ES2218470T3 - Composicion de arcilla. - Google Patents
Composicion de arcilla.Info
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Abstract
Una composición de arcilla que comprende material de lecho gastado que resulta de la síntesis de organohalosilanos y halosilanos, y al menos 10% en peso de arcilla.
Description
Composición de arcilla.
La presente invención se refiere a métodos para
inactivar el material de lecho gastado resultante de la síntesis de
organohalosilanos y halosilanos, composiciones que contienen el
material de lecho gastado y usos del material de lecho gastado.
Los organohalosilanos, halosilanos, y en
particular metilclorosilanos, son los bloques constituyentes a
partir de los que se obtienen los polímeros de silicona. Los
organohalosilanos y halosilanos se obtienen comercialmente por lo
que comúnmente se denomina "el procedimiento directo", en el
que se hace reaccionar metal de silicio con un haluro orgánico o
cloruro de hidrógeno, opcionalmente en presencia de un catalizador.
El procedimiento directo es bien conocido en la técnica, y está bien
descrito en la bibliografía de patentes.
Por ejemplo, en la producción comercial de
metilclorosilanos mediante el procedimiento directo, se hace
reaccionar polvo finamente molido de metal de silicio con cloruro de
metilo en presencia de un catalizador, mediante fluidización del
polvo de silicio en un lecho fluido haciendo pasar a través de él
gas de cloruro de metilo a una temperatura de entre 200ºC y 500ºC.
Al final de la reacción, en el lecho fluido queda material de lecho
gastado. En la fabricación de halosilanos se realizan etapas
similares y se produce material de lecho gastado similar.
En la producción comercial de metilclorosilanos,
después de la separación de los metilclorosilanos del reactor de
lecho fluido, el material de lecho gastado que queda en el reactor
de lecho fluido comprende principalmente metal de silicio y óxidos
de silicio, con cantidades menores de otros materiales tales como
catalizador (si se usa), haluro orgánico sin reaccionar, residuos de
carbono, impurezas y producto de reacción.
Es bien conocido que el material de lecho gastado
puede ser peligroso si se deja sin inactivar. Cuando entra en
contacto con la humedad, tal como la humedad atmosférica, desprende
gas de hidrógeno, y es altamente susceptible a la oxidación
atmosférica, es decir, se autocalienta y representa un peligro
latente de incendio. Consecuentemente, el material de lecho gastado
comúnmente se inactiva mediante extinción por reacción con una
sustancia alcalina, por ejemplo una disolución acuosa de cal, con
calentamiento.
Un método típico de extinción se describe en la
patente europea nº 428.337 (Dow Corning), en el que el material de
lecho gastado se calienta en una disolución acuosa básica con
agitación, y a continuación se separa por filtración de la
disolución básica acuosa calentada, se presiona en tortas y se
envejece para reducir cualquier actividad química residual. Sin
embargo tales procedimientos de extinción consumen tiempo, la
disolución básica típicamente está en contacto con el material de
lecho fluido gastado de 6 a 12 horas mientras neutraliza y convierte
el silicio metálico a sílice. Después de la neutralización el
material sólido del lecho tiene que separarse mediante filtración, y
el filtrado acuoso contiene invariablemente algunos metales, que
proceden del lecho gastado. Éstos tienen que eliminarse mediante
etapas de tratamiento acuoso antes de que el filtrado pueda
liberarse al medioambiente. Después de la filtración, permanece una
cantidad sustancial de agua con el material sólido de lecho gastado,
que aumenta considerablemente el peso del material que tiene que
transportarse. Así, los métodos de extinción económicamente
caros.
La patente rusa nº 2118561 (Centro Científico
Estatal de la Federación Rusa) describe un método para granular
residuos duros resultantes de la síntesis de organoclorosilanos. Los
residuos duros se granulan en gránulos duros (por ejemplo,
aproximadamente 5-40 mm de tamaño), mezclándolos con
un agente acuoso que comprende de 5 a 40% en peso de agente alcalino
seleccionado de hidróxido sódico, silicato sódico, hidróxido cálcico
y sus mezclas. La granulación se lleva a cabo en un granulador
adecuado, tal como un granulador de tambor giratorio, y se calcinan
los gránulos resultantes. El material granulado pasivado se describe
como útil para uso repetido de cobre y silicio en la metalurgia del
cobre, para fusión reconstructiva de silicio y para procedimientos
metalúrgicos como fuente de ferrosilicio, cobre, etc.
