ES2841401T3

ES2841401T3 - Un método para la eliminación de desechos que contienen asbesto y un sistema para la eliminación de desechos que contienen asbesto

Info

Publication number: ES2841401T3
Application number: ES16461505T
Authority: ES
Inventors: Ryszard Parosa
Original assignee: Mtt Technologies Sp zoo
Current assignee: Mtt Technologies Sp zoo
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: EP3210679B1; PL3210679T3; EP3210679A1

Abstract

Un método para la eliminación de material que contiene asbesto calentando el material que contiene asbesto con energía de microondas, siendo el método caracterizado por: - mezclar (101) material que contiene asbesto desmenuzado con cascos de vidrio; - calentar (102) el material que contiene asbesto desmenuzado en una cámara (4) de precalentamiento por medio de al menos un quemador (5) alimentado por combustible líquido o combustible gaseoso a una temperatura de 900ºC a 1000ºC; e - ingresar el material que contiene asbesto calentado en un tambor (6) con paredes interiores de cerámica y calentar el material que contiene asbesto en el mismo con energía de microondas a una temperatura de 1000ºC a 1200ºC; - verter el material que contiene asbesto calentado dentro del tambor (6) a una cámara (12) de enfriamiento; - dirigir una corriente de gases calientes desde el tambor (6) a través de un ciclón (13) a una cámara (14) vertical llena con elementos cerámicos absorbentes de microondas, en donde los elementos absorbentes de microondas son calentados por energía de microondas a una temperatura de 1200ºC a 1400ºC.

Description

DESCRIPCIÓN

Un método para la eliminación de desechos que contienen asbesto y un sistema para la eliminación de desechos que contienen asbesto

Campo técnico

La presente divulgación se relaciona con un método para la eliminación de desechos que contienen asbesto y un sistema para la eliminación de desechos que contienen asbesto.

Antecedentes

El asbesto es un material que ha sido usado ampliamente en la industria de la construcción y otras aplicaciones durante mucho tiempo. El asbesto está compuesto por fibras muy delgadas y duraderas, que constituyen serios peligros para la salud cuando son inhaladas por un organismo.

Hay una tendencia a retirar el material que contiene asbesto del entorno humano y a neutralizarlo.

Hay métodos conocidos para eliminar elementos que contienen asbesto enterrándolos en vertederos especiales protegidos por capas de láminas, mediante digestión química en mezclas de ácidos o cambiando térmicamente su estructura de fibrosa a amorfa o mediante vitrificación.

Una patente de los Estados Unidos US8552248 divulga un método para la conversión de un material que incluye asbesto que incluye: desmenuzar una estructura fibrosa del material de tal manera que el material se desmenuce en partículas más pequeñas; transportar el material desmenuzado a un reactor de microondas y mezclar con un agente que facilite el calentamiento del material; calentar el material desmenuzado mediante haces de radiación electromagnética polarizada enfocada en una banda de microondas y mantener las partículas más pequeñas a una temperatura durante un período de tiempo para la transformación estructural; retirar el material desmenuzado calentado del reactor de microondas y enfriar el material; y someter el material desmenuzado enfriado a un proceso de desmenuzamiento final. Tal solución tiene una desventaja de que el material que contiene asbesto eliminado es calentado solamente por medio de una energía de microondas. Por lo tanto, los generadores de microondas de alta potencia necesitan ser instalados, lo cual conduce a un alto consumo de energía debido a la baja eficiencia de los generadores de microondas (típicamente, por debajo de 70%). Además, la energía térmica producida por los generadores no es utilizada, sino que es disipada a la atmósfera. Adicionalmente, el efecto de formación de ondas estacionarias en la cámara de procesamiento en la cual se calienta el material con microondas, provoca un calentamiento no uniforme de los desechos. Además, los reactores de columna conocidos para la eliminación de asbesto, por ejemplo, tales como se describen en la patente de los Estados Unidos US8552248, no proporcionan un desplazamiento controlado de material, por lo que el material bajo alta temperatura se apelmaza y bloquea su movimiento hacia la parte inferior del reactor.

La patente US8552248, no proporciona un desplazamiento controlado de material, por lo que el material bajo alta temperatura se apelmaza y bloquea su movimiento hacia la parte inferior del reactor.

