Procedimiento de tratamiento de desechos.

Procedimiento de tratamiento de desechos.

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

según el cual se introduce el primer desecho y un agente de fosfatación rico en fosfatos y/o fosfitos metálicos en un horno de calcinación, y después se calcina allí el primer desecho en presencia del agente de fosfatación.

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.

En un modo de realización particular, este procedimiento permite además valorizar el producto del tratamiento de otro desecho que contiene metales pesados, tal como la mayor parte de los sedimentos de limpieza de las vías navegables.

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 presente invención se refiere a un procedimiento para tratar un desecho que contiene metales pesados no inertizados (el « primer desecho ») , según el cual se introduce el primer desecho en un horno de calcinación, se introduce también un agente de fosfatación en el horno de calcinación, y se calcina allí el primer desecho en presencia del

agente de fosfatación,

comprendiendo el agente de fosfatación:

- al menos una sal S de al menos un metal distinto de un metal pesado, siendo la sal S una sal derivada del fósforo, estando la sal S tal cual o al menos parcialmente en su forma iónica y siendo elegida la sal S entre:

(i) las sales S1 que comprenden 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 un metal distinto de un metal pesado (por ejemplo a un átomo de Na, de Ca, de Mg o de Fe) ,

(ii) las sales polimetafosfatos S2 que comprenden al menos un ciclo que responde a la fórmula en la que y es un número entero que vale al menos 3, y en la que los y átomos de oxígeno marcados con un asterisco (O*) están unidos a un átomo de un metal distinto de un metal pesado, y

(iii) las sales S3 que comprenden al menos un grupo mono-o poli-fosfito que responde a la fórmula general

en la que z un número entero nulo o estrictamente positivo, en la que uno de los 2 átomos de oxígeno marcados con un asterisco (O*) está unido a un átomo de un metal distinto de un metal pesado y en la que el otro átomo de oxígeno marcado con un asterisco está unido o bien a un átomo de hidrógeno o bien a un átomo de un metal distinto de un metal pesado,

y, eventualmente además, al menos un ácido A derivado del fósforo, tal cual o al menos parcialmente en una forma iónica, elegido entre:

(i’) los ácidos mono- o poli- fosfóricos A1 que responden a la fórmula general

en la que x’ es un número entero nulo o estrictamente positivo, y (ii’) los ácidos mono- o poli- fosforosos A2 que responden a la fórmula general

en la que z’ es un número entero nulo o estrictamente positivo,

siendo el peso total de fósforo contenido en la al menos una sal S, con respecto al peso total de fósforo contenido en la al menos una sal S y el al menos un ácido A, superior al 50 % y 5 pudiendo llegar hasta el 100 %, y

siendo el peso total de fósforo contenido en la al menos un sal S y el al menos un ácido A, con respecto al peso total de fósforo contenido en el agente de fosfatación, superior al 75 % y pudiendo llegar hasta el 100 %.

Descripción del agente de fosfatación.

En el agente de fosfatación, el peso total de fósforo contenido en la sal S con respecto al peso total de fósforo contenido en la sal S y en el ácido A, es con preferencia superior al 75 %, y es de manera particularmente preferida superior al 90 %. De manera muy particularmente preferida, el agente de fosfatación está sustancialmente exento de ácido A y, de la manera más preferida, está esencialmente exento, si no totalmente exento, de ácido A.

Por otro lado, el peso total de fósforo contenido en la al menos una sal S y el al menos un ácido A, con respecto al peso total de fósforo contenido en el agente de fosfatación es con preferencia superior al 90 %, siendo el saldo eventual del agente de fosfatación por ejemplo un hipofosfito metálico o pentóxido de fósforo. De manera particularmente preferida, el

agente de fosfatación está compuesto esencialmente, incluso está exclusivamente compuesto, de sal S y del eventual ácido A.

Las sales S1, S3 y S2 comprenden ventajosamente calcio como elemento metálico. Con preferencia, las sales S1, S3 y S2 no comprenden otro metal más que el calcio.

La sal metálica S se elige con preferencia entre las sales S1. x puede ser especialmente igual a 0 (un solo átomo de P, grupo monofosfato) o ser superior a 0 (varios átomos de P, grupo polifosfato) . Las sales S1 contienen preferiblemente al menos un grupo monofosfato; además, las sales S1 están con preferencia exentas de grupo polifosfato.

Se han obtenido buenos resultados cuando la sal S era o comprendía una sal elegida entre el ortofosfato de calcio [Ca3 (PO4) 2], el monohidrogenofosfato de calcio (CaHPO4) , 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.

Se han obtenido excelentes resultados cuando la sal S era o comprendía el monohidrogenofosfato de calcio anhidro (también denominado monetita) y/o un monohidrogenofosfato de calcio hidratado (en particular, la brushita (CaHPO4.2H2O) .

