PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN LA INDUSTRIA DE ESMALTES. PROBLEMAS Y SOLUCIONES. RESIDUOS PRODUCIDOS EN LAS ESMALTERIAS. TRATAMIENTO Y ELIMINACIÓN.

WERNER JOSEPH BAYER

RESUMEN Se expone la problemática de la formación de residuos en las esmalterías a lo largo de las distintas etapas del proceso de esmaltado, y se describen diferentes sistemas de separación y recuperación del es­malte, tales como los de sedimentación y recuperación del esmalte, tales como los de sedimentación y filtración. A continuación se describen los aspectos legales de la eliminación de residuos industriales y se resumen esquemáticamente los métodos de estudio y control de los mismos.

SUMMARY The problematic of residue formation in enamelling plants is presented through the different stages of the enamelling process. A description is made of different systèmes for the separation and recupera­tion of the enamel, including sedimentation and filtering. This is followed by a description-of the legal aspects of elimination of industrial residues and schematic summary of the methods for their study and control.

RESUME On expose la problématique de la formation de restes aux émailleries, au cours des différentes éta­pes du procès de remaillé et on décrit les différentes méthodes de séparation et de récupération de l'émail, tels que celles de sedimentación et de filtration. Ensuite on décrit les aspects légals de Télimi-nation de restes industriels et on résume schématiquement les méthodes d'étude et controle de ceux-ci.

ZUSAMMENFASSUNG Es wird über die Problematik des Anfalls von Rückständen in Emaillierbetrieben während der ein­zelnen Phasen des Emaillierprozesses berichtet; in diesem Zusammenhang werden verschiedene Ver­fahren der Email abscheidung und Wiederaufbereitung z.B. mittels Sedimentierung bzw. Filterung beschrieben. Im Anschluss wird auf die gesetzlichen Aspekte der Abscheidung von Industrierückstän­den eingegangen, schematisch werden die einschlägigen Untersuchungs- und Kontrollmethoden zusam-mengefasst.

INTRODUCCIÓN

En los procesos de producción se originan a veces sub­productos, cuyo valor, en la forma en que se presentan, es bajo o su tratamiento no resulta rentable.

Puesto que del tratamiento inadecuado o de la acumula­ción de estos desechos pueden derivarse daños ambientales, especialmente para las aguas, se han promulgado disposicio­nes legales referidas a la eliminación de residuos. La ley de 7 de junio de 1972 (ley sobre eliminación de residuos AbfG) en su nueva versión de 5 de enero de 1977 que inclu­ye las disposiciones prácticas sobre:

— verificación de residuos. — eliminación de residuos. — transporte de residuos.

regula federalmente la recogida, el transporte y la deposi­ción de residuos.

En la figura 1 se indican resumidamente los principales puntos de esta ley.

RESIDUOS PRODUCIDOS EN UNA ESMALTERIA

También en las esmalterias se forman, a lo largo de las distintas etapas del proceso, subproductos sólidos, liquidos

y gasesosos, que en el esquema de la figura 2 se representan como residuos, aguas residuales o emisiones.

El tratamiento de residuos sólidos y su preparación antes de su almacenamiento en depósitos, asi como las posibilida­des de una utilización comercial ulterior se exponen a conti­nuación.

RESIDUOS PRODUCIDOS DURANTE LA MOLIENDA

Al limpiar los molinos de bolas se producen suspensiones acuosas que, de acuerdo con las correspondientes prescrip-cines de molienda, contienen fritas moHdas, materias arci­llosas, sustancias inertes y colorantes.

Con objeto de evitar la obstrucción de los conductos de desagüe, los componentes sólidos de las aguas de lavado se dejan sedimentar en fosos de decantación antes de condu­cirlos a través del sistema de canalización. La velocidad de sedimentación de estos materiales sólidos es proporcional al tamaño de partículas y a su densidad. El volumen de los fosos de decantación debe preverse de suficiente tamaño pa­ra separar también las partículas finas de los colorantes o para poder reducir la velocidad de flujo. El vertido, incluso de cantidades muy pequeñas de colorante, en corrientes de agua vecinas, no está permitido según las leyes y disposicio­nes sobre aguas actualmente vigentes.

