MXPA06006851A - Un metodo para el reciclado una masa de filtro de selenio agotado. - Google Patents

Abstract

Un proceso para el reciclamiento de una masa de filtro de selenio agotado que contiene un material inerte, enseguida a la captura del mercurio por una sustancia que contiene selenio y esta presente en la masa de filtro. La masa agotada se trata con una solucion de peroxido de hidrogeno para eliminar por lixiviacion el contenido de selenio en esencialmente toda la sustancia activa no agitada no agotada que esta presente en la masa para formar acido de selenio. El acido de selenio resultante es separado y aislado para su uso. La masa liberada de la solucion es tratada con agua regia para disolver esencialmente la totalidad del seleniuro de mercurio presente en la masa. La solucion de agua regia con su contenido de mercurio y selenio se separa de la masa y se aisla. De manera adecuada, despues de que ha sido lavada y secada, la masa liberada de la solucion de agua regia, la cual ahora solo contiene material del portador inerte, y tambien el acido de selenio previamente aislado, son transferidos a la produccion de nueva masa de filtro de selenio. Despues de una neutralizacion parcial de la solucion, el mercurio se precipita en una forma susceptible de ser desechada. Antes de eso, el selenio puede ser separado de manera selectiva y obtenido de la solucion de agua regia despues de que su valor de pH ha sido ajustado, y aislado como selenio elemental util para la produccion de nueva masa de filtro. El contenido de selenio reciclado y de material inerte contenido en el filtro puede ser utilizado de manera ventajosa para la produccion de nuevos filtros de selenio.

Description

UN MÉTODO PARA EL RECICLADO DE UNA MASA DE FILTRO DE SELENIO AGOTADO Campo de la Invención La invención se refiere a un proceso para el reciclamiento de una masa de filtro de selenio agotado que contiene un material inerte, enseguida a la captura del mercurio por una sustancia que contiene selenio y está presente en la masa de filtro. El selenio está presente en filtros de selenio agotados, tanto la masa de filtro activo no agotado, principalmente como selenio elemental, como en masa de filtro reaccionada como seleniuro de mercurio.

Antecedentes de la Invención. Los filtros de selenio están siendo utilizados para atrapar mercurio elemental gaseoso, normalmente en pequeñas cantidades, a partir de gases y contienen una masa de filtro que consiste en una sustancia activa de selenio elemental, sulfuro de selenio o algún otro compuesto activo de selenio que sea capaz de reaccionar con el mercurio elemental. La porción principal de la masa de filtro consiste en un portador de un material inerte, el cual puede consistir en sílice, óxido de aluminio, o un material cerámico. Dicho filtro, el cual ha estado en uso general para varios propósitos y durante aproximadamente 30 años, se describe en la patente de los Estados Unidos de América No. 3,786,619 la cual también muestra un método apropiado para la elaboración del filtro. En el uso del filtro, la sustancia activa es consumida gradualmente, formado seleniuro de mercurio, y después de funcionar durante un periodo de tiempo el desempeño del fíltro se reducirá tanto que su capacidad de atrapar el mercurio y llevar a cabo la limpieza ya no será adecuada. La masa de filtro es entonces reemplazada con una masa de filtro nueva y la masa de filtro gastado debe ser eliminada de una manera adecuada. Dicha eliminación es costosa en si misma y también requiere del pago de derechos por la eliminación de basura. Además, la eliminación frecuentemente causa problemas por otras diversas razones, esto es, desde el punto de vista ambiental, y tanto el material portador como la sustancia activa son de un valor considerable. Como se indicó inicialmente, la masa de filtro usado contiene algo de sustancia activa que contiene selenio no agotado, mientras que el resto del contenido de selenio de la sustancia activa ha reaccionado con el mercurio para formar seleniuro de mercurio, el cual es un compuesto muy estable. Típicamente, la masa de filtro agotado puede contener de 1 a 5% en peso de mercurio y puede contener todavía de 3 a 5% en peso de selenio elemental no agotado. Siendo esto así, es altamente deseable un método de reprocesamiento para reciclar la sustancia activa y/o el material portador. También es deseable el poder separar el mercurio contenido en la masa de filtro del portador inerte de manera que la cantidad de material que tiene que ser desechado sea tan pequeña como sea posible; esto es, para reducir los costos por la eliminación de los desechos. Anteriormente, se habían propuesto métodos para el procesamiento de desechos que contienen mercurio a temperaturas relativamente altas y én la presencia de selenio para eliminar el mercurio de los desechos en forma de seleniuros gaseosos. En dicho método, principalmente desarrollado para baterías usadas de tipo botón, el cual se describe en el documento de patente europea EP 0655794, las baterías son tratadas en un horno rotatorio a aproximadamente 800 °C en la presencia de selenio para evaporar el mercurio en la forma de seleniuro, haciendo de esta manera que las baterías no sean dañinas. Tales métodos de la técnica anterior para la destrucción de materiales que contienen mercurio no son útiles o aún viables para el procesamiento de masas de filtro de selenio agotado, particularmente si las masas de fíltro van a ser recicladas, debido a que la captura del mercurio que existe como mercurio elemental, Hg°, y como seleniuro, HgSe, será problemática. También es un problema la separación del selenio para el reciclamiento.

