ES2424829B1 - Procedimiento de tratamiento para reciclado de esmaltes cerámicos en calidad de lodos cerámicos, para su utilización como puzolanas artificiales y su reutilización para toda clase de cementos y mezclas asfálticas - Google Patents
Procedimiento de tratamiento para reciclado de esmaltes cerámicos en calidad de lodos cerámicos, para su utilización como puzolanas artificiales y su reutilización para toda clase de cementos y mezclas asfálticas Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento de tratamiento para reciclado de esmaltes cerámicos en calidad de Iodos cerámicos, para su utilización como puzolanas artificiales y su reutilización para toda clase de cementos y mezclas asfálticas.#El objetivo de esta patente es utilizar una nueva adición para los cementos y las mezclas asfálticas que resuelve un problema medio-ambiental producido por los sobrantes de los procesos de fabricación en la industria cerámica. Más concretamente, el procedimiento de recuperación del sobrante abarca: tratamiento biológico; separación de partes líquida y sólida; ajustes y potencial del pH, conductividad, salinidad y TDS (total de sales disueltas) de la porción líquida; secado por meteorización de la porción sólida en suelo impermeable con conductos para recoger lixiviados; desterronado en cilindros de mandíbulas, captación mecánica del polvo; secado; trituración con molino continuo y recuperación con precipitación electrostática de partículas impalpables; y almacenamiento.
Description
Sector de la técnica
La invención se encuadra en el sector técnico de la construcción más concretamente en el relativo a los cementos y mezclas asfálticas. También afecta al sector cerámico ya que se basa en la reutilización de sus alúmina silicatos sobrantes del proceso de producción (lodos cerámicos).
En la instrucción técnica española del hormigón estructural y en su capítulo 29 apartado 2° referente a las adiciones, indica qué son materiales inorgánicos, puzolánicos o con hidraulicidad latente que finamente divididos pueden ser añadidos al hormigón para mejorar algunas de sus características técnicas. Así como también que en el artículo
29.2.1 de la misma instrucción técnica EHE, se dan unas prescripciones que las puzolanas han de cumplir. Tras la serie encadenada de tratamientos físicos incluyendo el térmico, este alúmina-silicato las cumplen en su totalidad.
Los esmaltes cerámicos en calidad de alúmina-silicatos sobrantes del proceso de producción, debidamente tratados, gozan de estas propiedades. También cabe la posibilidad de añadir cierta cantidad de este producto puzolánico a todo tipo de mezclas asfálticas.
Así pues el objeto de esta invención es por una parte reciclar un sobrante de la industria cerámica y por otra obtener un producto para el sector de la construcción, de igual o mejores propiedades que el estándar, con el consecuente ahorro económico y medioambiental debido al uso de este sobrante.
De aquí la protección en esta patente "Procedimiento de tratamiento para reciclado de esmaltes cerámicos en calidad de lodos cerámicos, para su utilización como puzolanas artificiales y su reutilización para toda clase de cementos y mezclas asfálticas."
En el sector cerámico europeo se generan grandes cantidades de residuos y sobrantes, pero el que cuantitativamente ocupa el primer lugar son los esmaltes cerámicos en calidad de alúmina-silicatos procedentes del proceso de producción, de los que aún hoy no se dispone de un método capaz para la reutilización total de los mismos.
Si bien existen algunos procesos en cerámica para absorber una porción de estos residuos y sobrantes, aún queda por reutilizar una parte importante de los mismos. Sectores posibles de reutilización son los cementos y mezclas asfálticas.
Se puede demostrar que los alúmina-silicatos procedentes del proceso de producción están formados principalmente por restos de esmaltes. Estos alúmina-silicatos presentan una composición química y mineralógica similar a la de un esmalte cerámico, una parte de fase vítrea y otra compuesta por minerales como cuarzo, circón, feldespatos, carbonatos, alúmina y mineral arcilloso (caolines) como fases cristalinas, además de una pequeña proporción de colorantes cerámicos.
Estos alúmina-silicatos presentados en forma de lodos de las fritas y esmaltes cerámicos utilizados y concretamente en su fase vítrea, poseen una gran actividad interna. Presentando, por su naturaleza, verdaderos fenómenos electrolíticos, por la presencia de cationes divalentes tanto de elevado o bajo radio iónico. Téngase en cuenta que los vidrios son líquidos de altísima viscosidad a temperatura ambiente, por lo que se semejan a cuerpos sólidos.
Los esmaltes cerámicos en calidad de alúmino-silicatos procedentes del proceso de producción en la forma que se generan, tienen poca actividad puzolánica, con lo cual han de sufrir un tratamiento para que ésta aparezca. Dicho tratamiento comprende los siguientes pasos:
- •
- Recolección del sobrante cerámico generado en la limpieza de molinos, depósitos y conducciones. También en los puntos de aplicación de esmaltes cerámicos en las líneas de esmaltado.
- •
- Traslado de estos sobrantes a la planta de tratamiento que obligatoriamente será realizado por un gestor intermedio autorizado. Según normativa española.
- •
- A partir de aquí, todas las operaciones las tiene que realizar un gestor autorizado, también según normativa española.
- •
- Tratamiento previo, primario y secundario biológico en E.D.A.R.
- •
- Separación líquido-sólido.
5 • Tratamiento de la porción líquida, hasta alcanzar los parámetros adecuados para su reutilización en la preparación de barbotinas cerámicas.