Una solicitud de patente PCT WO2007053046 divulga un método de utilización de materiales que contienen asbesto que comprende calentar los materiales que contienen asbesto y cambiar su estructura de cristal forbour a aquella desprovista de estructura de fibra usando un campo electromagnético de microondas.

Una solicitud de patente PCT WO9733840 divulga un método para el procesamiento de vitrificación de desechos de fibra nocivos, particularmente desechos que contienen asbesto de edificios, en donde los desechos que van a ser procesados se trituran primero toscamente y se precalientan.

Las soluciones conocidas para la eliminación térmica del asbesto tienen una serie de otras desventajas. La refundición de desechos de asbesto por medio de quemadores de gas o aceite requiere calentar los desechos a temperaturas muy altas (por encima de 1400°C), en donde tal calentamiento es difícil debido a la baja conductividad térmica del material eliminado, por lo tanto, es difícil calentar todo volumen del material. La energía térmica acumulada en el material caliente después del proceso de neutralización de fibras no es utilizada, lo cual reduce la eficiencia energética del proceso.

Además, las soluciones conocidas no proporcionan un sistema para capturar fibras finas de asbesto arrastradas en una corriente de gases de escape. Como resultado, hay un riesgo de emisión de fibras peligrosas al entorno del reactor, que pueden ser peligrosas para el personal.

Resumen

El objeto de la invención es un método y sistema para la eliminación de material que contiene asbesto calentando el material con energía de microondas, de acuerdo con las reivindicaciones anexas.

La tecnología presentada permite realizar el proceso de transformación de la estructura cristalina de las fibras de asbesto usando energía de microondas en un tambor giratorio, en donde se desplaza el material. Después de ese proceso, el material es enfriado intensamente en una corriente de aire frío o en agua. Los gases de escape del tambor son dirigidos a un reactor de alta temperatura con elementos cerámicos que son calentados por microondas a una temperatura de 1200°C a 1400°C, en donde se funden las fracciones sólidas, y se queman las impurezas en el gas. El aire caliente del sistema de combustión de gases de escape es dirigido a un intercambiador de calor, desde el cual se ingresa aire calentado al tambor.

El método comprende además verter el material que contiene asbesto calentado dentro del tambor a una cámara de enfriamiento que está preferiblemente al menos parcialmente llena con agua.

El método comprende además dirigir una corriente de gases calientes desde el tambor a través de un ciclón a una cámara vertical llena con elementos cerámicos absorbentes de microondas que son calentados por energía de microondas a una temperatura de 1200°C a 1400°C.

Preferiblemente, el método comprende además dirigir una corriente de aire caliente desde la cámara vertical a un intercambiador de calor para calentar una corriente de aire dirigida a la cámara de precalentamiento.

Preferiblemente, el método comprende además generar dentro de la cámara de precalentamiento y el tambor, una subpresión de 10 hPa a 50 hPa por debajo de la presión atmosférica, por medio de un ventilador de escape conectado a una salida del intercambiador de calor.

También se divulga un sistema para la eliminación de material que contiene asbesto calentando el material con energía de microondas, caracterizado porque comprende: - una cámara de precalentamiento que comprende al menos un quemador alimentado por un combustible líquido o gaseoso y configurado para calentar el material que contiene asbesto desmenuzado en la cámara de precalentamiento a una temperatura de 900°C a 1000°C; y un tambor con paredes interiores de cerámica, que tiene su entrada conectada con la salida de la cámara de precalentamiento, que comprende un radiador de microondas configurado para calentar el material que contiene asbesto dentro del tambor con la energía de microondas a una temperatura de 1000°C a 1200°C.

Preferiblemente, al menos un radiador tubular está ubicado dentro del tambor en paralelo al eje de rotación del tambor a lo largo de toda la longitud del tambor.

La salida de material del tambor está conectada con una cámara de enfriamiento preferiblemente por un tubo conectado a un ventilador configurado para generar una corriente de aire dentro del tubo.

La salida de gases de escape del tambor está conectada a través de un ciclón con una cámara vertical llena con elementos cerámicos absorbentes de microondas, al que se conectan radiadores de microondas y se configuran para calentar los elementos cerámicos a una temperatura de 1200°C a 1400°C.