Para favorecer la granulación, pueden adicionarse
a la mezcla que se va a granular sustancias ligantes tales como
bentonita, cal, opoka, dolomita-flúor, arcilla o sus
mezclas. En el ejemplo 5, se añade al granulador bentonita y en el
ejemplo 7, arcilla en cantidad máxima de 8,8 y 8,1% en peso del
material total añadido al granulador, respectivamente. Incluso si se
elimina todo el agua durante el secado y calcinación, el contenido
máximo de bentonita y arcilla en el producto de los ejemplos 5 y 7
es de 9,7 y 8,9% en peso, respectivamente.
El procedimiento descrito en la patente rusa nº
2118561 aún consume tiempo y es caro. Todavía implica el uso de una
disolución acuosa básica y da como resultado que gran parte del
metal de silicio se convierte en sílice. Además, necesita que los
gránulos se calcinen.
Los presentes inventores han encontrado una forma
económicamente ventajosa de inactivar el material de lecho gastado,
método que también proporciona un producto final industrialmente
útil. Han encontrado que mezclar material de lecho gastado con
arcilla inactiva el material de lecho gastado, y que la composición
de arcilla resultante no se autocalienta y desprende cantidades
sustancialmente reducidas de gas de hidrógeno en comparación con el
material de lecho gastado solo. El método es relativamente rápido,
siendo el tiempo de procesado desde las alimentaciones nuevas hasta
un producto inactivado típicamente menor que 10 minutos. Además, el
método no requiere el uso de una disolución básica acuosa y el
contenido de agua del material inactivado es bajo, lo que reduce los
costes de transporte y procesado para usos finales. A diferencia de
los procedimientos de la técnica anterior, en el procedimiento de la
presente invención se conserva toda o la mayor parte del contenido
de metal de silicio del lecho gastado, cuyas propiedades pueden
utilizarse. Además, no es necesario calcinar el material inactivado
de la presente invención.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención,
se proporciona una composición de arcilla que comprende material de
lecho gastado y al menos 10% en peso de arcilla.
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se proporciona una composición cerámica que comprende
material de lecho gastado.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención,
se proporciona un método para inactivar material de lecho gastado
que comprende mezclar material de lecho gastado directamente con
arcilla.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención,
se proporciona un método para obtener un material cerámico que
comprende conformar un artículo cerámico previo que comprende
material de lecho gastado, y cocer el artículo a una temperatura
elevada.
Como se usa en la presente memoria, "material
de lecho gastado" se refiere al material residual en un lecho
fluido resultante de la reacción de metal de silicio con un haluro
orgánico o cloruro de hidrógeno en un lecho fluido, en la obtención
de organohalosilanos o halosilanos en la reacción de procedimiento
directo.
Como se usa en la presente memoria,
"arcilla" tiene el significado dado por el diccionario, es
decir, se refiere a las distintas formas de aluminosilicato
hidratado, por ejemplo los aluminosilicatos hidratados de fórmula
general Al_{2}O_{3}SiO_{2}.xH_{2}O, donde x es el grado de
hidratación.
Como se usa en la presente memoria, "material
cerámico" tiene el significado dado por el diccionario, es decir,
un producto duro, brillante, obtenido por la acción del calor (por
ejemplo, cocción) sobre materias primas de la tierra, en las que el
silicio, sus óxidos y silicatos ocupan una posición
predominante.
Las composiciones de arcilla de la presente
invención comprenden material de lecho gastado y al menos 10% en
peso de arcilla.
Ejemplos comúnmente conocidos de arcillas
incluyen tierra de batán, bentonita, caolín (arcilla China) y
diatomita. Una arcilla preferida para uso en la presente invención
es bentonita.
El nivel de arcilla en la composición de arcilla
puede variar dependiendo de la actividad del material de lecho
gastado sin inactivar y del tipo de arcilla en cuestión.