• La porción sólida a una densidad de 1.700 gr/1 es bombeada a una estrusionadora en donde se obtienen unos cilindros compactos, con una humedad que se elimina al pasarlos a un secadero horizontal. Dotando a los
1O alúmino-silicatos de un primer tratamiento térmico.
- •
- La porción sólida se puede mandar también a unas torres verticales de secado, por aire caliente en contracorriente a 500-600° C (tratamiento térmico elevado).
- •
- Trituración a tamaño de partícula inferior a 45 micras, precipitación electrostática
de la fracción impalpable. Tratamiento térmico elevado, de esta forma se 15 aumenta en un 55'66% la actividad puzolánica de los alúmino-silicatos.
• Almacenamiento en silos para la posterior carga y transporte, realizado por transportista autorizado.
La reutilización de esmaltes cerámicos en calidad de lodos cerámicos, tiene como
20 ventaja principal valorizar unos sobrantes, transformando uno en un producto con actividad puzolánica (sólido), y el otro en un agua (líquido) para su reutilización en barbotinas cerámicas.
El producto puzolánico obtenido tiene utilidad para su uso junto con cementos, agua y
25 áridos así como con mezclas asfálticas. Por una parte se consigue un ahorro energético muy relevante, al sustituir parte del cemento y mezcla asfáltica por el producto puzolánico. Por otra parte, consigue que los productos finales obtenidos tengan una calidad superior.
30 Modo de realización y su aplicación Nace el producto a tratar de los procesos de molturación en molinos adecuados y la limpieza de los depósitos (cocios) que los contienen, así como de la limpieza de los conductos que los transportan y también de los derrames y limpieza de los puntos de aplicación en las líneas de esmaltado.
Estos sobrantes se almacenan en esta industria en balsas, de donde se extraen por succión por gestores intermedios autorizados (transporte).
A continuación se depositan en gestores autorizados para bien reutilizarlos en la composición de barbotinas cerámicas o bien abandonarlos en vertederos controlados.
Se propone en esta patente de "Procedimiento de tratamiento para reciclado de esmaltes cerámicos en calidad de lodos cerámicos, para su utilización como puzolanas artificiales y su reutilización para toda clase de cementos y mezclas asfálticas·, realizar un tratamiento que consiste en:
- 1.
- Realizar como en cualquier E.D.A.R. con sus métodos de procedimiento habituales, un tratamiento previo, un tratamiento primario y un tratamiento secundario por el procedimiento biológico. Es decir, reproducir en una instalación controlada, el tratamiento que la naturaleza realiza a las aguas.
- 2.
- Realizar asimismo la separación líquido-sólido como en cualquier E.D.A.R.
- 3.
- Ajustar el pH, el potencial pH, conductividad, salinidad y T.D.S. de la porción líquida, para su reutilización en la preparación de barbotinas cerámicas. En concreto, ajustar el pH hasta que sus valores estén comprendidos entre 8 y 11; la conductividad en microsiemens/cm se encuentre entre 900 y 11 00; el potencial pH se cifre entre -90 y -120; TDS (total sales disueltas) en mg/1 entre 500 y 600 así como salinidad entre 0,3 y 0,6.
- 4.
- La porción sólida a una densidad de 1.700 gr/1 es bombeada a una estrusionadora en donde se obtienen unos cilindros compactos, con una humedad que se elimina al pasarlos a un secadero horizontal. Dotando a los alúmino-silicatos de un primer tratamiento térmico.
- 5.
- La porción sólida se puede mandar también a unas torres verticales de secado, por aire caliente en contracorriente a 500-600° C (tratamiento térmico elevado).
- 6.
- Trituración del producto resultante hasta un tamaño de partícula inferior a 45 micras, con recuperación de la fracción impalpable por precipitación electrostática, para que esté garantizado que la emisión de partículas sólidas a la atmósfera sean inferiores a la permitida. Tratamiento térmico elevado, de esta forma se aumenta en un 55'66% la actividad puzolánica de los alúmino-silicatos.
- 7.
- Almacenamiento y transporte.
El producto final obtenido con este tratamiento es un polvo, de tamaño de partícula inferior a 45 micras, compuesto fundamentalmente por AL20a, CaO, K20, MgO, Na20, Si02, ZnO, Zr02, Fe20 3 y B20 3 y prácticamente exento de Cr y so=3 total, de aproximadamente un 45% de fase vítrea y un 55% de fase cristalina, fácilmente reactivo con el Ca(OH)2 (portlandita) proveniente de la hidratación del cemento y también con las que se dan en las composiciones de las mezclas asfálticas.
En concreto, la concentración de los óxidos en la porción sólida estará comprendida, en
- %, entre los siguientes valores:
- -AL20a 10 y 20
- -CaO 4y 17
- -K201y5
- -MgO 0.5y3
- -Na20 0.5y3
- -Si0240y65
- -Zn02y8
- -Zr023 y 9
- -Fe20 3 0.5 y 3
- -B20a1y3
Estando además comprendida la suma de los porcentajes Si02, AI20a, y Fe20a, entre los valores 60 y 80.
Las puzolanas artificiales obtenidas se utilizarán como adición para todo tipo de cementos, hormigones y morteros, empleados para todo tipo de construcciones y también su utilización para todo tipo de mezclas asfálticas utilizadas en la construcción de todo tipo de edificios, carreteras, autovías, autopistas, caminos y afirmantes en cualquier tipo de suelos.
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