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LEY SOBRE ELIMINACIÓN DE RESIDUOS

PROBLEMA

¿Que son residuos?

¿Quien tiene que encargarse de la elinrtinacíon de los residuos?

¿Como tienen que eliminarse los residuos ?

Construcción y mantenimiento de instalaciones para la e l i ­minación de residuos.

¿Como se controla la el imi­nación de residuos ?

REFERENCIA

Articulo 1 de la ley

Articulo 3de la ley

De acuerdo con las leyes funda­mentales (articulo 2) de protec­ción del medio ambiente deben verterse en instalaciones auto­rizadas

Articules 5-10 y 20-30 de la ley

Es obligatorio el uso de seña-, les y anuncios indicadores; -controles oficiales (articulo 11 ); disposiciones sobre expedición y transporte de residuos (art i­cules 12 y 13 de lo ley)

Fig. 1

Reciclajfl < -

VAPOR DE AGUA NIEBLAS

ACIDAS

POLVO DE ESMALTE

1 TRATAMIEN­TO PRELI-IMINAR.

Desengrasado| Decapado Neutralización I Niquelado Enjuagado

MOLIENDA

Barbotina de| esmalte Frita Colorantes Aditivos

Oxido de hierro lodos del d e -senarasadopro-ducfos de neu-

d tralízaclon.

1

POLVO DE PRODUCTOS DE ^^^ESMALTE COMBUSTION VAPOR DE AGIÄ VAPOR DE AGUA

FLUORUROS

APLICACIÓN DEL ESMAbl TE.

JBarbotina de jesmalte Inmersión, bañado, proyección ESTA, ETE Esmalte en polvo PUESTA

T"

SECADO

Bizcocho de esmalte

COCCIÓN

Esmaltado ICombustibles

^ 5 ^^ Residuos de S I Residuos de o»¿ esmalte ^ '

<> - ^ Reciclaje

Fig. 2

La recuperación de las partículas de esmalte separadas es difícil y raramente puede practicarse. Sobre todo en las es-malterías que empleen una elevada proporción de coloran­tes o que cambien frecuentemente de fritas no es posible realizar un reciclaje. En el caso de cargas homogéneas de es­malte, como por ejemplo cuando se efectúen únicamente esmaltados de base o esmaltados en blanco, se podría proce­der a la recuperación del esmalte a partir de las aguas de la­vado del molino. Para ello es necesario que las fritas se tra­ten separadamente, que se eviten las impurezas y que los tiempos de almacenamiento de los materiales decantados susceptibles de envejecimiento sean pequeños.

En algunos casos se pueden aprovechar concentrados só­lidos procedentes del molino como materia prima para la fa­bricación de ladrillos. Para ello se utilizan los residuos de esmalte como aditivos de la materia prima que constituye la masa y también como componente del esmalte para engo-bes. La condición que se requiere para esta segunda aplica­ción es que la composición de los residuos del esmalte sea

relativamente constante. Estos residuos apenas podrían proporcionar un ingreso

apreciable por parte de lass ladrillerías. Su aprovecharniento ' comercial radica en el ahorro de costes que produce su acu-ñiulación.

Un interesante sistema de recuperación de suspensiones diluidas de esmaltes, desarrollado por la General Electric en Estados Unidos,fué presentado por Donald P.ToUy en 1970 en el PE I-Forum. El grupo consta de cuatro grandes depósi­tos de 100 X 120 cm. colocados uno encima de otro, de tal modo que el líquido pueda rebosar sobre el recipiente exis­tente debajo de cada uno. Las partículas de esmalte sedi­mentadas en estos depósitos se vacían, mediante horquillas estibadoras, directamente en un molino, donde después de incorporarle los elementos de molienda, se molturan hasta formar una barbotina. Esta "barbotina de residuos" se em­plea para el preesmaltado de accesorios para frigoríficos. Por este método puede conseguirse un 14^/o de ahorro en el esmaltado.

