ES2536464B1 - Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos - Google Patents
Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanosInfo
- Publication number
- ES2536464B1 ES2536464B1 ES201331707A ES201331707A ES2536464B1 ES 2536464 B1 ES2536464 B1 ES 2536464B1 ES 201331707 A ES201331707 A ES 201331707A ES 201331707 A ES201331707 A ES 201331707A ES 2536464 B1 ES2536464 B1 ES 2536464B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- ashes
- fly ash
- stabilizing agent
- treated
- waste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims abstract description 95
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 claims abstract description 80
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 18
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 17
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 34
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical group [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 20
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical group [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 8
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 7
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 5
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 27
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 14
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 14
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 12
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 9
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 6
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 6
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 6
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 6
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 5
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- QFYUAKPQIZIUPT-UHFFFAOYSA-N [Ca].ClO Chemical compound [Ca].ClO QFYUAKPQIZIUPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 4
- 239000010852 non-hazardous waste Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 3
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 3
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 3
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010882 bottom ash Substances 0.000 description 2
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 2
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- -1 compound calcium carbonate Chemical class 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000010804 inert waste Substances 0.000 description 2
- 239000010805 inorganic waste Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910018957 MClx Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000318 alkali metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019402 calcium peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 239000011429 hydraulic mortar Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- VXPLXMJHHKHSOA-UHFFFAOYSA-N propham Chemical compound CC(C)OC(=O)NC1=CC=CC=C1 VXPLXMJHHKHSOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000820 toxicity test Toxicity 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
- A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
- A62D3/36—Detoxification by using acid or alkaline reagents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos que contienen metales pesados e iones cloruro, en el que las cenizas se mezclan con una disolución que contiene un agente estabilizante, obteniéndose unas cenizas tratadas que mantienen los metales pesados en forma de sólido más insoluble que las cenizas originales y que se secan.
Description
5
10
15
20
25
30
DESCRIPCION
Procedimiento para la inertizacion de cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos
Campo de la invencion
La invencion describe un procedimiento para la inertizacion de cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos. De forma que el campo de aplicacion de la invencion es el del tratamiento de residuos solidos peligrosos y la protection del medio ambiente, ya que la inertizacion de las cenizas volantes permite su descatalogacion como residuos toxicos y peligrosos y por tanto su vertido en vertederos para residuos no especiales; otro segundo campo de aplicacion es el de la valorization de residuos, ya que estos residuos inertizados -mayoritariamente carbonato de calcio en su variedad calcita con pequeno tamano de particula, inferior a 1 mm- permite que puedan utilizarse como materia prima en otros procesos de fabrication, como por ejemplo en el sector de la construction, como aridos finos.
Las cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos tienen un origen y composition diferente de las cenizas volantes generadas en centrales termicas, que son en composicion mayoritariamente siliceas y pueden llevar asociados altos contenidos de azufre y derivados. Las cenizas volantes generadas en centrales termicas, por su composicion de caracter puzolanico son utilizadas directamente como componente reactivo de morteros y hormigones. No es el caso de las cenizas volantes procedentes de la incineracion de los residuos solidos urbanos, que se caracterizan por contener un elevado contenido en cloruros, generado durante el proceso de incineracion a partir de compuestos organicos polimericos que contienen cloro, asi como por la presencia de una cantidad importante de calcio, que se incorpora a las cenizas debido al tratamiento de los gases residuales de la incineracion con materiales basicos como la cal; ambos factores causan que los componentes mayoritarios de las cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos sean hidroxicloruro de calcio e hidroxido calcico. Por otro lado, estas cenizas volantes contienen metales pesados facilmente lixiviables, asi como otras sustancias toxicas (dioxinas, furanos, PAHs,...) que hacen que sean residuos toxicos y peligrosos de acuerdo a la lista europea de residuos. Las cenizas volantes deben ser inertizadas con el objetivo de reducir el impacto ambiental, y si es posible obtener un material susceptible de valorizacion.
La invencion comprende el tratamiento de las cenizas volantes con una disolucion de carbonato o bicarbonato alcalino como agente inertizante, con un contenido tal de este
5
10
15
20
25
30
agente que elimine los iones cloruro de la ceniza, responsable de la solubilidad de los metales pesados existentes. Para ello es necesario hacer una cuantificacion previa del contenido en cloruro de las cenizas a tratar, que determinara la cantidad de reactivo carbonato o bicarbonato a anadir. Este tratamiento implica por tanto una reaction heterogenea, donde las cenizas volantes solidas son tratadas con una disolucion que contiene el ion carbonato o bicarbonato, que produce la migration del ion cloruro a la disolucion fundamentalmente como cloruro sodico, y mantiene los metales pesados en la ceniza en forma de solido mas insoluble:
2 MClx (solido) + CO3 (aq) ^ M2(CO3)x (solido) + 2x Cl (aq)
Este reactivo carbonato o bicarbonato alcalino anadido y convenientemente dosificado mantiene el medio a un pH basico consiguiendo que no se redisuelvan los precipitados formados, proceso que si puede ocurrir en el caso de utilizar CO2 como agente inertizante dosificandolo en exceso, por formation de bicarbonatos solubles.
El tratamiento implica que las cenizas volantes tratadas presenten como compuesto mayoritario carbonato calcico variedad calcita, que los metales pesados queden retenidos siempre en las cenizas tratadas en forma de compuestos insolubles no lixiviables al tiempo que consigue eliminar mas del 98% de los cloruros presentes. El proceso descrito no consiste en una simple reaccion de precipitation de metales pesados con ion carbonato a partir de una disolucion acuosa de los mismos. En este caso los metales pesados nunca estarian en la fase liquida, en la disolucion, al contrario siempre estan en la fase solida.