Preferiblemente, la salida de gases de escape de la cámara vertical está conectada a un intercambiador de calor configurado para calentar el aire dirigido a la cámara de precalentamiento.

Preferiblemente, el sistema comprende además un ventilador de escape conectado a la salida del intercambiador de calor y configurado para generar una subpresión de 10hPa a 50hPa por debajo de la presión atmosférica dentro de la cámara de precalentamiento y el tambor.

Breve descripción de los dibujos

El objeto de la invención se muestra por medio de realizaciones de ejemplo en un dibujo, en el cual:

La figura 1 muestra un diagrama de flujo general de un método para la eliminación de desechos que contienen asbesto.

La figura 2 muestra un sistema para la eliminación de desechos que contienen asbesto.

Descripción detallada

La figura 1 muestra un diagrama de flujo general de un método para la eliminación de material de desecho que contiene asbesto, que puede realizarse por ejemplo por medio de un sistema como se muestra en la figura 2.

En la etapa 101, el material que contiene asbesto se desmenuza y se mezcla con aditivos. Después de desmenuzarse en una cámara 1, el material desmenuzado es transportado por un alimentador 2 de tornillo con una velocidad de alimentación ajustable, a una cámara 3 de tolva con un sistema para suministrar aditivos. Preferiblemente, los aditivos son usados para disminuir la temperatura de transformación de la estructura fibrosa en estructura amorfa. Por ejemplo, pueden ser agregadas sustancias alcalinas, tales como hidróxido de sodio (NaOH) o vidrio soluble para reducir la temperatura de fusión de la mezcla. Además, pueden ser agregados cascos de vidrio (preferiblemente granulado por debajo de 0,5cm) en la cantidad de 5% a 15% en peso para facilitar la vitrificación del material de salida.

A continuación, en la etapa 102, el material desmenuzado es introducido en una cámara 4 de precalentamiento, en donde el material es calentado con una corriente de gases calientes de un intercambiador de calor y adicionalmente con un quemador 5 alimentado con combustible gaseoso o líquido (por ejemplo, aceite), a la temperatura de al menos 900°C, preferiblemente hasta la temperatura en el rango de 900°C a 1000°C.

A continuación, en la etapa 103, el material calentado es ingresado en un tambor 6 giratorio sustancialmente horizontal con una capa interior de cerámica y una cubierta 7 metálica. Durante el tamboreo del material dentro del tambor 6, el material es calentado adicionalmente con energía de microondas desde un radiador 8 tubular ubicado dentro del tambor y que emite la energía de microondas a lo largo del tambor en la dirección del material que se mueve a lo largo del tambor. El radiador 8 tubular está ubicado sustancialmente a lo largo de toda la longitud del tambor, en paralelo a su eje de rotación. También puede ser utilizada una pluralidad de radiadores 8 tubulares. Preferiblemente, la energía de microondas es emitida con una frecuencia de 500MHz a 3GHz. Alternativamente, puede ser usado un tambor 6 sin la cubierta 7 metálica - entonces el radiador 8 de microondas puede estar ubicado fuera del tambor. La energía de microondas es transferida al radiador 8 desde uno o más generadores de microondas de alta potencia, por ejemplo, que tienen una potencia de 25kW a 100kW. El material dentro del tambor 6 es calentado a una temperatura de 1000°C a 1200°C. El tambor 6 debe estar ligeramente inclinado con respecto al eje horizontal, de tal manera que el material durante el tamboreo se desencaje de un extremo del tambor 6 al otro extremo, de tal manera que se procese dentro del tambor dentro del tiempo de 5 a 15 min. Este tiempo puede ser regulado ajustando el ángulo de inclinación del tambor 6 o/y la velocidad de rotación del tambor 6.

En la etapa 104 el material es vertido desde el tambor 6 a través de un embudo terminado con un tubo 10 vertical, a una cámara de enfriamiento que comprende un contenedor 12, en donde es aplicada una corriente fría de aire al tubo 10 por medio de un ventilador 11, que enfría la entrada de material al contenedor 12. Preferiblemente, el contenedor 12 también es enfriado, por ejemplo, llenando el contenedor 12 con agua fría. El enfriamiento rápido del material caliente provoca su vitrificación.