RESIDUOS PROCEDENTES DE LAS BSÍSTALACIGNES DE TRATAMIENTO PRELIMINAR.

La evacuación de los líquidos de tratamiento previo usa­dos, procedentes de los baños de desengrasado, decapado, neutralización y niquelado constituía antes un problema de eliminación de aguas residuales. Actualmente sin embargo está prescrito obligatoriamente efectuar una neutralización de estas aguas antes de su entrada en los cauces de desagüe, así como limitar la cantidad de materia en suspensión. Por ello es necesario separar las sustancias sólidas que precipi­tan durante la neutralización y almacenarlas en una forma adecuada no muy costosa. La composición de los productos precipitados depende principalmente de la carga de produc­tos químicos y de los neutralizantes empleados.

En el cuadro siguiente (fíg. 3) se indican las sustancias sóHdas que se producen en una típica instalación de prepa­ración cuando se emplea hidróxido calcico (lechada de cal) como agente de neutralización.

La separación de estos productos de precipitación del lí­quido puede conseguirse de diferentes maneras.

ETAPA DEL TRATA­MIENTO PRELIMINAR

PRODUCTOS QUÍMICOS

PRODUCTOS DE NEUTRALIZACIÓN

DESENGRASADO.

DECAPADO

NIQUELADO

SILICATOS Y FOSFA­TOS ALCALINOS.

ACIDO SULFÚRICO

SULFATO DE NÍQUEL

SILICATO CALCICO, FOSFATO CALCICO. SALES CALCICAS DE ÁCIDOS GRASOS.

CaS04.2H20, Fe(0H)3 HI DRAT

Fe{0H)3 HIDRAT., N I (0H)2 .

Fig. 3

DEPOSITO DE SEDIMENTACIÓN

La separación de la sustancia sólida se efectúa de un mo­do relativamente sencillo empleando un depósito de decan­tación provisto del correspondiente rebosadero para la sali­da del líquido claro. Una sencilla solución se muestra en el esquema de la figura 4.

Mediante la adición de floculantes puede elevarse la velo-cida de sedimentación por aglomeración de las partículas sólidas finas. Los floculantes son casi siempre sustancias ma-cromoleculares activas frente a los aniones o a los cationes, que actúan a bajas concentraciones. Su elección y su con-

100

ALIMENTACIÓN

Fjg.4.-

PURGADO DEL LODO

RECIPIENTE DE DECANTACIÓN CON CORRIENTE DE AGUA ASCENDENTE

centración óptima deben establecerse a partir de ensayos previos.

Los depósitos de sedimentación deben dimensionarse de tal manera que también durante la purga de los baños de preparación la velocidad de sedimentación de las partículas sólidas sea mayor que la velocidad de la corriente del líqui­do. Los lodos depositados en el fondo de la pieza cónica in­ferior pueden ser succionados por el carro aspirador de lo­dos o continuar concentrándose mediante un grupo de fil­tros. La inversión que exigen las instalaciones de sedimenta­ción depende principalmente del tamaño de las piletas de decantación. Los costes de explotación y de mantenimiento son relativamente bajos.

SEPARADOR DE LODOS Otra posibilidad de separación de la fase sólida y líquida

consiste en el empleo de un separador de sólidos. En la figu­ra 5 se representa una de las muchas variantes de construc­ción. El funcionamiento de estos grupos es difícil de apre­ciar. El agua turbia se hace llegar a través de un dispositivo de distribución. En la parte interior del embudo tiene lugar una primera clarificación separándose las partículas más fá­cilmente sedimentables. En la parte exterior se separan des­pués, por efecto de la velocidad de flujo cada vez más lenta, las partículas más finas.