Adecuadamente, la composición de arcilla comprende al menos 10% en
peso, más preferiblemente al menos 15% en peso y lo más
preferiblemente al menos 20% en peso de arcilla. Adecuadamente, la
composición de arcilla comprende de 10 a 90% en peso,
preferiblemente de 15 a 70% en peso, más preferiblemente de 15 a 60%
en peso y todavía más preferiblemente de 20 a 60% en peso de
arcilla.
Como se menciona anteriormente, el material de
lecho gastado comprende metal de silicio y óxidos de silicio con
cantidades menores de otros materiales tales como catalizador (si se
usa), haluro orgánico sin reaccionar, residuos de carbono, impurezas
y producto de reacción. El material de lecho gastado típico puede
así comprender aproximadamente 50% de metal de silicio y óxidos de
silicio, y cantidades menores de catalizador de cobre (si se usa),
hierro, carbono, cloruro de aluminio, cloruro de metilo y
clorosilanos y/o polisilanos.
Adecuadamente, la cantidad de material de lecho
gastado en la composición de arcilla oscila de 10 a 90% en peso,
preferiblemente de 20 a 80% en peso y lo más preferiblemente de 30 a
70% en peso de la composición de arcilla.
Adecuadamente, la proporción en peso del material
de lecho gastado en la composición de arcilla oscila de 10:1 a 1:10,
preferiblemente de 5:5 a 1:5, lo más preferiblemente de 3:1 a 1:3.
Se ha encontrado que un intervalo especialmente útil es de 2:1 a
1:2, por ejemplo 1:1.
La arcilla y material de lecho gastado
adecuadamente constituyen al menos 50% en peso, más preferiblemente
al menos 60% en peso y todavía más preferiblemente al menos 70% en
peso de la composición de arcilla. La composición de arcilla puede
contener otros componentes, tales como por ejemplo agua. En una
realización preferida, la composición de arcilla contiene agua a un
nivel de 10 a 40% en peso, preferiblemente de 15 a 30% en peso y lo
más preferiblemente de 20 a 25% en peso de la composición de
arcilla. El agua puede incorporarse bien mediante adición separada
y/o teniendo parte o toda la arcilla en forma de suspensión en lugar
de en forma "seca".
La cantidad de arcilla requerida para inactivar
el lecho gastado variará dependiendo del tipo y naturaleza de la
arcilla. Una forma de considerar un lecho inactivado es cuando
alcanza un estado de no autocalentamiento. Se considera que un lecho
gastado no se autocalienta en el contexto de la presente invención,
cuando satisface las disposiciones establecidas en el ensayo 4.2 de
la División Europea ADR para mercancías peligrosas
("Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of
Tests and Criteria", (1995), United Nations, New York and Geneva,
ISBN92-1-139049-4).
En resumen, un cubo de 4 pulgadas (10,16 cm) de mezcla de material
de lecho gastado y arcilla se cuece a 140ºC durante 24 horas. Si el
aumento de temperatura del cubo es menor que 60ºC por encima de la
temperatura de cocción, es decir, permanece por debajo de 200ºC, se
considera como que no se autocalienta.
Es altamente preferido que se use la arcilla para
inactivar material de lecho gastado "sin inactivar". En el
contexto de la presente invención, "sin inactivar" significa
que el material de lecho gastado está sustancialmente sin tratar. En
particular, el lecho gastado no se ha tratado (extinguido) con
ningún agente alcalino acuoso.
El material de lecho gastado puede incorporarse a
una amplia variedad de materiales cerámicos. Sin embargo, materiales
cerámicos particularmente útiles a los que pueden aplicarse los
métodos de la presente invención incluyen por ejemplo productos de
arcilla estructurales (ladrillos, baldosas, terracota, ladrillos de
arquitectura), loza blanca (vajillas, porcelana para componentes
químicos y eléctricos), esmaltes de porcelana y materiales
refractarios (materiales que soportan temperaturas elevadas).
Incluso más particularmente, pueden beneficiarse de los métodos de
la presente invención los materiales cerámicos tales como paneles de
tejados, ladrillos de mampostería, ladrillos para revestimientos
exteriores, pavimentos, ladrillos en lámina, forros para exteriores
y tuberías.
