Resumen de Tratamiento de aguas del proceso siderúrgico mediante intercambio iónico y tecnología de membranas
Las aguas de proceso con alto contenido salino que se generan en la industria siderúrgica deben controlarse para el correcto funcionamientoo de los equipos y circuitos, ya que promueven la corrosión y las incrustaciones, reduciendo la vida útil de los equipos. En particular, los iones cloruro y sulfato que se encuentran en estas aguas generan con más facilidad problemas de corrosión. Normalmente los circuitos cerrados de agua, como los de refrigeración, se purgan periódicamente con el fin de evitar altas concentraciones salinas.
Esta tesis doctoral tiene como objetivo el estudio de las mejores técnicas disponibles para eliminar el contenido salino de las aguas de proceso en la industria siderúrgica (principalmente cloruros, sulfatos y fluoruros), con la finalidad de alcanzar una alta tasa de reutilización de las aguas, el correspondiente ahorro de agua de aporte, prolongar la vida útil de los equipos, reducir el impacto medioambiental en el medio acuático y reducir costes de vertido. Las aguas del proceso siderúrgico se caracterizan por tener alto contenidos en sales (500-1000 ppm cloruros, 60-137 ppm sulfatos, 6-20 ppm fluoruros), alta conductividad (2500 µS/cm) y elevada concentración de sólidos en suspensión (1000-2000 ppm).
Tras una revisión bibliográfica, las técnicas de eliminación de sales que se han propuesto en este trabajo son de dos tipos: tecnologías de membrana (ósmosis inversa, electrodiálisis) e intercambio iónico. Para la aplicación de estas técnicas es necesario realizar un pretratamiento que elimine los sólidos en suspensión. Por ello, también se ha llevado a cabo una evaluación de diferentes pretratamientos: coagulación/floculación, filtración con arena o microfiltración.
Los procesos de pretratamiento y eliminación de sales se llevaron a cabo a escala de planta piloto, excepto la electrodiálisis que se realizó a escala de laboratorio. Como paso inicial se realizó una puesta a punto de dichas instalaciones y se determinó la metodología operacional que más se ajustaba a cada tecnología, además del mantenimiento preventivo a realizar con el fin de evitar posibles averías o fallos de los equipos. Para cada planta piloto utilizada se describen aquellos problemas operacionales encontrados durante el desarrollo de los experimentos.
Las membranas de ósmosis inversa seleccionadas están comercialmente disponibles: Dow Filmtec SW30-4040 y Hydranautics LFC3-LD-4040. En electrodiálisis se emplearon membranas de intercambio catiónico PCSK y de intercambio de aniones PCSA de la casa PCCell. En intercambio iónico, las resinas seleccionadas fueron una resina catiónica fuerte Lewatit S108 y dos tipos de resinas aniónicas débiles, Lewatit® MP68 y Lewatit A365, respectivamente.
Los resultados obtenidos de las técnicas de pretratamiento (coagulación/floculación, filtración con arena y microfiltración) muestran que la combinación de la coagulación/floculación y la posterior filtración con arena es la mejor opción para conseguir la calidad de agua recomendada para la tecnología de membranas e intercambio iónico (<1 NTU de turbidez). En cuanto a la tecnología de eliminación de sales, el tratamiento que ofrece mejores resultados es la ósmosis inversa, con tasas de eliminación de hasta 99% para cloruros, de 98% para fluoruros y de 94% para sulfatos. Las técnicas de electrodiálisis e intercambio iónico alcanzan tasas más bajas de eliminación de sales (70-93%) y entrañan otros problemas operacionales.
Se ha llevado a cabo un estudio de viabilidad económica de la opción de ósmosis inversa por ser el mejor tratamiento técnicamente, obteniendo un coste de 0.36 €/m3 de permeado (agua purificada) producido para reutilizar y un ahorro en los costes anuales del 45.7% con respecto al coste actual.