ALIMENTACIÓN

VACIADO RETORNO DEL MATERIAL

AGUA CLARA

PURGADO DE LODO

Fig. 6 . - DEPURADOR OBLICUO

FILTRACIÓN Los costes de transporte de lodos acuosos son considera­

bles cuando los depósitos se hallan alejados. En los últimos tiempos resulta cada vez más frecuente exigir la entrega de los lodos en forma desecada y compacta.

En estos casos es necesario filtrar los lodos. Para ello re­sultan adecuados, por ejemplo, los filtros prensa y los filtros centrífugos.

Respecto a cuáles de estos equipos de filtrado son más ventajosos, depende de la cantidad y de la abundancia de la sustancia sólida. Los filtros prensa son, desde el punto de vista de su adquisición y mantenimiento , más baratos que los filtros centrífugos. Por el contrario los gastos de manejo en los filtros prensa son relativamente elevados.

PRENSAS MÓVILES

Últimamente ofrece una empresa la posibilidad de efec­tuar la desecación de lodos mediante instalaciones portáti­les. En caso necesario pueden desecarse in situ las suspen­siones empleando filtros prensa de cámara desplazarles. Como prestación adicional se ofrece el sistema de transpor­te de la torta del filtrado y su almacenamiento reglamenta­rio con todas las formalidades necesarias.

Entre las ventajas de esta técnica móvil de prensado de lodos hay que destacar la eliminación de los costes de inver­sión y de funcionamiento que presentan las instalaciones fi­jas.

Las esmalterías que tengan una producción discontinua de residuos y en cantidad variable deberían ensayar este sis­tema.

Fig. 5.-COLECTOR DE MATERIAL (SISTEMA KROPP)

DECANTADOR OBLICUO Los decantadores oblicuos funcionan según el mismo

principio (fig. 6). También en este caso hay que ajustar entre si las veloci­

dades de flujo y de sedimentación, de tal manera que las aguas de rebosamiento resulten claras.

Este tipo de equipos de desenlodado tienen la ventaja de que los concentrados de sustancia sóHda pueden descargar­se también durante el funcionamiento. El espacio que re­quieren estos equipos es pequeño, y su manejo y manteni­miento son sencillos.

RESIDUOS PRODUCIDOS DURANTE LA APLICACIÓN DEL ESMALTE

Al aplicar el esmalte en forma de barbotina o de polvo se producen, según el método de deposición empleado, canti­dades variables deresíduos, en los que la proporción de es­maltes depende principalmente del propio procedimiento de aplicación, de la forma de las piezas y de las propiedades del esmalte.

Incluso en el sistema preferentemente empleado en la ac­tualidad, de aplicación de barbotinas mediante pistolas de proyección con aire comprimido, no pueden evitarse resi­duos de la pulverización y del polvo del esmalte.

La recuperación de estos residuos se ha perfeccionado en

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los últimos años, como consecuencia de los crecientes cos­tes de material y por la limitación legal de la cantidad de polvo emisible a la atmósfera. El reciclaje de los restos pas­tosos de esmalte en cabinas cerradas es relativamente senci­llo, ya que las gotitas de barbotina se depositan en cabinas colectoras de donde pueden recogerse a mano o evacuarse de manera continua, por medio de una cinta transportado­ra. En este caso es importante que el tratamiento y la prepa­ración de los esmaltes de distinta clase se realice por separa­do.

En las esmalterías donde se emplee una elevada propor­ción de colorantes de distinta tonalidad y donde tengan lu­gar frecuentes cambios de fritas, la inversión que requiere la recuperación de los residuos de esmalte resulta a menudo antieconómica y puede perturbar el ritmo de trabajo. En ta­les casos generalmente resulta preferible almacenar en depó­sitos los restos de esmalte junto con los residuos de molien­da.