Antecedentes de la invention
Actualmente, en Espana se destinan a procesos de incineration mas de tres millones y medio de toneladas al ano de Residuos Solidos Urbanos (RSU). La incineracion es un proceso de oxidation qtimica (combustion) de las sustancias organicas contenidas en los RSU. Este tratamiento ha crecido mucho en los ultimos anos y se presenta como la mejor solution para gestionar la creciente production de RSU. En la incineracion se obtiene energia y se reduce el volumen de residuos, pero no es la solucion final de la gestion de RSU, ya que se generan grandes cantidades de cenizas que hay que recoger y destinar posteriormente a vertederos.
5
10
15
20
25
30
En este proceso de incineracion se estima que el 75% de los productos generados son gases de combustion, quedando un 25% de solidos. De estos solidos, el 21% son escorias y cenizas de fondo, que se recogen en la base de las camaras de combustion donde actuan los quemadores; el restante 4% corresponde a las cenizas volantes que se caracterizan por su peso ligero y una distribution de tamano de particulas finas (entre 1-1000^m, y mas de la mitad inferior a 65^m) y que por tanto acompanan a los gases de combustion. Las cenizas volantes quedan retenida en los sistemas de filtrado de los gases y en la revision de los extractores. Estos solidos plantean grandes problemas ambientales, debido sobre todo al elevado contenido en metales pesados. Las cenizas volantes procedentes de la incineracion de los RSU estan incluidas en el Caprtulo 19 de la Lista Europea de Residuos, correspondiente a "Residuos de las instalaciones para el tratamiento de residuos, de las plantas externas de tratamiento de aguas residuales y de la preparation de agua para el consumo humano y de agua para uso industrial” con el codigo 190113*, cenizas volantes que tienen sustancias peligrosas, y estan caracterizadas como residuos toxicos y peligrosos (RTP).
Para que una planta incineradora funcione es necesario que le sea suministrada cantidad suficiente de material combustible. En la incineracion de RSU no existe suficiente cantidad de material combustible y por ello hay que anadir, para que la combustion se realice, cantidad suficiente de materiales organicos polimericos, los comunmente conocidos como plasticos. Uno de ellos muy usado es el policloruro de vinilo (PVC), que necesita temperaturas de tratamiento altas para evitar la formation de PolicloroBifenilos (PCBs) y sera una de las fuentes de compuestos de cloro en las cenizas volantes.
Por otro lado, en el proceso general de tratamiento de las emisiones de estas plantas incineradoras de RSU, los gases emitidos son tratados con un material absorbente como el oxido de calcio con el fin de eliminar compuestos acidos. Como consecuencia de ello, a las temperaturas de tratamiento, se forma mayoritariamente hidroxido de calcio y adicionalmente hidroxicloruro de calcio que pasan a formar parte de las cenizas volantes.
En la Tabla que se presenta a continuation se recogen algunos valores tipicos de concentration de metales de las cenizas de fondo y de las cenizas volantes de incineradora.
- Elemento
- Cenizas de fondo Cenizas volantes
- (Botom ash) (Fly ash)
- (mg/kg o ppm) (mg/kg o ppm)
- Al
- 22000-73000 49000-90000
- Ca
- 37000-120000 74000-130000
- Cd
- 0,3-71 50-450
- Cu
- 190-8200 600-3200
- Fe
- 4100-150000 12000-44000
- Hg
- 0,02-7,8 0,7-30
- Pb
- 98-14000 5300-26000
- Si
- 91000-310000 95000-210000
- Zn
- 610-7800 9000-70000
La mayoria de los metales esta presente como oxidos, pero ademas aparecen cantidades significativas de los mismos en forma de cloruros y sulfatos con alto grado de solubilidad en 5 agua. Debido a ello las cenizas volantes poseen un alto grado de lixiviacion, lo que puede constituir a medio o largo plazo un riesgo importante de seguridad ambiental, debido a la contamination de acuiferos con la consiguiente action negativa en plantas, animales y personas. Por tanto se debe prestar especial atencion a este punto al considerar la gestion de las cenizas volantes, y debe investigarse en estrategias que controlen y traten el lixiviado 10 que pueda producirse en el uso y aplicacion de estos residuos en los diferentes campos, ya sea agronomico, en la construction, etc.
Debido a su caracter de RTP las cenizas volantes deben gestionarse en vertederos especiales de alto coste, que es actualmente el principal destino de estos residuos. Por ello en la actualidad se buscan vias que permitan la valorization y reutilizacion de estos residuos 15 para el cumplimiento de la normativa europea IPPC (Real Decreto 653/2003 sobre incineration de residuos). Existen en la bibliografia numerosos usos posibles para la reutilizacion de las cenizas volantes, basados sobre todo en su composition quimica. En
5
10
15
20
25
30
efecto, las cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos son ricas en varios elementos y compuestos (como metales y sales) y pueden gestionarse como materias primas para obtenerlos. Por un lado, el contenido en oxidos tales como SiO2, CaO2 o Al2O3 potencia su uso como materia prima en materiales de construction; por otro lado, existen procedimientos para la recuperation de los metales que contienen.
Sin embargo, para posibilitar la comercializacion de las cenizas volantes y su uso como materia prima para otros procesos se ha de conseguir la descatalogacion del material como residuos toxicos y peligrosos por la Administration publica.
La necesidad de que un residuo necesite tratamiento, antes de su confinamiento, viene determinado por la legislation medioambiental de cada pais. Asi algunos materiales pueden ser depositados sin tratamiento previo. Otros, en cambio, deben ser tratados por metodos fisico-quimicos que buscan evitar o disminuir la migration de compuestos toxicos a los acuiferos y evitar su efecto negativo en los ecosistemas, o la posibilidad de afectar a los seres humanos. En esta lmea, en este documento se entiende por inertization la transformation de un residuo con el objetivo de reducir de forma significativa su nivel de toxicidad para el medio ambiente.
La presente invention supone la inertizacion de las cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos, y pretende estabilizar los metales pesados asi como eliminar los cloruros y sales solubles.