En la etapa 105, la corriente de aire caliente del tambor 6 y la corriente de aire de la cámara 12 de enfriamiento son dirigidas por un ciclón 13 caliente (que tiene aislamiento térmico externo) a un reactor que tiene una forma de una cámara 14 vertical llena con elementos cerámicos, absorbentes de microondas, que son calentados a una temperatura de 1000°C a 1400°C. Los elementos cerámicos pueden tener una forma de un toroide con un diámetro externo de 4 a 5cm y diámetro interno de 2 a 3 cm. En la cámara 14, las fibras de asbesto, que han sido arrastradas con la corriente de gas del tambor 6 y que no han sido capturadas en el ciclón 13, se adhieren a los elementos cerámicos calientes y se funden sobre los mismos. La energía de microondas para calentar los elementos cerámicos dentro de la cámara 14 es generada por un conjunto de generadores de microondas con radiadores 15.

En la etapa 106, los gases calientes que salen de la cámara 14 con elementos cerámicos calientes son dirigidos a un intercambiador 16 de calor cerámico, en donde los gases calientan el aire bombeado por un ventilador 18, y ese aire calentado es dirigido a la cámara 4 de precalentamiento.

El intercambiador 16 de calor está acoplado con un ventilador 17 de gases de escape que tiene una eficiencia y una relación de compresión que es capaz de generar en la etapa 107 una pequeña subpresión dentro de la instalación, preferiblemente en el rango de 10hPa a 50hPa por debajo de la presión atmosférica.

Debido a la aplicación del precalentamiento en la etapa 102 por medio del quemador o el conjunto de quemadores 5, el material que contiene asbesto es precalentado a una alta temperatura y por lo tanto en el tambor 6 es calentado con la energía de microondas. Permite reducir significativamente el consumo de potencia de microondas en el proceso de calentamiento de los desechos, y obtener fácilmente las muy altas temperaturas requeridas del proceso, incluso en el rango de 1200°C a 1300°C.

En la etapa 103, el material tamboreado dentro del tambor 6 es calentado con microondas. Debido al desplazamiento de este material en un campo intensivo de microondas, el material es calentado uniformemente durante 5 a 15 minutos, lo cual es requerido para la efectividad del proceso de transformación de estructura. Las ondas estacionarias no provocan una influencia negativa en el material desplazado.

La introducción de la energía de microondas en el reactor por medio de un radiador 8 tubular permite utilizar el tambor 6 hecho de metal con un relleno cerámico de las paredes dentro del tambor. Por el contrario, la introducción de la energía de microondas de acuerdo con las soluciones conocidas del estado de la técnica (a través de las paredes de tambor) provocó dificultades de construcción con respecto al mantenimiento de estabilidad y durabilidad de los elementos cerámicos del tambor 6 de grandes dimensiones. En la práctica, los sistemas de la técnica anterior limitaban las posibilidades de construir grandes reactores con tambores cerámicos que tuvieran una alta eficiencia requerida.

El sistema de purificación de gases de escape de la etapa 105 con el ciclón 13 caliente y la cámara 14 vertical llena con los elementos cerámicos calentados a una temperatura muy alta, preferiblemente por encima de 1200°C, permite capturar y fundir eficientemente las fibras de asbesto que son arrastradas con la corriente de gases de escape. Por lo tanto, la solución presentada permite eliminar por completo el peligro de emisión de las fibras de asbesto fuera de la instalación.

Las fibras de asbesto capturadas en el ciclón 13 pueden ser colocadas de nuevo en la cámara 1 y someterse al tratamiento térmico en las etapas 102-103.

La combinación del sistema de purificación de gases de escape de la cámara 14 vertical en la etapa 105 con el intercambiador de calor en la etapa 106, permite reutilizar una cantidad significativa de la energía térmica en la forma de la corriente de gases calientes introducida en el reactor y facilitar el proceso de calentar los desechos en la etapa 102. Por lo tanto, es aplicado un sistema de recuperación efectivo.

