Tratamiento de baños de decapado

Recuperación de ácido clorhídrico en baños de decapado

Solución actual

Se trata de un método costoso y poco eficiente si lo comparamos con LIFE DIME. El tratamiento habitual de los baños agotados de decapado es la neutralización con sustancias alcalinas para promover la precipitación de hidróxidos metálicos, principalmente Fe y Zn.

 

Vertidos peligrosos

La principal preocupación relacionada con el tratamiento de estos residuos líquidos son los metales presentes en forma de sales solubles, que se generan durante los procesos de tratamiento de la superficie metálica, como el desengrase, el decapado, los baños de aleación o el lacado.

 

Solución alternativa

LIFE DIME trata los baños agotados de distintos procesos de tratamiento de superficies metálicas. LIFE DIME proporciona un proceso de bajo coste para recuperar HCl y sales de metales (Zn o Fe), a la vez que minimiza los lodos y el coste de su gestión.

 
 

Impacto medioambiental de los residuos líquidos generados en los baños agotados de decapado

Sus propiedades son altamente corrosivas y peligrosas para el medio ambiente y sus efectos sobre los ecosistemas a los que fuesen vertidos podrían ser de gran gravedad:

  • La hidrólisis de sales ferrosas a hidróxidos ferroso-férricos, insolubles en agua, da como resultado sedimentos ocre.
  • La reducción del oxígeno disuelto en el agua producida por la reacción anterior disminuye el poder regenerador de los ríos.
  • La proliferación de bacterias ferruginosas y depósitos ferríticos que afectan a la flora y la fauna.
  •  Las altas concentraciones de Fe impedirían que estas aguas se pudiesen utilizar para la producción de alimentos, o para su uso doméstico o industrial.

Naturaleza tóxica de ciertos aditivos utilizados en soluciones de tratamiento de superficies metálicas, tales como inhibidores de corrosión y tensioactivos con efectos nocivos para el medio ambiente.

  • Contenido de metales no ferrosos como Zn, Cu … en los baños de decapado / galvanizado.
  • Emisiones gaseosas (gas nitroso y HCl) durante el proceso.
  • Emisiones de líquidos debido a lavados posteriores.
  • Alta salinidad y carga orgánica de efluentes derivados del tratamiento fisicoquímico de baños agotados.

Para una producción de 7.570.000 toneladas / año de acero, se estima que se produce un volumen de 380.000 m3 / año de baños agotados (datos para Europa en 2017) y el lodo producido después de la neutralización se estima en 190.000 toneladas / año.

Generación de efluentes en el tratamiento de superficies metálicas

Los principales problemas ambientales derivados del tratamiento superficial de superficies metálicas se relacionan con el consumo de energía, agua y materias primas, los vertidos a las aguas superficiales y subterráneas, los desechos sólidos y las condiciones del entorno al cesar las actividades.

Las principales preocupaciones relacionadas con la contaminación del agua son los metales que se vierten como sales solubles, ya que se generan varios efluentes líquidos durante los procesos de tratamiento de la superficie del metal, como el desengrasado, el decapado ácido, los baños de aleación o el lacado.

La neutralización, además de ser económicamente costosa para las industrias del metal, es poco eficiente mediambientalmente debido a la alta salinidad que conserva el efluente después de ser tratado y a la generación de grandes cantidades de lodo que deben volver a tratarse mediante inertización antes de ser enviados al vertedero. Además, este procedimiento no permite la recuperación de ninguna materia prima o subproducto.

 

Generación de residuos en procesos de decapado

El decapado (descalcificación química) es el procedimiento químico más común para eliminar impurezas como manchas, contaminación inorgánica, óxido, óxido de superficie y otras impurezas de la superficie de los metales. El ácido clorhídrico (HCl) es el ácido decapante utilizado para realizar la reacción química.

El ácido se vuelve más diluido y menos efectivo con cada uso y, una vez que la concentración de HCl no es suficiente, no se puede seguir utilizando y se debe desechar. Cuando el ácido se ha diluido demasiado como para ser eficaz, el baño se ha de sustituir por uno nuevo con una nueva carga de HCI.

Aunque se pueden usar diferentes ácidos como ácido decapante, el HCl es el preferido para el proceso de decapado, ya que es el que permite una velocidad de limpieza más rápida a temperaturas normales en comparación con otros ácidos utilizados para el proceso de decapado.