La presencia de cloruros en las cenizas volantes tiene un efecto negativo en su posible valorization y reutilizacion; desfavorece el uso de las cenizas como materia prima en la fabrication de hormigones, ya que afecta negativamente a las propiedades del producto, y por otro lado, la presencia de cloruros hace que los metales pesados sean solubles. El principal problema de la presencia de metales pesados en las cenizas volantes es la posibilidad de lixiviacion de los mismos al almacenar las cenizas en vertedero o al utilizarlas como materia prima en la fabricacion de hormigones, cementos, etc.
El procedimiento de la presente invencion permite la valorizacion de las cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos, ya que, al inertizarlas y ser descatalogadas como residuos toxicos y peligrosos pueden incorporarse como materia prima de bajo coste en la fabricacion de productos tales como hormigones y cementos, ahorrando asi materias primas y favoreciendo la conservation de los recursos naturales, puesto que las materias primas para la fabricacion de cementos son materias primas inorganicas naturales (caliza, arcilla). Como ventaja adicional se produce simultaneamente la elimination del residuo.
5
10
15
20
25
30
El procedimiento de inertizacion resulta de especial interes por la sencillez y el bajo coste de los reactivos, lo que hace especialmente idoneo el tratamiento a escala industrial. El tiempo de tratamiento es muy corto, lo que optimiza el tamano de los equipos para llevar a cabo el proceso a escala mayor.
Se comenta a continuation la literatura de patentes en este ambito. El documento ES 2229914 describe la inertizacion de residuos inorganicos procedentes de procesos termicos caracterizado por el mezclado de dichos residuos con lodo que comprende al menos un 15% en peso de fibra, de forma que se reduce el contenido de metales pesados de acuerdo a la normativa y pueden ser apilados en vertederos. Entre los residuos inorganicos se cuentan los residuos de los hornos de incineracion de residuos solidos urbanos o de hornos electricos de arco de acerias.
El documento ES 2143849 describe un procedimiento de inertizacion de cenizas, en particular cenizas volantes de humos de plantas incineradoras, caracterizado porque se anade a las cenizas un reactivo seleccionado entre acido fosforico y fosfatos de metales alcalinos, agua y un aglutinante hidraulico de modo que se forma un mortero hidraulico que se somete a fraguado y endurecimiento. El procedimiento permite evacuar las cenizas volantes en bloques compactos que presentan una buena resistencia a la compresion y cumplen los ensayos normalizados de toxicidad.
Comparadas con la presente invention, las dos patentes anteriores implican un gran aumento del volumen de los residuos, y contemplan unicamente el vertido del producto obtenido.
El documento ES 2137071 describe un procedimiento para la inertizacion de residuos solidos alcalinos tales como polvos de aceria, cenizas de incineradora o de procesos de combustion, mediante la reaction en fase solida con CO2, disminuyendose, segun el test de lixiviacion de la norma DIN 38414S4, la movilidad del cinc y el plomo. Comparada con la presente invencion, el tratamiento se realiza a pH acido.
El documento CN102618725 (A) describe un procedimiento para extraer metales anfotericos pesados de las cenizas volantes de incineration con alto contenido en estos metales. El procedimiento consiste en aplicar un medio inorganico rico en cloruros alcalinos y alcalinoterreos a las cenizas, de forma que las cenizas volantes tratadas puedan ser destinadas a vertederos o reutilizadas en construccion.
El documento TW201212974 describe el uso de agua como agente extractante para tratar las cenizas volantes procedentes de la incineracion de residuos solidos urbanos, a baja
5
10
15
20
25
30
relacion Kquido/solido y alta velocidad de agitacion, de forma que las especies peligrosas, incluyendo especies de Pb, se trasforman en materia soluble y pasan al agua de lavado, inertizando por tanto las cenizas.
El documento JP2011083687 consiste en tratar las cenizas volantes ricas en plomo con una solucion acuosa que contiene ion calcio, de forma que el plomo pasa al Kquido, dando lugar a un componente solido de bajo contenido en plomo.
Comparadas con la presente invention, los procedimientos descritos en estos tres ultimos documentos conllevan la generation de un nuevo residuo, el agua de lavado, que contiene los metales extraidos.
El documento TW200906762 presenta un proceso para regenerar las cenizas volantes de incineradoras de RSU como cemento, con una etapa inicial de extraction de las cenizas con agua para eliminar las sales, segundo paso de estabilizacion de los metales pesados mediante molienda humeda, y su empleo posterior para fabricar cemento. Comparada con la presente invencion, el procedimiento descrito implica al menos dos pasos de tratamiento de las cenizas.
El documento US5347073 estabiliza el plomo de las cenizas volantes calcinando una mezcla de las cenizas junto con ciertos compuestos de calcio en presencia de oxigeno a temperatura entre 475 y 600 °C. Comparada con la presente invencion este procedimiento implica un alto coste energetico debido a la alta temperatura.
El documento JP01262978 describe un procedimiento para inmovilizar el plomo y el cadmio de cenizas volantes, que consiste en mezclar las cenizas con un compuesto soluble en agua fuente de fosfatos y un compuesto inorganico de calcio. Comparada con la presente invencion este procedimiento supone un alto coste de reactivos.
El documento CN102992464 describe la mezcla de las cenizas volantes procedentes de la incineration de residuos con agua residual de alta salinidad, de forma que el contenido de cloruros solubles de las cenizas volantes se reduce, lo que permite su vertido de forma mas segura. Comparada con la presente invencion no describe la estabilizacion de los metales pesados.
La presente invencion propone una solucion al problema existente en el estado de la tecnica, que es realizar un tratamiento de inertization que permita simultaneamente la eliminacion de cloruros y otras sales solubles de las cenizas, y la inmovilizacion en de los metales pesados en las mismas, de forma que no sean lixiviables, lo que permite la desclasificacion de las cenizas volantes como residuos toxicos y peligrosos; ello se consigue
5
10
15
20
25
30
ademas con un mmimo aumento de peso de las cenizas, lo que resulta muy positivo en el transporte y posterior uso de las cenizas inertizadas. El tratamiento se realiza ademas con un reactivo de bajo coste, con un tiempo de residencia muy corto y a baja temperatura.