Se han obtenido también excelentes resultados cuando la sal S era o comprendía una whitlockita que responde a la fórmula Ca9 (Mg, Fe) (PO4) 6 (HPO4) .

Se han obtenido también excelentes resultados cuando la sal S era o comprendía la hidroxiapatita [fórmula Ca5 (PO4) 3 (OH) , también comúnmente representada como Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 para llamar la atención sobre el hecho de que la célula cristalina unitaria comprende 2 entidades Ca5 (PO4) 3 (OH) ].

El peso del agente de fosfatación, expresado en equivalente de fósforo y con respecto al peso de materia seca del primer desecho, equivale ventajosamente al menos al 0, 35 %, con preferencia al menos al 0, 5 %, de manera particularmente preferida al menos al 0, 7 %. Por otro lado, el peso del agente de fosfatación, expresado en equivalente de fósforo y con respecto al peso de materia seca del primer desecho, equivale ventajosamente como mucho al 5 %, con preferencia como... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para tratar un desecho que contiene metales pesados no inertizados (el « primer desecho ») , según el cual se introduce el primer desecho en un horno de calcinación, se introduce también un agente de fosfatación en el horno de calcinación, y se calcina allí el primer desecho en presencia del agente de fosfatación,

comprendiendo el agente de fosfatación:

- al menos una sal S de al menos un metal distinto de un metal pesado, siendo la sal S una sal derivada del fósforo, estando la sal S tal cual o al menos parcialmente en su forma iónica y siendo elegida la sal S entre:

(i) las sales S1 que comprenden 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 un metal distinto de un metal pesado,

(ii) las sales polimetafosfatos S2 que comprenden al menos un ciclo que responde a la fórmula en la que y es un número entero que vale al menos 3, y en la que los y átomos de oxígeno marcados con un asterisco (O*) están unidos a un átomo de un metal distinto de un metal pesado,

y (iii) las sales S3 que comprenden al menos un grupo mono- o poli-fosfito que responde a la 5 fórmula general

en la que z un número entero nulo o estrictamente positivo, en la que uno de los 2 átomos de oxígeno marcados con un asterisco (O*) está unido a un átomo de un metal distinto de un metal pesado y en la que el otro átomo de oxígeno marcado con un asterisco está unido o bien a un átomo de hidrógeno o bien a un átomo de un metal distinto de un metal pesado,

y

- eventualmente además, al menos un ácido A derivado del fósforo, tal cual o al menos parcialmente en su forma iónica, elegido entre:

(i’) los ácidos mono- o poli- fosfóricos A1 que responden a la fórmula general

en la que x’ es un número entero nulo o estrictamente positivo, 15 y (ii’) los ácidos mono- o poli- fosforosos A2 que responden a la fórmula general

en la que z’ es un número entero nulo o estrictamente positivo siendo el peso total de fósforo contenido en la al menos una sal S, con respecto al peso total de fósforo contenido en la al menos una sal S y el al menos un ácido A, superior al 50 % y

pudiendo llegar hasta el 100 %, y

siendo el peso total de fósforo contenido en la al menos un sal S y el al menos un ácido A, con respecto al peso total de fósforo contenido en el agente de fosfatación, superior al 75 % y pudiendo llegar hasta el 100 %.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el peso total de fósforo contenido en la sal S, con respecto al peso total de fósforo contenido en la sal S y el ácido A, es superior al 75 %, y con preferencia superior al 90 %.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el agente de fosfatación está sustancialmente exento de ácido A, y está con preferencia esencialmente exento de ácido A.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el peso total de fósforo contenido en la al menos una sal S y en el al menos un ácido A, con respecto al peso total de fósforo contenido en el agente de fosfatación es superior al 90 %, siendo el saldo eventual del agente de fosfatación por ejemplo un hipofosfito de un metal distinto de un metal pesado o pentóxido de fósforo, y estando el

agente de fosfatación con preferencia esencialmente compuesto, incluso estando exclusivamente compuesto de la sal S y del eventual ácido A.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las sales S1, S3 y S2 comprenden calcio como elemento metálico, y con preferencia las sales S1, S3 y S2 no comprenden otro metal más que el calcio.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la sal metálica S se elige entre las sales S1.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que las sales S1 contienen al

menos un grupo monofosfato.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que las sales S1 están exentas de grupo polifosfato.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la sal S es o comprende una sal elegida entre el ortofosfato de calcio [Ca3 (PO4) 2], el monohidrogenofosfato de calcio (CaHPO4) , 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.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que la sal S es o comprende el monohidrogenofosfato de calcio anhidro (también denominado monetita) y/o un monohidrogenofosfato de calcio hidratado (en particular, la brushita (CaHPO4.2H2O) .

11. Procedimiento según la reivindicación 9 o 10, caracterizado por que la sal S es o comprende una whitlockita que responde a la fórmula Ca9 (Mg, Fe) (PO4) 6 (HPO4) .