Los restos procedentes de la aplicación por proyección se suelen incorporar a la molienda de la barbotina. Con el fin de evitar defectos en el esmaltado se recomienda elimi­nar por tamizado las impurezas sólidas. Para excluir la posi­bilidad de que se produzca una molturación excesiva de la barbotina es aconsejable no añadir los residuos de esmalte hasta una hora antes de que finalice la molienda. Su propor­ción no debe exceder del 20^/o con respecto al esmalte re­cién preparado.

En algunas ocasiones las prescripciones oficiales exigen la eliminación del polvo fino en las instalaciones de pulveriza­ción. El desembolso que requiere el uso de cortinas de agua, instalaciones de lavado o turbinas de riego no es desprecia­ble. Cuando se realice una separación y recuperación de las partículas finas de esmalte por este procedimiento, su adi­ción ál molino no debe superar el 5^/o para evitar el riesgo de mateado.

Con las nuevas técnicas de los procedimientos de esmal­tado por electroinmersión (ETE) y de deposición electrostá­tica de esmalte en polvo (Pu Esta) se han desarrollado insta­laciones de recuperación especiales, en las que el esmalte puede aprovecharse casi en su totalidad. Los problemas de residuos en estas técnicas de aplicación están ampliamente resueltos.

ELIMINACIÓN DE LOS RESIDUOS EN LAS ESMALTERÍAS

El artículo 3 de la ley sobre eliminación de residuos dife­rencia dos tipos: — Residuos normales, entre los que se incluyen los desper­dicios domésticos y otros residuos inofensivos. Estos deben ser eliminados obHgatoriamente por las corporaciones regla­mentarias de las comunidades. — Residuos especiales. Las comunidades se hallan eximidas por autorización oficial, de la obligación de eliminar aque­llos residuos que según su naturaleza y cantidad no corres­pondan a los domésticos. Tales residuos tienen que ser eli­minados por cuenta de su propietario o por un tercero y só­lo pueden acumularse y ser sometidos a tratamiento en los lugares habilitados para ello.

Básicamente el articulo 3 de esta ley excluye el vertido de los residuos industriales sobre depósitos comunales. Puesto que los lodos de esmaltes no se incluyen entre los re­siduos que causan perjuicio al medio ambiente, en el senti­do de la disposición que regula la denominación de residuos según el artículo 2, párrafo 2 de la ley de 24 de mayo de 1977, debe tenderse , por razones de economía de transpor­te y de ahorro de tasas, a conseguir el almacenamiento de los residuos de esmaltes en los depósitos destinados a los

desperdicios domésticos. Esta autorización depende de dos condiciones:

1. La cantidad de residuos no debe sobrecargar excesiva­mente la capacidad del depósito. Si los depósitos son peque­ños, las comunidades, dan prioridad a los residuos domésti­cos, a cuya recogida se hallan obligados. 2. El tipo de residuos que se acumula en los depósitos no debe constituir ningún peligro para el medio ambiente y debe ajustarse en cada caso a las disposiciones legales sobre estos depósitos.

Sobre los tipos de materiales de. desecho que pueden ser admisibles en los depósitos de residuos urbanos decide el explotador de la instalación de recogida, de acuerdo con las autoridades correspondiente. Por este razón no es fácil esta­blecer una disposición general sobre qué lodos pueden con­siderarse acumulados en depósitos especiales de residuos. Es urgente que a través de una mediación oficial como inter­vención arbitral, se disponga de datos sobre el grado de evo­lución de los lodos que vayan a ser almacenados, preoferen-tenemente en lo que se refiere al contenido de metales pesa­dos.

ESTUDIO DE LOS LODOS El estudio del agua, de las aguas de vertido y de los lodos

se realiza en la actualidad por procedimientos físicos, quí­micos y bacteriológicos de forma unificada de acuerdo con la "Métodos unificado alemán para el estudio del agua, aguas de vertido y lodos" (editorial Chemie Weinheim).