Descripcion de la invencion
La inertizacion es una solucion al problema de la gestion de residuos que consiste en transformar los residuos peligrosos, mediante tratamientos fisicos y/o qwmicos, en residuos inertes o no peligrosos de acuerdo a la legislation vigente. La eficacia del tratamiento se pone de manifiesto sometiendo el residuo tratado a un test de lixiviacion segun normativa internacionalmente aceptada para ello, tal y como la norma EN12457-4.
De acuerdo a los resultados de este test de lixiviacion, si el tratamiento de inertizacion ha sido eficaz, se clasificaran los residuos tratados como no peligrosos o como inertes, y por tanto aptos para ser depositados en vertederos que contienen residuos con un nivel de toxicidad medio/bajo para el medio ambiente (Orden AAA/661/2013).
La presente invencion propone un procedimiento de inertizacion mixto separacion- solidificacion, de acuerdo a la terminologia tecnica usualmente reconocida, que clasifica los procesos de separation como aquellos que consisten en extraer las sustancias que confieren al residuo su peligrosidad, como por ejemplo, los metales pesados; y los procesos de estabilizacion como aquellos que persiguen reducir la naturaleza peligrosa del residuo y la toxicidad de sus componentes, limitar la solubilidad de cualquier contaminante presente en el residuo, y minimizar la velocidad de migration de los contaminantes al medio ambiente.
El procedimiento de inertizacion propuesto es un proceso mixto de separacion- estabilizacion, ya que, por un lado, se quieren extraer los cloruros (proceso de separacion) y, por otro, se quieren inmovilizar los metales pesados en las cenizas volantes para impedir su lixiviacion (proceso de estabilizacion).
El procedimiento propuesto consiste en tratar las cenizas con una disolucion de agente estabilizante, con un tiempo de contacto muy corto, seguido de filtration y secado de las cenizas tratadas. Se utiliza como agente estabilizante para lograr la extraction de cloruros y la inmovilizacion de los metales un compuesto soluble fuente de ion carbonato o bicarbonato, tal y como carbonatos y bicarbonatos alcalinos. De esta forma se produce una reaction heterogenea, donde el cation alcalino favorece la migracion del ion cloruro a la disolucion, formando cloruro alcalino en disolucion, y los metales presentes en las cenizas se mantienen en las mismas, en forma de solido mas insoluble, los carbonatos o
bicarbonatos metalicos que quedarian retenidos en las cenizas tratadas. Asimismo, parte del calcio que formaba sales cloruro queda tambien retenido en las cenizas pasando a formar carbonato calcico variedad calcita. Por tanto, el tratamiento implica que las cenizas volantes tratadas presenten como compuesto mayoritario carbonato calcico variedad calcita, y que 5 los metales pesados queden retenidos en las cenizas tratadas en forma de compuestos insolubles no lixiviables al tiempo que consigue eliminar mas del 98% de los cloruros presentes.
Antes de inertizar, es preciso realizar la cuantificacion de ion cloruro presente en la muestra por unidad de masa seca. Considerando que una cantidad estequiometrica de agente 10 estabilizante es aquella que aporta un mol de cation alcalino por cada mol de ion cloruro presente en las cenizas, se dosifica el agente estabilizante para conseguir una determinado exceso de agente sobre la cantidad estequiometrica.
La adicion del ion reactivo carbonato en forma de carbonato alcalino, bicarbonato alcalino o mezcla de ambos, mantiene el pH en el intervalo optimo de precipitacion de la totalidad de 15 los metales pesados, evitando su redisolucion, que ocurriria si el pH bajara por debajo de 7 -pH acido- o si subiera por encima de 13 que provocaria la redisolucion del plomo y cinc en forma de anion plumbito y cincato.
Modos de realizacion preferente
Ejemplo 1 (no conforme a la invention).- Composition de las cenizas volantes y ensayo de 20 lixiviacion de las cenizas volantes segun norma EN12457-4.
Se analiza una muestra de cenizas volantes procedentes de una incineradora de residuos solidos urbanos cuya composicion se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1. Analisis elemental de las cenizas objeto de estudio.
- Parametro
- Valor Parametro Valor
- Ca (%)
- 33 ± 1 Cl- solubles (%) 11 ± 2
- Si (%)
- 4,2 ± 0,2 Zn (M9 9'1) 449 ± 232
- P (M9'g'1)
- 5005±310 Pb (M9 9'1) 1026±51
- S (%)
- 1,38 ± 0,08 Sn (M9 g'1) 351 ± 18
- Al (%)
- 2,23 ± 0,20 Cr(Mgg'1) 242 ± 24
- Mg (%)
- 0,94 ± 0,09 Ni (Mg g'1) 93 ± 9
- Fe (%)
- 0,79 ± 0,05 Cu (Mg g'1) 330 ± 17
- Ti (%)
- 0,40 ± 0,01 Ba (Mg g'1) 412 ± 30
- Na (%)
- 0,84 ± 0,04 Sb (Mg g'1) 372 ± 19
- K (%)
- 3,1 ± 0,3 Cd (Mg g'1) 60 ± 3
- Mn (ngg1)
- 315 ± 31 Sr (Mg g'1) 361 ± 25
Se han sometido las cenizas volantes a un analisis por Difraccion de Rayos X para determinar su composition. El diagrama obtenido se muestra a continuation:
5 Figura 1. Difractograma de Rayos X de cenizas volantes.
A partir de la base de datos ICSD (Inorganic Crystal Structure Database) se establece que los picos registrados en el difractograma anterior corresponden a las siguientes sustancias: Hidroxicloruro calcico [CaCl(OH)], Portlandita [Ca(OH)2], Silvita [KCl],Halita [NaCl], Calcita [CaCO3] Anhidrita [CaSO4] y Cuarzo [SiO2], siendo las mas abundantes hidroxicloruro de 10 calcio y portlandita.
5
10
15
20
Figura 2. Intensidad y posicion de picos para cada sustancia segun ICSD.