Los materiales cerámicos obtenidos a partir de
una mezcla cerámica previa que comprende material de lecho gastado
pueden mostrar propiedades ventajosas sobre los materiales cerámicos
que no contienen material de lecho gastado. Tales materiales
cerámicos pueden tener resistencia a la compresión aumentada, menor
absorción de agua y menores niveles de eflorescencia. Por ejemplo,
los ladrillos obtenidos a partir de una mezcla cerámica previa que
comprende material de lecho gastado pueden demostrar todas estas
ventajas. Es altamente preferido que las composiciones cerámicas
comprendan arcilla. Se ha encontrado que es particularmente
ventajoso el uso de material de lecho gastado en tales materiales
cerámicos basados en arcilla. Por tanto, una mezcla cerámica previa
preferida comprende arcilla y material de lecho gastado.
Propiedades importantes que deben poseer los
materiales cerámicos son bajos niveles de eflorescencia y
lixivialidad. La eflorescencia es la sustancia en polvo que se forma
como resultado de un material que efloresce, es decir, al que se le
incrustan un polvo o cristales como resultado del cambio químico o
la evaporación de una disolución. Los mecanismos de la eflorescencia
son a menudo complicados. Sin embargo, una de las principales causas
parece ser que las sales solubles en agua en disolución son llevadas
hasta la superficie de un material cerámico, depositándose allí por
evaporación.
En ladrillos, la eflorescencia es el depósito
blanco cristalino de sales solubles en agua que a veces puede verse
en la superficie del ladrillo. Las sales típicamente se vuelven
insolubles en agua en la superficie mediante la reacción con dióxido
de carbono, y por ello no se eliminan por ejemplo con el agua de
lluvia. Esto es muy poco estético y puede ser un problema particular
en ladrillos de revestimiento, que están expuestos a la intemperie.
También, ciertos compuestos de vanadio y molibdeno presentes en
algunas unidades cerámicas pueden producir un depósito verde,
comúnmente referido como "mancha verde". Ocasionalmente, puede
producirse una "mancha marrón", como resultado de los depósitos
de compuestos de manganeso. Se ha encontrado que la presencia de
material de lecho gastado, incluso a niveles relativamente bajos,
por ejemplo menores que 3% en peso de la mezcla cerámica previa,
puede reducir los niveles de eflorescencia y lixiviación. Esto es
altamente ventajoso para cualquier material cerámico en términos de
disposiciones reguladoras y medioambientales, y es particularmente
ventajoso para ladrillos, especialmente ladrillos de
revestimiento.
La eflorescencia puede medirse como sigue: una
porción del artículo cerámico, por ejemplo un tercio del volumen, se
sumerge en agua destilada durante una semana. El artículo se seca a
continuación a temperatura ambiente y se inspecciona su superficie
buscando el nivel de área superficial cubierta por depósitos de
sales, típicamente manchas blancas en la mayor parte de los
casos.
La resistencia a la compresión de los materiales
cerámicos obtenidos según la invención puede medirse mediante la
norma DIN 105.
Sin embargo, el material de lecho gastado es un
material peligroso de manejar, y por ello en la preparación
materiales cerámicos un aditivo preferido es una mezcla de
arcilla/material de lecho gastado, es decir, la composición de
arcilla de la presente invención. Una composición preferida de
arcilla para uso como aditivo en la preparación de un material
cerámico comprende una mezcla de arcilla/material de lecho gastado
en una proporción en peso de 3:1 a 1:3, y más preferiblemente de 2:1
a 1:2, siendo particularmente preferida una proporción de 1:1.
Así, la composición de arcilla de la presente
invención no solo proporciona un método económicamente ventajoso
para inactivar material de lecho gastado, sino que también es útil
como aditivo en la preparación de materiales cerámicos.
La cantidad de material de lecho gastado añadido
a la mezcla cerámica previa (que se calienta para formar el material
cerámico) es adecuadamente de 0,5 a 10% en peso, preferiblemente de
1 a 4% en peso, y más preferiblemente de 1 a 2,5% en peso de la
mezcla cerámica previa. Adecuadamente, la cantidad de material de
lecho gastado presente en el material cerámico oscila de 0,2 a 10%
en peso, preferiblemente de 1 a 4% en peso y lo más preferiblemente
de
1 a 2% en peso de la mezcla cerámica previa.