El resultado final de este proceso de decapado es que todas las capas de impurezas se disuelven como iones en la solución ácida. Este proceso de decapado genera una gran cantidad de baños agotados que contienen las sales metálicas disueltas de hierro, cromo, cobre, níquel y zinc, así como ácido libre combinado y residual.

La naturaleza corrosiva de estos baños agotados se debe a la presencia de ácido y metales residuales y es por esto que se les considera residuos líquidos altamente tóxicos y peligrosos (ácidos de decapado: LER 11 01 05 *).

El decapado se usa ampliamente para la desincrustación y limpieza en varios procesos de fabricación de acero y también es un paso crucial en el proceso de galvanización. La galvanización es un proceso de protección contra la corrosión para acero, hierro o aluminio en el que el metal se recubre con zinc para evitar que se oxide.

El proceso de galvanización consiste en sumergir los componentes limpios de acero, hierro o aluminio (después de un proceso de decapado) en zinc fundido, cuya temperatura oscila los 450° C.

Una serie de capas de aleación de zinc y hierro se forman mediante una reacción metalúrgica entre el hierro y el zinc que crea una fuerte unión entre el acero y el revestimiento. Esta técnica requiere una gran cantidad de agua durante sus etapas, lo que genera grandes volúmenes de aguas residuales cargadas con sólidos suspendidos y metales nocivos para la salud y el medio ambiente (por cada tonelada de pieza galvanizada se producen 70 kg de baño agotado).

Por lo tanto, este tipo de baño agotado también se considera tóxico y peligroso debido al zinc que se agrega a la mezcla usada de decapado.

Una planta de LIFE DIME integra 3 tecnologías que han sido probadas con éxito en grandes y pequeñas escalas: extracción, cristalización y destilación por membrana.

Extracción

Para el proceso de extracción, se usa un agente orgánico para separar el Zn.

 

Cristalización

El Fe se recupera a través de la cristalización, que consiste en separar el Fe de la solución líquida que lo contiene, transfiriéndose a la fase sólida en forma de cristales.

 

Destilación

La destilación de membranas es un proceso de separación térmica, en el que solo las moléculas de vapor se transfieren a través de una membrana hidrofóbica microporosa (recuperación de HCl).

Extracción

Se utiliza una fase orgánica para eliminar el Zn del baño agotado.

La fase acuosa contendrá una alta concentración de ZnCl2 que la industria de galvanización reutilizará por completo (proceso de fundente).

No obstante, esta solución debe purgarse ocasionalmente produciendo una pequeña cantidad de lodo, que debe ser recolectadp por un administrador de desechos autorizado para reciclarlo mediante destilación.

El solvente reciclado se reutiliza con el proceso LIFE DIME.

 

Cristalización

Un proceso de cristalización genera sales de FeSO4, ya que estas se separan de la fracción líquida mediante un proceso especial de evaporación al vacío.

Estas sales se separan de la fase líquida con micras de bolsas de filtro de polipropileno.

El FeSO4 tiene un gran interés en sectores como la horticultura y la viticultura, por lo que se puede comercializar como fertilizantes.

 

Destilación

Un proceso de destilación de membranas produce un concentrado compuesto por agua, H2SO4 y FeSO4 que puede ser reutilizado por la solución LIFE DIME para su proceso de cristalización.

Sin embargo, el concentrado debe purgarse regularmente ya que acumulará compuestos no deseados (como sales metálicas) y el H2SO4 se diluirá cada vez más.

El lodo generado después de purgar el concentrado debe ser recolectado por un administrador de desechos autorizado.

Diagrama de proceso

Video del proceso

Resultados y beneficios

Una planta LIFE DIME permite la regeneración del 99% de HCl (tanto libres como combinados) y también del 99% de las sales metálicas (principalmente Fe y Zn) contenidas en los baños agotados, sin generar más efluentes líquidos (ZLD).

Sin embargo, es necesario realizar purgas ocasionales para garantizar el buen funcionamiento del proceso general. La cantidad de residuos derivados de tales purgas es el 1% del flujo total en forma de sales y disolventes extraños.

La integración de un sistema de cristalización con la tecnología de destilación de membranas para la destilación de HCl, que es una novedad mundial, aporta los siguientes beneficios al proceso de tratamiento general:

  • El material utilizado es película de PVDF
  • Completamente resistente a la corrosión y bajo coste en comparación con la superaleación
  • Sistema fácil de limpiar y compacto
  • Un sistema de múltiples efectos puede reducir 3 veces o más la energía térmica involucrada que una unidad de destilación simple