Estos datos concuerdan con el analisis elemental realizado, que muestra que los elementos mas abundantes en las cenizas volantes son calcio, cloruros solubles, silicio, azufre y potasio (el hidrogeno proviene del vapor de agua que se forma en la camara de combustion y el oxigeno es el que se incorpora a la camara para que pueda tener lugar la incineracion).
Se realiza el ensayo de conformidad para la lixiviacion de residuos granulares y lodos, de acuerdo con la norma EN 12457-4:2002 (Parte 4: L/S = 10L/Kg) sobre una muestra representativa de estas cenizas. Para ello se pesa una masa de cenizas que contenga 90 ± 5 g de materia seca. Se coloca la porcion de ensayo en un vaso de precipitado de capacidad suficiente y se anade un volumen de lixiviante (L) que establezca una relacion liquido/solido = 10L/Kg de materia seca ± 2% durante la extraction. En este ensayo se utiliza agua destilada como lixiviante. Se agita la suspension durante 24h ± 0,5h mediante un dispositivo de agitation. Transcurrido este tiempo se permite que los solidos suspendidos se depositen durante 15min ± 5min y se filtra el liquido sobrenadante a traves de filtros de membrana de 0,45 ^m empleando dispositivos de filtration de vado. Se mide el volumen de eluato filtrado, y se conserva conforme a lo especificado en la Norma EN ISO 5667-3 para posteriores analisis.
Teniendo en cuenta la masa seca de ceniza empleada en el ensayo, y el analisis del constituyente en el eluato, se calcula la masa del constituyente lixiviado y se expresa como mg de constituyente/Kg de ceniza volante en base seca.
La determination de cloruros en el eluato se realiza mediante una titulacion potenciometrica con AgNO3 0,1M, y un volumen de eluato de 1mL. Se anaden aproximadamente 50mL de
agua destilada para que el electrodo se sumerja correctamente y se adicionan 5mL de HNO3 0,1M para acidular las muestras. En agitacion se valora la muestra por adicion de volumenes de AgNO3, y se determina el punto de equivalencia de la valoracion potenciometrica. Se calcula la concentracion de cloruros en el eluato expresado en terminos 5 de liberation total, como mg Cloruros/Kg cenizas volante en base seca.
Se determinan las concentraciones de Zn (II), Cd (II), Pb (II) y Cu (II) en el eluato mediante voltamperometria. La medida se lleva a cabo siguiendo la norma DIN 38406 parte 16. Se calcula la concentracion de cada metal en el eluato expresado en terminos de liberacion total, es decir, en mg metal/Kg de ceniza volante en base seca.
10 Los valores de los parametros medidos en el eluato del test de lixiviacion se muestran en la Tabla 2; se incluyen en la Tabla 2 los valores limite establecidos por la legislation nacional vigente para que un residuo sea admitido en los distintos tipos de vertedero (Orden AAA/661/2013 de 18 de abril, por la que se modifican los anexos I, II y III del Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre por el que se regula la elimination de residuos mediante
15 deposito en vertedero. Ministerio de Medio Ambiente, Boletm Oficial del Estado, 97, 3108031111). Todos los valores corresponden a la concentracion en el eluato, expresados como miligramos por cada kilogramo de ceniza volante en base seca.
Tabla 2. Limites de admision para cada vertedero y clasificacion de las cenizas volantes en funcion de las concentraciones medidas de cada parametro.
- Concentracion
- Vertedero Vertedero Vertedero (mg/Kg )
- R. Inertes R. No peligrosos R. Peligrosos en el eluato de Clasificacion
- (mg/Kg) (mg/Kg) (mg/Kg) las cenizas
- tratadas
- ci-gn
- 800 15000 25000 134000 R. Peligroso*
- Zn
- 4 50 200 28,3 R. No peligroso
- Cd ■
- 0,04 1 5 5,610-= R. No peligroso
- Pb
- 0,5 10 50 24,0 R. Peligroso
5
10
15
20
25
- Cu
- 2 50 100 2,2 R. No peligroso
* Se supera la concentration de dicho parametro para ser admitido en un vertedero de residuos peligrosos.
De los resultados se deduce que la concentration de cloruros se encuentra por encima de los limites establecidos para los residuos inertes y no peligrosos, e incluso es superior a la concentracion admitida en el caso de los residuos peligrosos. Las concentraciones de Zn, Cd y Cu se encuentran dentro de los limites de admision en vertederos de residuos no peligrosos; sin embargo, el plomo supera el umbral para este tipo de vertedero, aunque seria admitido en un vertedero de residuos peligrosos.
Ejemplo 2.- Procedimiento de inertization de las cenizas volantes de acuerdo a la invention. Analisis del liquido residual resultante del procedimiento de inertizacion.
El procedimiento consiste en tratar las cenizas con una disolucion de agente estabilizante, y una etapa posterior de filtration y secado. Se utiliza como agente estabilizante un compuesto soluble fuente de ion carbonato tal y como Na2CO3. De esta forma el ion sodio permite la migration de los cloruros formando cloruro sodico en disolucion, y los metales presentes en las cenizas reaccionan con el ion carbonato inmovilizando los metales, al tiempo que parte de los iones calcio, elemento mayoritario de las cenizas, forma carbonato calcico solido e insoluble que pasa a ser un compuesto constituyente de las cenizas.
En primer lugar es preciso dosificar el reactivo estabilizante en funcion de la cantidad de cloruros presentes en las cenizas, el cual se determina mediante analisis elemental de las mismas en base seca, y que en este caso resulta ser de un 11%, de acuerdo a los resultados de la tabla 1. Considerando que una cantidad estequiometrica de reactivo es aquella que aporta un mol de Na por cada mol de cloruro presente en las cenizas, en este ejemplo se trabaja con una relation estequiometrica de la unidad, es decir, un exceso en peso de reactivo sobre el estequiometrico del 0%.
El procedimiento experimental para el ensayo de inertizacion es el siguiente: se adicionan 10 gramos de ceniza en base seca sobre un vasos de precipitados que contiene 67 ml de disolucion 24,54 g/L de Na2CO3 en agitation continua y previamente termostatizada en bano a 30 °C.