Dentro del grupo S se indican procedimientos generales válidos para el estudio de losdos y materiales sóHdos de desecho.

Junta a las especificaciones sobre: — toma de muestras (SI) — determinación del contenido de agua y del residuo seco

(S2) — determinación de la pérdida al fuego y del residuo del

calcinación (S3). — determinación de la concentración de iones hidrógeno/

valor de pH (S5). desempeña un importante papel para dictaminar sobre el comportamiento de los residuos en los lugares de su acu­mulación. — la determinación de sus posibilidades de elución con

agua. Mediante este procedimiento deben determinarse en los

materiales que vayan a ser acumulados los componentes que son solubles bajo condiciones determinadas. Su determina­ción debe suministrar información sobre los riesgos y perjui­cios que puedan producirse en las aguas, en el caso de que las sustancias investigadas se hallaran almacenadas de tal forma que pudieran entrar en contacto con el agua.

Para llevar a cabo el estudio deben tomarse residuos de los filtrados o concentrados de lodos y someterse a diges­tión a temperatura ambiente con agua desionizada. Después de 24 horas se determinana en la fase clara resultante o en el filtrado la concentración de las sustancias disueltas, em­pleando para ello los procedimientos de análisis de aguas.

En el estudio de los residuos producidos en las esmlate-rias puede servir como indicación útil el que la concentra­ción de las sustancias eluibles resulte menor después de va­rias eluciones.

Para determinar el comportamiento bajo la influencia de ácidos o de álcalis está también permitido, además de la elución con agua, el empleo de agua carbónica, ácido clorhí­drico 0,1N y lejía de sosa 0,1N.

Todavía no existe experiencia sobre la correlación entre la eluibilidad de los residuos procedentes de las esmlaterias.

102

cuando se tratan con agua y con HCl O,IN. Para dictaminar acerca de estos residuos ha resultado efi­

caz poner a disposición de las autoridades correspondientes las siguientes indicaciones:

Resultado del estudio

1. Aspecto externo 1.1. Olor 1.2. Contenido de agua 1.3. Residuo seco

Ejemplo

suspensión arenosa fina, marrón grisácea, inespecífico, ligeramente maloliente. 34,30/0 65,70/0

2.1. Valor del pH 8,2 2.2. Residuo salino 2,7 g/1

. Eluibilidad del lodo según DEV pág. 4. Se toman 100 g de la torta del filtrado y se digieren en 1000 mi de agua desioniza­da a la temperatura ambiente durante 24 II .

3.1. Conductividad eléctrica. 0,94 ms 3.2. Aniones

— cloruros trazas — sulfatos 106mg/l — fosfatos no se aprecian

3.3. Cationes — calcio 76 mg/1 — hierro trazas - metales pesados no se aprecian

Bajo la condición de que el lodo estudiado constituya una muestra media representativa, puede calificarse como porducto residual inocuo que carece de influencia perjudi­cial para las características de las aguas subterráneas. No existe inconveniente alguno para su vertido en un depósito normal.

OBSERVACIÓN FINAL

El punto esencial de la eliminación de desechos reside ac­tualmente en la acumulación rentable e inofensiva de los re­siduos sin valor que inevitablemente se producen.

Con el desarrollo de nuevas técnicas de procesos debería prestarse atención a que se produzcan menos desechos o a que se formen de tal manera que puedan volver a utilizarse o eliminarse fácilmente.

Un primer paso para ello se ha dado ya en la técnica del esmaltado mediante el tratamiento preliminar y el desen­grasado y decapado electrolíticos, mediante la deposición del esmalte con las técnicas electrostáticas de polvo y con el esmaltado por electrinmersión.

Bajo el signo de la escasez de materias primas, la recupe­ración de productos debería hacer cada vez más innecesaria la eliminación de residuos.

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