado con

preferencia en medio húmedo.

29. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el segundo desecho es un lodo de origen natural o artificial que se ha secado en caso de necesidad hasta alcanzar una sequedad de al menos 70 %.

30. Procedimiento según la reivindicación 29, caracterizado por que el segundo desecho está compuesto de sedimentos que proceden de la limpieza de un medio acuático, tal como un curso de agua o un depósito de agua estancada.

31. Procedimiento según la reivindicación 29 o 30, caracterizado por que el lodo es un lodo que tiene una sequedad original inferior a 70 % (i) que se ha transformado en el estado de espuma al añadirle ácido fosfórico, (ii) que se ha hecho madurar de manera que la fosfatación se desarrolla en el seno de la espuma, y después (iii) que se ha secado hasta alcanzar una sequedad de al menos 70 %.

32. Procedimiento según la reivindicación 31, caracterizado por que se ha hecho madurar el lodo durante un tiempo suficiente t1 para convertir más del 50 %, con preferencia más del 90 % y de manera particularmente preferida esencialmente el 100 % del ácido fosfórico en al menos un fosfato metálico.

33. Procedimiento según la reivindicación 32, caracterizado por que el al menos un fosfato metálico es o comprende un fosfato cálcico, en particular un fosfato cálcico como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 21 a

25.

34. Procedimiento según la reivindicación 32 o 33, caracterizado por que el tiempo t1 que es al menos 5 minutos, con preferencia al menos 15 minutos, de manera particularmente preferida al menos 1 hora, y de manera muy particularmente preferida al menos 3 horas.

35. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 34, caracterizado por que se ha hecho madurar el lodo durante un tiempo t2 suficiente para dividir al menos por 2, con preferencia al menos por 4 y de manera particularmente preferida al menos por 6, el porcentaje en peso de los metales pesados lixiviables en el ácido acético 0, 5 M que contiene dicho lodo, con respecto al porcentaje en peso de los metales pesados lixiviables en el ácido acético 0, 5 M contenidos en el lodo antes de añadirle el ácido fosfórico.

36. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 35, caracterizado por que se ha hecho madurar el lodo durante un tiempo t3 suficiente para que como mucho el 10 %, con preferencia como mucho el 7 % y de manera particularmente preferida como mucho el 5 %, en peso de los metales pesados contenidos en el segundo desecho sean lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

37. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el segundo desecho tiene una sequedad de al menos 85 %, con preferencia de al menos 90 %, y en ciertos casos particulares de al menos 99 %.

38. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende además la etapa según la cual se produce el segundo desecho aplicando el tratamiento de fosfatación a un desecho que contiene metales pesados no inertizados.

39. Utilización de un desecho (denominado el « segundo desecho ») que contiene metales pesados inertizados por un tratamiento de fosfatación como agente de inertización, en particular como agente de fosfatación, de otro desecho que contiene metales pesados no inertizados (denominado el « primer desecho ») .

40. Método para formar una masa sólida que puede servir para la construcción de una carretera, para la fabricación de ladrillos o para la preparación de hormigón, según el cual se amasa con agua el desecho producido por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 38 excepto la 12 (el « tercer desecho ») , se añade eventualmente un aglutinante hidráulico y después se somete el conjunto que comprende el tercer desecho, el agua y el eventual aglutinante hidráulico a un fraguado y un endurecimiento, de manera que se forme la masa sólida

41. Producto terminado, tal como una carretera, un ladrillo o un hormigón, que comprende la masa sólida formada por el procedimiento según la reivindicación 12 o por el método según la reivindicación 40.