Objetivo y Compendio de la Invención El objetivo de la invención consiste en proveer un proceso mediante el cual masas de filtro de selenio agotado pueden ser reprocesadas, en una forma que es aceptable tanto económicamente como desde el punto de vista ambiental, para el reciclamiento tanto del selenio como de la masa de filtro. Con dicho proceso, una masa de filtro de selenio agotado puede ser limpiada y reutilizada, mientras que el mercurio capturado y contenido en la masa de filtro puede ser separado y eliminado en una forma estable y adecuada.

Con ese fm, la masa de filtro es tratada en las etapas que se establecen en las reivindicaciones que se acompañan. En el curso del proceso de reciclamiento la masa del filtro de selenio usado y agotado se trata primero con una solución de peróxido de hidrogeno, teniendo de manera adecuada una concentración de aproximadamente 50%, para eliminar por lixiviación esencialmente la totalidad de la sustancia activa no gastada que se encuentra en la masa de fíltro para formar ácido de selenio. El ácido de selenio resultante es posteriormente separado y aislado. Entonces, este ácido de selenio es transferido de manera ventajosa a una instalación para la producción de nueva masa de filtro de selenio. La masa de filtro que ha sido liberada de la solución es posteriormente tratada con agua regia, preferiblemente a una temperatura elevada, para disolver esencialmente la totalidad del seleniuro de mercurio contenido en la masa. La masa de filtro remanente la cual está formada principalmente por el portador inerte, permanece esencialmente sin disolver. La solución de agua regia con el contenido de mercurio disuelto en ésta y el selenio procedente del seleniuro de mercurio disuelto son separados de la masa de fíltro y aislados. De manera adecuada, la solución de agua regia se calienta y se somete a aireación para evaporar cualquier exceso de agua regia. Si se desea reciclar el selenio de la solución, se introduce SO2 dentro de la solución después de una neutralización parcial mediante un ajuste adecuado del pH, resultando en la precipitación del selenio como selenio elemental, Se(s), que puede ser utilizado para producir ácido de selenio para utilizarse, si se desea, en la producción de fíltro nuevo. Después de una neutralización parcial adicional de la solución, el mercurio puede ser precipitado en la forma de algo de compuesto pobremente soluble distinto al seleniuro, tal como sulfuro. De esta manera, la solución puede ser reprocesada para el reciclamiento del selenio que ésta contiene, y el contenido de mercurio también puede ser obtenido en una forma que es apropiada para su desecho en una manera que es ambientalmente segura. Dicho reprocesamiento no siempre es posible o deseable, sin embargo, y, después de la neutralización, el mercurio y el selenio contenidos en la solución serán entonces precipitados como HgSe, de manera que se tiene cuidado con el mercurio para su eliminación en esa forma que es muy estable. Como se indicó, se prefiere, sin embargo obtener el selenio para su reutilización y la eliminación del mercurio en una forma diferente y estable, tal como el sulfuro.

Estando ahora esencialmente libre de la solución de agua regia y conteniendo únicamente material inerte, la masa de filtro es lavada y secada y posteriormente, como en el ácido de selenio previamente separado, enviada a la producción de nueva masa de filtro de selenio.