La pequeña subpresión de la etapa 107 generada dentro de la instalación, por el ventilador 17 de escape, elimina el riesgo de que las fibras sean emitidas fuera de la instalación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para la eliminación de material que contiene asbesto calentando el material que contiene asbesto con energía de microondas, siendo el método caracterizado por:

- mezclar (101) material que contiene asbesto desmenuzado con cascos de vidrio;

- calentar (102) el material que contiene asbesto desmenuzado en una cámara (4) de precalentamiento por medio de al menos un quemador (5) alimentado por combustible líquido o combustible gaseoso a una temperatura de 900°C a 1000°C; e

- ingresar el material que contiene asbesto calentado en un tambor (6) con paredes interiores de cerámica y calentar el material que contiene asbesto en el mismo con energía de microondas a una temperatura de 1000°C a 1200°C; - verter el material que contiene asbesto calentado dentro del tambor (6) a una cámara (12) de enfriamiento;

- dirigir una corriente de gases calientes desde el tambor (6) a través de un ciclón (13) a una cámara (14) vertical llena con elementos cerámicos absorbentes de microondas, en donde los elementos absorbentes de microondas son calentados por energía de microondas a una temperatura de 1200°C a 1400°C.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además mezclar (101) el material que contiene asbesto desmenuzado con aditivos alcalinos.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende calentar el material que contiene asbesto dentro del tambor (6) durante al menos 5 minutos.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende calentar el material que contiene asbesto dentro del tambor (6) por energía de microondas radiada con una frecuencia de 500MHz a 3GHz.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende además verter el material que contiene asbesto calentado dentro del tambor (6) a la cámara (12) de enfriamiento a través de un tubo (10) con una contracorriente de aire que fluye en el mismo.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde la cámara (12) de enfriamiento está al menos parcialmente llena con agua.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además dirigir una corriente de aire caliente desde la cámara (14) vertical a un intercambiador (16) de calor para calentar una corriente de aire dirigida a la cámara (4) de precalentamiento.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además generar dentro de la cámara (4) de precalentamiento y el tambor (6), una subpresión de 10hPa a 50hPa por debajo de la presión atmosférica, por medio de un ventilador (17) de escape conectado a una salida del intercambiador (16) de calor.

9. Un sistema para la eliminación de material que contiene asbesto calentando el material que contiene asbesto con energía de microondas, caracterizado porque comprende:

- una cámara (1) para desmenuzar el material que contiene asbesto;

- una cámara (3) de tolva que comprende un sistema para suministrar cascos de vidrio al material que contiene asbesto desmenuzado;

- una cámara (4) de precalentamiento que comprende al menos un quemador (5) alimentado por un combustible líquido o gaseoso y configurado para calentar el material que contiene asbesto desmenuzado en la cámara (4) de precalentamiento a una temperatura de 900°C a 1000°C;

- un tambor (6) con paredes interiores de cerámica, que tiene su entrada conectada con una salida de la cámara (4) de precalentamiento, que comprende un radiador (8) de microondas configurado para calentar el material que contiene asbesto dentro del tambor (6) con energía de microondas a una temperatura de 1000°C a 1200°C;

- una cámara (12) de enfriamiento que tiene su entrada conectada con una salida de material del tambor (6) para recibir el material que contiene asbesto calentado dentro del tambor (6);

- un ciclón (13) que tiene su entrada conectada con una salida de gases de escape del tambor (6) para recibir una corriente de gases de escape calientes del tambor (6) y conectado con una cámara (14) vertical llena con elementos cerámicos absorbentes de microondas, a los cuales se conectan radiadores (15) de microondas y se configuran para calentar los elementos cerámicos absorbentes de microondas a una temperatura de 1200°C a 1400°C.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en donde al menos un radiador (8) tubular está ubicado dentro del tambor (6) en paralelo a un eje de rotación del tambor (6) a lo largo de toda la longitud del tambor (6).

11. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en donde la salida de material del tambor (6) está conectada con una cámara (12) de enfriamiento por un tubo (10) conectado a un ventilador (11) configurado para generar una corriente de aire dentro del tubo (10).

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en donde una salida de gases de escape de la cámara (14) vertical está conectada a un intercambiador (16) de calor configurado para calentar aire dirigido a la cámara (4) de precalentamiento.

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además un ventilador (17) de escape conectado a una salida del intercambiador (16) de calor y configurado para generar una subpresión de 10hPa a 50hPa por debajo de la presión atmosférica dentro de la cámara (4) de precalentamiento y el tambor (6).