La concentration de la suspension es de 150 gramos de ceniza seca por litro de solution inertizadora. Transcurridos 5 minutos de contacto a esta temperatura se filtra la suspension a vado. Se lavan las cenizas retenidas en el filtro y las que quedan en el vaso de precipitado con agua destilada. Todo el filtrado obtenido se enrasa a un volumen de 500 ml que se 5 denomina Kquido de inertization. Las cenizas retenidas en el filtro se secan a 110 °C y se denominan cenizas tratadas
Se analiza el contenido de cloruros del Kquido de inertizacion mediante cromatografia lonica y el contenido en metales mediante espectrometria ICP-OES. Por diferencia entre la masa de cada elemento en las cenizas volantes sin tratar y la masa de cada elemento en el Kquido 10 de inertizacion, se puede conocer la cantidad de cada elemento que permanece en las cenizas despues del tratamiento.
Tabla 3. Porcentaje de cada elemento inmovilizado en las cenizas tratadas de acuerdo al ejemplo 2.
- Parametro
- % insolubilizado en las cenizas tratadas
- Cl- solubles
- 1 %
- Zn
- 99,8
- Pb
- 98,5
- Cu
- > 99,7
- Cd
- > 98,3
15 La Tabla 3 refleja que, tras el proceso de inertizacion, los metales analizados permanecen casi en su totalidad retenidos en las cenizas tratadas, y que practicamente se ha extraido la totalidad de los cloruros solubles presentes en las cenizas.
Ejemplo 3.- Procedimiento de inertizacion de las cenizas volantes de acuerdo a la invention. Test de lixiviacion de las cenizas volantes tratadas.
20 Se realiza el tratamiento de inertizacion tal y como se ha descrito en el ejemplo 2. Las cenizas retenidas en el filtro y secas a 110 °C, denominadas cenizas tratadas, se someten al ensayo de conformidad para la lixiviacion de residuos granulares y lodos, de acuerdo con la norma EN 12457-4:2002 (Parte 4: L/S = 10L/Kg), tal y como se ha descrito en el ejemplo 1.
5
10
15
20
25
Para ello se pesa una masa de cenizas tratadas que contenga 90 ± 5 g de materia seca. Se coloca la porcion de ensayo en un vaso de precipitado de capacidad suficiente y se anade un volumen de lixiviante (L) que establezca una relacion Kquido/solido = 10L/Kg de materia seca ± 2% durante la extraction. En este ensayo se utiliza agua destilada como lixiviante. Se agita la suspension durante 24h ± 0,5h mediante un dispositivo de agitation. Transcurrido este tiempo se permite que los solidos suspendidos se depositen durante 15min ± 5min y se filtra el liquido sobrenadante a traves de filtros de membrana de 0,45 ^m empleando dispositivos de filtration de vatio. Se mide el volumen de eluato filtrado, y se conserva conforme a lo especificado en la Norma EN ISO 5667-3 para posteriores analisis.
Teniendo en cuenta la masa seca de ceniza tratada empleada en el ensayo, y el analisis del constituyente en el eluato, se calcula la masa del constituyente lixiviado y se expresa como mg de constituyente/Kg de ceniza tratada en base seca.
La determination de cloruros en el eluato del ensayo de lixiviacion de las cenizas tratadas se realiza mediante una titulacion potenciometrica con AgNO3 0,1M como se ha descrito en el ejemplo 1. Se calcula la concentration de cloruros en el eluato y se expresa en terminos de liberation total como mg Cloruros/Kg cenizas tratadas en base seca.
Se determinan las concentraciones de Zn (II), Cd (II), Pb (II) y Cu (II) en el eluato de las cenizas tratadas mediante voltamperometria de la forma descrita en el ejemplo 1. Se calcula la concentracion de cada metal en el eluato expresado en terminos de liberacion total, es decir, en mg metal/Kg de ceniza tratada en base seca.
Los valores de los parametros medidos en el eluato del test de lixiviacion realizados sobre las cenizas tratadas se muestran en la Tabla 4; se incluyen en la tabla los valores limites establecidos por la legislation nacional vigente mencionada en el ejemplo 1 para que un residuo sea admitido en los distintos tipos de vertedero. Todos los valores corresponden a la concentracion en el eluato, expresados como miligramos por cada kilogramo de ceniza tratada en base seca.
Tabla 4. Limites de admision para cada vertedero y clasificacion de las cenizas tratadas en funcion de las concentraciones de cada parametro.
- Vertedero
- Vertedero
- Vertedero
- Concentracion
- R. Inertes
- R. No R. (mg/Kg ) Clasificacion
- (mg/Kg)
- peligrosos Peligrosos en el eluato de
- (mg/Kg) (mg/Kg) las tratadas cenizas
- Cl-
- 800 15000 25000 2000 R. peligroso No
- Zn
- 4 50 200 6,4 R. peligroso No
- Cd
- 0,04 1 5 2,2'10": R. Inerte
- Pb
- 0,5 10 50 7,9 R. peligroso No
- Cu
- 2 50 100 0,3 R. Inerte
De los resultados de la Tabla 4 se deduce que el tratamiento consigue la reduccion de los niveles de Cd y Cu en el lixiviado hasta valores muy bajos, de forma que el residuo puede considerarse inerte respecto a estos parametros. La concentration de cloruros, Pb y Zn 5 disminuye mucho respecto a las cenizas volantes sin tratar, y son aptas para que las cenizas tratadas sean admitidas en un vertedero de residuos no peligrosos.
Con este ejemplo se pone de manifiesto que el procedimiento de inertization propuesto disminuye la peligrosidad de las cenizas volantes, ya que, de acuerdo al test de lixiviacion realizado sobre las cenizas inertizadas el residuo pasaria a ser catalogado como residuo no 10 peligroso, y algunos de los parametros presentan valores mas bajos que los limites establecidos por la legislation para que un residuo sea considerado como inerte.