12. Procedimiento según la reivindicación 9, 10 o 11, caracterizado por que la sal S es o comprende la hidroxiapatita [fórmula Ca5 (PO4) 3 (OH) , también comúnmente representada como Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 para llamar la atención sobre el hecho de que la célula cristalina unitaria comprende 2 entidades Ca5 (PO4) 3 (OH) ].

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el peso del agente de fosfatación, 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 0, 5 %, de manera particularmente preferida al menos 0, 7 %.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el peso del agente de fosfatación, 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 % al 2 %.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la calcinación se realiza a una temperatura o en un intervalo de temperatura entre 450 °C y 1000 °C.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado

por que la calcinación se realiza en atmósfera oxidante, utilizando con preferencia el aire como comburente.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, 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.

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 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 natural o artificial esencialmente seco.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, 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 %.

21. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que el primer desecho está compuesto de piezas y/o de piezas trituradas de automóviles utilizadas en materia plástica.

22. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el agente de fosfatación está al menos parcialmente contenido en un segundo desecho que contiene metales pesados inertizados mediante un tratamiento de fosfatación, porque se introducen el primer desecho y el segundo desecho en el horno de calcinación, y después se calcinan conjuntamente el primer desecho y el segundo desecho.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado por que comprende además la etapa según la cual se aplica un tratamiento de fosfatación a un desecho que contiene metales pesados no inertizados, cuyo desecho, después de haber sufrido este tratamiento de fosfatación, constituye el segundo desecho.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado por que el agente de fosfatación está enteramente contenido en el segundo desecho.

25. Procedimiento según la reivindicación 23 o 24, caracterizado por 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 son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

26. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, 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.

27. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, 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 %.

28. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 27, caracterizado por que el segundo desecho es un desecho al que se ha aplicado un tratamiento de fosfatación con ácido fosfórico, con preferencia en medio húmedo.

29. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 28, caracterizado por que el segundo desecho es un lodo de origen natural o artificial.

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 al menos un ácido A elegido entre los ácidos A1 y los ácidos A2, con preferencia un ácido A1 y de manera particularmente preferida el 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 una fracción del ácido A en la sal S que sea conforme a la reivindicación 2 o 3, que es habitualmente 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.

33. Procedimiento según la reivindicación 31 o 32, caracterizado por que se ha hecho madurar el lodo durante un tiempo 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 A.

34. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 33, caracterizado por que se ha hecho madurar el lodo durante un tiempo suficiente para que el porcentaje en peso de los metales pesados lixiviables en el ácido acético 0, 5 M contenidos en dicho lodo sea conforme a la reivindicación 25.

35. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 34, caracterizado por que se introducen por separado el primer desecho y el segundo desecho en el horno de calcinación, y porque además estos tienen con preferencia la consistencia de un sólido y no de una pasta acuosa.

36. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 34, caracterizado por que el primer desecho y el segundo desecho tienen la consistencia de un sólido y no de una pasta acuosa, y porque se mezclan el primer desecho y el segundo desecho sin aporte sustancial de agua, incluso sin aporte de agua, de suerte que la mezcla homogénea o heterogénea del primer desecho y del segundo desecho tiene igualmente la consistencia de un sólido y no de una pasta acuosa, y después porque se introduce la mezcla en el horno de calcinación, con preferencia en cuanto éste tenga la capacidad de acogerla, por ejemplo menos de 3 h, menos de 1 h, menos de 30 min, menos de 15 min, menos de 5 min, menos de 1 min, incluso inmediatamente después de la formación de la mezcla.

37. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 36, 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.

38. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 37, 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.

39. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 38, 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.

40. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado

por que la calcinación produce escorias que contienen metales pesados inertizados y cenizas volantes que contienen metales pesados inertizados, constituyendo cada uno de estos dos productos de la calcinación tomados aisladamente o su mezcla, un desecho susceptible de ser valorizado (el « tercer desecho ») .

41. Procedimiento según la reivindicación 40, caracterizado por que como mucho el 10 % en peso de los metales pesados contenidos en el tercer desecho, en particular en las escorias y/o en las cenizas volantes, son lixiviables en el ácido acético 0, 5 M.

42. Procedimiento según la reivindicación 40 o 41, 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.

43. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 40 a 42, 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 dragado y a un endurecimiento, de manera que se forma una masa sólida .

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

45. 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 una cualquiera de las reivindicaciones 40 a 42 (el « tercer desecho ») , se añade eventualmente un aglutinante hidráulico y después se somete el conjunto que comprende el tercer desecho, el agua y el aglutinante hidráulico eventual a un fraguado y un endurecimiento, de manera que se forme una masa sólida.

46. Producto terminado, tal como una carretera, un ladrillo o un hormigón, que comprende la masa sólida formada por el procedimiento según la reivindicación 43 o por el método según la reivindicación 45.