Optimización de la desulfuración de la pasta de plomo en la producción de plomo metálico refinado de baterías y evaluación de las emisiones atmosféricas

Abstract

Se evaluó la factibilidad de implementar un sistema de desulfuración de la pasta de plomo, antes de ser convertida en plomo metálico, bajo diferentes condiciones químicas y físicas en un horno de fundición. El estudio se llevó a cabo en la Recuperadora Nacional de Plomo, ubicada en Barrio San José de Curridabat, San José. Además, se evaluó la influencia de la desulfuración de la pasta de plomo para tres fórmulas de producción distintas, las cuales corresponden a diferentes porcentajes de carbonato de sodio, hierro y carbón (antracita), tanto para pasta tratada en un sistema de agitación con agua y carbonato de sodio (pasta desulfurada), así como para la pasta sin desulfurar. Para cada una de las fórmulas, tanto con pasta desulfurada como con pasta sin desulfurar, se evaluaron las emisiones gaseosas, así como se obtuvieron muestras de escoria y de ceniza proveniente de los filtros de bolsa. Los mejores resultados se obtuvieron para el proceso de desulfuración con la fórmula 7,47,4-5,3%m/m de Na2C03, Fe y C respectivamente, en donde las emisiones de S02 disminuyeron de 2149 mg/Nm3 a 299 mg/Nm3 Se analizó el contenido de plomo total en la escoria por medio de absorción atómica. La pasta sin desulfurar presentó valores de 1,92 % y la desulfurada de 2,65 0/0, datos que se establecen como aceptables para hornos de fundición. Además del contenido de plomo total en la escoria, se realizó la prueba del TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure). la cual demostró que el proceso de desulfuración si tuvo influencia en la cantidad de plomo ixiviable, disminuyendo la concentración de plomo total de 50 ppm a I ppm o menos. En cuanto a la concentración de plomo total en las cenizas de la pasta sin desulfurar. se obtuvo una diferencia significativa al evaluar las distintas fórmulas siendo la fórmula 8 0/0, 8% y 5 % m/m, la que presentó el menor porcentaje de plomo total con un 55,2 0/0. Al realizar el proceso de desulfuración para cada fórmula, la concentración de plomo se mantuvo muy similar a la obtenida con la pasta sin desulfurar, siendo la menor para la 8,8 y 5 % m/m con 59,2 % de plomo total. Por lo tanto, no se observó diferencia alguna al realizar el proceso de desulfuración. También se evaluó la influencia de la desulfuración en el rendimiento del proceso, obteniéndose en promedio valores muy similares para la pasta sin desulfurar y la desulfurada, con rendimientos del 70 % en promedio de plomo. Se realizó una evaluación económica del sistema utilizado actualmente, con respecto al propuesto y se encontró que económicamente su implementación encarece los costos en un 10,3 0/0. además del aumento en el tiempo de retención de la materia prima en el proceso. Sin embargo, desde el punto de vista ambiental, se obtuvieron buenos resultados, debido a que se disminuyeron las emisiones de S02 y la lixiviación de plomo contenido en la escoria. En general, una modificación en el proceso productivo llevaría a un mejoramiento desde el punto de vista ambiental, porque se determinó una disminución en la emisión de contaminantes a la atmósfera, específicamente de S02, además de una disminución en la pérdida de plomo en la escoria, produciendo escorias más verdes.The feasibility of implementing a lead paste desulfurization system, before being converted into metallic lead, under different chemical and physical conditions in a smelting furnace, was evaluated. The study was carried out at the National Lead Recovery Company, located in Barrio San José de Curridabat, San José. In addition, the influence of the desulfurization of the lead paste was evaluated for three different production formulas, which correspond to different percentages of sodium carbonate, iron and coal (anthracite), both for paste treated in an agitation system with water and sodium carbonate (desulfurized pulp), as well as for non-desulfurized pulp. For each of the formulas, both with desulfurized paste and with non-desulfurized paste, the gaseous emissions were evaluated, as well as samples of slag and ash from the bag filters were obtained. The best results were obtained for the desulfurization process with the formula 7.47.4-5.3%m/m of Na2C03, Fe and C respectively, where S02 emissions decreased from 2149 mg/Nm3 to 299 mg/ Nm3. The total lead content in the slag was analyzed by means of atomic absorption. The non-desulfurized paste presented values ​​of 1.92 % and the desulfurized one of 2.65 0/0, data that is established as acceptable for smelting furnaces. In addition to the total lead content in the slag, the TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) test was performed. which demonstrated that the desulfurization process did influence the amount of lead that could be extracted, decreasing the total lead concentration from 50 ppm to 1 ppm or less. Regarding the concentration of total lead in the ashes of the paste without desulphurization. A significant difference was obtained when evaluating the different formulas, the 8 0/0, 8% and 5% m/m formula being the one that presented the lowest percentage of total lead with 55.2 0/0. When performing the desulfurization process for each formula, the lead concentration remained very similar to that obtained with the undesulfurized paste, being the lowest for 8.8 and 5% m/m with 59.2% total lead. Therefore, no difference was observed when performing the desulfurization process. The influence of desulfurization on the performance of the process was also evaluated, obtaining on average very similar values ​​for the undesulfurized and desulfurized paste, with yields of 70% on average of lead. An economic evaluation of the currently used system was carried out, with respect to the proposed one and it was found that economically its implementation makes costs more expensive by 10.3 0/0. in addition to the increase in the retention time of the raw material in the process. However, from the environmental point of view, good results were obtained, due to the reduction in SO2 emissions and the leaching of lead contained in the slag. In general, a modification in the production process would lead to an improvement from the environmental point of view, because a decrease in the emission of pollutants into the atmosphere was determined, specifically S02, in addition to a decrease in the loss of lead in the slag. , producing greener slags.