Ejemplo 4.- Procedimiento de inertizacion de las cenizas volantes de acuerdo a la invention. Composition de las cenizas volantes tratadas.
Se realiza el tratamiento de inertizacion tal y como se ha descrito en el ejemplo 2. Las 15 cenizas retenidas en el filtro y secas a 110 °C, denominadas cenizas tratadas, se analizan por Difraccion de Rayos X, con el fin de conocer su composicion y el difractograma obtenido se muestra en la Figura 3
Figura 2. Difractograma de Rayos X de cenizas volantes tratadas segun ejemplo 2.
Consultando la base de datos ICSD, se determina que los picos registrados en el difractograma de las cenizas tratadas corresponden a las siguientes sustancias: Calcita 5 [CaCO3], Portlandita [Ca(OH)2] y Anhidrita [CaSO4], siendo el componente mayoritario la
calcita.
- MH4H----- 1
- calcita ____ 1 1 J_____. ._________________________*_______*__________________________
- portlandita __1_____Li_____i_________l______!_i__i______._________________________l
- anhidrita
» h *5 » m ra k « m tio m us k
Figura 4. Intensidad y posicion de picos para cada sustancia segun ICSD.
10 De acuerdo a estos resultados, y a los resultados del ejemplo 1, los compuestos cloruros que estaban presentes en las cenizas volantes sin tratar no se encuentran en las tratadas,
tal y como se muestra en la Figura 5; en particular no esta presente el hidroxicloruro de calcio, que es el componente mayoritario de las cenizas volantes sin tratar. Estos resultados concuerdan tambien con los presentados en el ejemplo 2, en cuanto a que se han extraido los cloruros de las cenizas, al tiempo que confirman que el calcio que forma parte del 5 hidroxicloruro en las cenizas sin tratar experimenta una reaccion heterogenea con el ion carbonato en disolucion formando calcita, que resulta ser el componente mayoritario de las cenizas tratadas.
- CV tratadas CaS04 CaTOHjL *''rfr*Svbw,V
- Ca CO, CajOHjL ■ -■ -
- CV sin tratar KCI Na 1___ L j clcci CaSOHjL J CaS04 J
- Cl Ca'P^:CaCltOHii Hu
Figura 5. Comparacion de los difractogramas de Rayos X de las cenizas volantes tratadas y 10 sin tratar.
Ejemplo 5.- Procedimiento de inertizacion de las cenizas volantes de acuerdo a la invention. Comparacion de Na2CO3 y NaHCO3 como agentes para la elimination de cloruros.
Se realizan dos tratamientos de inertizacion de las cenizas volantes utilizando como agente estabilizante en un caso Na2CO3 y en otro caso NaHCO3. En primer lugar es preciso 15 dosificar el reactivo estabilizante en funcion de la cantidad de cloruros presentes en las cenizas, determinado mediante analisis elemental de las mismas en base seca, y que en este caso resulta ser de un 11%, de acuerdo a los resultados de la tabla 1. Considerando que una cantidad estequiometrica de reactivo es aquella que aporta un mol de Na por cada mol de cloruro presente en las cenizas, en este ejemplo se trabaja con un exceso de 20 reactivo del 10%, tanto para el carbonato sodico como para el bicarbonato sodico, y con una concentration de la suspension de 100 gramos de ceniza/litro de disolucion estabilizante. El tiempo de contacto en agitation es de 5 minutos.
Para ello, se termostatizan a 30°C 2 vasos de precipitados, uno de ellos con 100 mL de disolucion 28,67 g/L de NaHCO3, y otro con 100 mL de disolucion 18,08g/L de Na2CO3. Se vierten 10 g de ceniza seca sobre cada uno de los vasos de precipitado correspondiente, se mantienen 5 minutos en agitacion y a continuation se filtran las cenizas a vado. Se lavan 5 las cenizas retenidas en el filtro con agua destilada y todo el filtrado obtenido se enrasa a un volumen de 500mL. Las cenizas retenidas en el filtro se secan a 110 °C y se almacenan para posteriores analisis. Se repite cada analisis por triplicado.
Con el objetivo de conocer que cantidad de cloruros se ha extraido de las cenizas con este tratamiento, se procede a realizar la determination de cloruros en el filtrado mediante 10 voltamperometria, segun se explica en el ejemplo 1, empleando 5 ml de muestra a analizar.
Los resultados se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5. Analisis del contenido en cloruros del liquido resultante de la inertization de cenizas volantes de acuerdo al ejemplo 4. Comparacion de las muestras de Na2CO3 y NaHCO3.
- Reactivo
- Concentration Cl- (g/L) Desviacion estandar (g/L)
- Na2CO3
- 2,670 ±0.237
- NaHCO3
- 2,801 ±0.090
El rango de valores respecto de la media para el bicarbonato de sodio (2,711-2,891 g/L) esta 15 incluido en el rango de valores respecto de la media para el carbonato de sodio (2,4332,907) lo que quiere decir que no existen diferencias significativas entre ambos ensayos y que, por lo tanto, estadisticamente, se considera que la extraction de cloruros con ambos reactivos es identica.
Por otro lado, considerando que las cenizas volantes contienen un 11±2% de cloruros 20 solubles (Tabla 1), y teniendo en cuenta las condiciones del ensayo descritas mas arriba, los resultados de la Tabla 5 indican que el ensayo de inertizacion realizado en las condiciones descritas, con cualquiera de los dos agentes estabilizantes empleados, han extraido todos los cloruros solubles de las cenizas volantes
Claims (11)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la inertizacion de cenizas alcalinas que contienen metales pesados e iones cloruro, caracterizado porque se mezclan las cenizas con una disolucion que contiene un agente estabilizante seleccionado entre carbonatos y bicarbonatos alcalinos, se somete la mezcla a agitacion y se filtra, obteniendose unas cenizas tratadas que mantienen los metales pesados en forma de solido mas insoluble que las cenizas originales y que se secan.
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el agente estabilizante es carbonato sodico.
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el agente estabilizante es bicarbonato sodico.