Breve Descripción de los Dibujos. La Fig. 1 es un diagrama de flujo de un proceso de acuerdo con la presente invención Descripción Detallada de la Modalidad Preferida. La invención se describirá ahora como una modalidad preferida y que se ilustra en la Fig. 1, la cual es un diagrama de flujo de un proceso de acuerdo con la presente invención. La masa de fíltro de selenio es alimentada primero a un tanque para una "Lixiviación 1", en la que la masa de filtro es lixiviada con aproximadamente 50% de peróxido de hidrogeno, H2O2, para eliminar por lixiviación el selenio, esto es, el contenido de selenio no agotado, no ligado a mercurio, de la masa de filtro activo. Esta lixiviación, la cual puede ser llevada a cabo en varias etapas, resulta en la formación de ácido de selenio, H2SeO , el cual puede ser utilizado como un material de arranque en la producción de una masa de filtro de selenio como se describió en la patente de los Estados Unidos de América No.3,786,619 anteriormente mencionada. Una solución que contiene ácido de selenio se obtiene de esta manera y se envía a una unidad de purificación y filtrado desde la cual ácido de selenio puro es transferido adicionalmente a una instalación para la producción de masas de filtro de selenio. El residuo de la lixiviación procedente de la "Lixiviación 1", esto es, la masa de filtro remanente con su contenido de seleniuro de mercurio, es entonces sometida a otra etapa de lixiviación en la "Lixiviación 2". En esta lixiviación, la cual se lleva a cabo con agua regia, esto es, ácido nítrico concentrado mezclado con una cantidad triple de ácido clorhídrico, el seleniuro de mercurio sólido será disuelto mientras forma una solución que contiene selenio y mercurio en forma iónica. Opcionalmente, el tanque de lixiviación puede ser calentado de manera que la lixiviación tenga lugar a una temperatura elevada. La lixiviación se lleva a cabo hasta que la totalidad o cuando menos casi la totalidad del contenido de seleniuro de mercurio haya sido disuelto. La solución con su contenido disuelto de mercurio y selenio se separa del residuo lixiviado, el cual está esencialmente formado por el portador inerte de la masa. El residuo de lixiviación es extraído y lavado con agua y secado de manera que se obtiene un material crudo y adecuado de portador para la producción de masa de fíltro, después de lo cual es enviado a una instalación para dicha producción. La solución de agua regia procedente de la "Lixiviación 2" es calentada y soplada con aire para retirar el exceso de agua regia, con lo cual la solución es parcialmente neutralizada en dos etapas de manera que el selenio pueda ser precipitado primeramente con SO2 mientras que se forma Se(s), con lo cual el precipitado del selenio elemental se separa de la solución. Utilizando sulfuro de sodio o un sulfuro diferente, el selenio es posteriormente precipitado como HgS el cual puede ser separado y retirado para su eliminación. Después de una purificación apropiada, el precipitado del selenio elemental, Se(s), procedente de la etapa de neutralización puede ser llevado a la instalación para la producción de filtro. La actividad inventiva de la invención se aclarará ahora desde un punto de vista ambiental y económico. Puede estimarse que la masa de filtro agotado contiene cuando más 125 kg. de mercurio por metro cúbico. Cuando se transforma a HgS de una densidad de 8100 kg/m3, se obtiene un volumen de aproximadamente 18 litros de residuo de grano fino. Aun si pequeñas cantidades de otras sustancias acompañaran el precipitado el volumen no excedería los 50 litros. Esto es, el volumen del desecho que contiene mercurio que va a ser eliminado será únicamente de aproximadamente de 5% del volumen original. De esta manera, la necesidad de eliminación se reduce a una vigésima parte cuando los filtros de selenio agotados son reprocesados de conformidad con la invención. Si el selenio de los seleniuros de mercurio formados se recicla no existirán básicamente desechos de selenio ni pérdidas asociadas. La reducción de costos obtenida por el proceso de acuerdo con la invención es importante. Una conversión directa basada sobre el volumen resultaría de esta manera en una reducción de los costos de eliminación en un monto tal como el 95%. La reutilización de la masa limpia del portador también significa una gran reducción de costos.

Ejemplo En pruebas preliminares, la lixiviación de la masa de filtro se llevó a cabo con un contenido inicial de Hg de 2.72% y un contenido de Se inicial de 5.5%. La Lixiviación 1 utilizando peróxido de hidrogeno resultó en la eliminación por lixiviación de un total de 72% del selenio contenido en la masa de filtro. En una siguiente Lixiviación 2 utilizando agua regia, 99% del contenido de mercurio y también 25% del contenido original del selenio pudieron ser eliminados por lixiviación. La solución fue neutralizada, y el selenio y el mercurio fueron precipitados como sulfuros. Después de la precipitación la solución contenía <0.001% del contenido original del mercurio y 2.5% del contenido original de selenio después del lavado de la masa lixiviada la masa contenía únicamente 0.2% de Hg del contenido original correspondiendo a un contenido de mercurio en la masa totalmente lixiviada de aproximadamente 0.005%. Estas pruebas mostraron de esta manera que es posible de manera selectiva eliminar por lixiviación el selenio el cual puede ser posteriormente regresado a la producción de masas de filtro de selenio. También se ha encontrado que la eliminación por lixiviación del mercurio es efectiva, y el proceso de acuerdo con la invención ha reducido el volumen que va a ser desechado como sulfuro de mercurio a aproximadamente a una vigésima parte del volumen original.

Claims (5)

1. Reivindicaciones 1. Un proceso para el reciclamiento de una masa de filtro de selenio agotado que contiene un material inerte, enseguida a la captura del mercurio por una sustancia que contiene selenio y está presente en la masa de filtro, caracterizado en que la masa se trata con una solución de peróxido de hidrogeno para eliminar por lixiviación el contenido de selenio en esencialmente toda la sustancia activa no agotada que está presente en la masa para formar ácido de selenio, en que el ácido de selenio resultante es separado y aislado para su uso, en que la masa liberada de la solución es tratada con agua regia para disolver esencialmente la totalidad del seleniuro de mercurio presente en ésta, en que la solución de agua regia con su contenido de mercurio y selenio se separa de la masa y se aisla y en que el mercurio contenido en la solución se precipita y aisla en una forma susceptible de ser desechada.
2. 2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el selenio es separado de manera selectiva y se obtiene a partir de la solución de agua regia después del ajuste del valor de su pH y se aisla después de su precipitación como selenio elemental adecuado para la producción de nueva masa de filtro.
3. 3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que el tratamiento con agua regia se lleva a cabo a una temperatura elevada.
4. 4. Un proceso de conformidad con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que la masa que es liberada de la solución de agua regia y que únicamente contiene material portador inerte es transferida a la producción de nueva masa de filtro de selenio después de que ésta ha sido lavada y secada.
5. 5. Un proceso de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que el ácido de selenio formado durante la lixiviación con peróxido de hidrógeno es transferido a la producción de nueva masa de filtro de selenio.