- 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el agente estabilizante es una mezcla de carbonato y bicarbonato sodico en cualquier proportion.
- 5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las cenizas comprenden cenizas volantes procedentes de la incineration de residuos solidos urbanos, y porque las cenizas contienen iones cloruro en un porcentaje superior al 10% y un porcentaje de calcio superior al 30%, siendo el calcio el elemento mas abundante en las cenizas seguido de los iones cloruro, y porque las cenizas contienen metales pesados en proporcion superior a 50 microgramos/gramo de cenizas en base seca.
- 6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agente estabilizante se dosifica con un exceso comprendido entre el 0% y el 20% en peso sobre la cantidad estequiometricamente necesaria para aportar un mol de Na por cada mol de ion cloruro presente en las cenizas.
- 7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la relation solido/liquido de la mezcla de cenizas volantes y disolucion que contiene el agente estabilizante esta comprendida entre 50 y 150 g de cenizas volantes en base seca por cada litro de disolucion que contiene el agente estabilizante.
- 8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el tiempo de contacto entre las cenizas y la disolucion de agente estabilizante es inferior a 10 minutos, preferiblemente de 5 minutos.
- 9. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el contacto entre las cenizas y la disolucion de agente estabilizante se realiza a temperatura ambiente.
- 10. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado 5 porque el secado de las cenizas volantes tratadas se lleva a cabo a 110 °C hasta totalsequedad.
- 11. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las cenizas volantes tratadas y secas estan formadas mayoritariamente por carbonato de calcio variedad calcita e hidroxido de calcio variedad portlandita y estan10 exentas de cloruros.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201331707A ES2536464B1 (es) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201331707A ES2536464B1 (es) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2536464A1 ES2536464A1 (es) | 2015-05-25 |
| ES2536464B1 true ES2536464B1 (es) | 2016-03-23 |
Family
ID=53177966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201331707A Active ES2536464B1 (es) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2536464B1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES3018086A1 (es) * | 2024-12-02 | 2025-05-14 | Univ Madrid Politecnica | Procedimiento y sistema para el tratamiento de efluentes procedentes de la incineración de Combustibles Sólidos |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH681810A5 (es) * | 1990-10-22 | 1993-05-28 | Von Roll Ag | |
| DE4035042A1 (de) * | 1990-11-05 | 1992-05-07 | Westfael Elekt Werke | Verfahren zum aufbereiten von flugstaeuben |
| ATE218384T1 (de) * | 1998-03-04 | 2002-06-15 | Ecotec Srl | Verfahren zur inertisierung von mit schwermetallionen verunreinigtem abfallmaterial |
| US20040087826A1 (en) * | 2002-11-04 | 2004-05-06 | Cash Alan B. | Method for treating dioxin contaminated incineration ash |
-
2013
- 2013-11-22 ES ES201331707A patent/ES2536464B1/es active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES3018086A1 (es) * | 2024-12-02 | 2025-05-14 | Univ Madrid Politecnica | Procedimiento y sistema para el tratamiento de efluentes procedentes de la incineración de Combustibles Sólidos |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2536464A1 (es) | 2015-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ajorloo et al. | Heavy metals removal/stabilization from municipal solid waste incineration fly ash: a review and recent trends | |
| Leist et al. | The management of arsenic wastes: problems and prospects | |
| Wang et al. | Stabilization of an elevated heavy metal contaminated site | |
| Liu et al. | Comprehension of heavy metal stability in municipal solid waste incineration fly ash with its compositional variety: A quick prediction case of leaching potential | |
| EP0695224B1 (en) | Methods for waste treatment | |
| Kim et al. | A simultaneous stabilization and solidification of the top five most toxic heavy metals (Hg, Pb, As, Cr, and Cd) | |
| Nzihou et al. | Calcium phosphate stabilization of fly ash with chloride extraction | |
| Zhang et al. | Screening and assessment of solidification/stabilization amendments suitable for soils of lead-acid battery contaminated site | |
| Kirkelund et al. | Electrodialytic treatment of Greenlandic municipal solid waste incineration fly ash | |
| Chen et al. | Effects of curing pathways and thermal-treatment temperatures on the solidification of heavy metal in fly ash by CaCO3 oligomers polymerization | |
| Nag et al. | Utilization of size-fractionated pozzolanic bottom ash to immobilize heavy metals in MSW incinerator fly ash | |
| Geysen et al. | Immobilization of lead and zinc in scrubber residues from MSW combustion using soluble phosphates | |
| ES2355001A1 (es) | Procedimiento de estabilizacion de mercurio liquido mediante cemento polimerico de azufre, via sulfuro de mercurio. | |
| JP2008231389A (ja) | 土壌浄化安定剤 | |
| Li et al. | Desalination and then silica fume-assisted sintering render MSWI fly ash reliably safe: Heavy metal stabilization and mechanistic insights | |
| KR100854036B1 (ko) | 하수슬러지를 이용한 흙골재 제조방법 및 이를 이용한흙골재 | |
| ES2536464B1 (es) | Procedimiento para la inertización de cenizas volantes procedentes de la incineración de residuos sólidos urbanos | |
| ES2698149A1 (es) | Sistema de recuperación de cal de cenizas volantes que contienen residuos de la depuración de gases de combustión, consiguiendo la inertización de estas | |
| KR20040001080A (ko) | 생활폐기물 소각에 따른 비산재의 처리방법 | |
| Ye et al. | Accelerated carbonation of incineration fly ash (IFA) and its impact on inhibiting heavy metals leaching and removal of soluble salts | |
| JPH10137716A (ja) | 廃棄物処理材および廃棄物処理方法 | |
| JP3877712B2 (ja) | ヒ素及び／又はセレンの捕集材 | |
| Akhtar | Treatment of acidic wastewater effluents and defluoridation by lime materials | |
| Kribi et al. | Laboratory scale study of an industrial phosphate and thermal treatment for polluted dredged sediments | |
| JPH09248540A (ja) | 廃棄物処理材および廃棄物処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2536464 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20160323 |