1 a 2% en peso de la mezcla cerámica previa.
Pueden incorporarse aditivos adicionales en las
composiciones cerámicas para proporcionar propiedades ventajosas
adicionales al material cerámico. El(los) aditivo(s)
puede(n) incorporarse bien mezclando el(los)
aditivo(s) en la composición de arcilla que contiene el
material de lecho gastado que se añade a la mezcla cerámica previa,
o alternativamente añadiendo aditivo(s) directamente a la
mezcla cerámica previa, y separadamente de la composición de arcilla
que contiene el material de lecho gastado.
Un aditivo preferido es gel residual del
procedimiento directo, derivado de un material adicional producido
mediante el procedimiento directo, es decir, residuo del
procedimiento directo (DPR). El DPR comprende los halosilanos de
punto de ebullición más elevado producidos mediante el procedimiento
directo. El DPR se neutraliza para reducir su actividad, por ejemplo
con disolución de cal, y se deshidrata dando como resultado una
mezcla de gel-sólido, que es el gel DPR. Son bien
conocidos en la técnica los métodos para neutralizar los materiales
DPR, véanse por ejemplo las patentes de EE.UU. 4.408.030 (Dow
Corning), 4.690.810 (Union Carbide) y 5.876.609 (General Electric).
En una realización preferida, el DPR se mezcla previamente con la
composición de arcilla que comprende material de lecho gastado,
antes de incorporarse a la mezcla cerámica previa.
Otros aditivos útiles que pueden incorporarse a
la mezcla cerámica previa pueden variar dependiendo de la naturaleza
del material cerámico a obtener. Por ejemplo, pueden incorporarse
agentes de sinterización a la mezcla cerámica previa en fabricación
de ladrillos, por ejemplo. Agentes sinterizantes útiles incluyen
ácido bórico, que puede estar presente adecuadamente en una cantidad
de hasta 1,0% en peso, preferiblemente hasta 0,5% en peso de la
mezcla cerámica previa, y borato de sodio. Otro aditivo útil es
carbonato bárico, que puede disminuir adicionalmente la cantidad de
eflorescencia.
La presente invención proporciona también un
método para inactivar el material de lecho gastado que comprende
mezclar el material de lecho gastado con arcilla.
Es altamente preferido que el material de lecho
gastado esté sin inactivar cuando se mezcle con la arcilla, es
decir, que incluso no haya sido tratado parcialmente con un agente
de extinción.
La arcilla y el material de lecho gastado se
mezclan juntos simplemente, usando cualquier equipamiento de mezcla
adecuado, por ejemplo un mezclador estático, un molino de cuba o un
molino amasador mezclador de dedos.
Adecuadamente, el material de lecho gastado y la
arcilla se mezclan con agua. Adecuadamente, la cantidad de agua
añadida es tal que comprende de 10 a 40% en peso, preferiblemente de
15 a 30% en peso y lo más preferiblemente de 20 a 25% en peso de la
composición total.
En una realización preferida, se usa un extrusor
para mezclar la composición de arcilla. Cuando se usa un extrusor es
crucial que la composición de arcilla contenga agua, adecuadamente
en la cantidades dadas anteriormente. Preferiblemente, cuando se usa
un extrusor, el material de lecho gastado y la arcilla se mezclan
previamente y al menos algo de agua, y preferiblemente una cantidad
sustancial del agua final en la composición de arcilla, se añade y
se mezcla en la mezcla previa antes de que la composición de arcilla
se introduzca en el extrusor. El agua puede introducirse
separadamente y/o usando una suspensión de arcilla. Cuando se usa un
extrusor para mezclar las composiciones de arcilla de la presente
invención, se ha encontrado que es particularmente adecuado un
contenido de agua de 20 a 25% en peso, especialmente de 22 a 25% en
peso.
La ventaja de un procedimiento de extrusión es
que el producto de la composición de arcilla final puede obtenerse
en forma de palanquillas o piezas, que son fáciles y convenientes de
manejar y de almacenar. Los aditivos pueden suministrarse al
procedimiento usando cualquier equipamiento adecuado, tal como, por
ejemplo, distribuidores de husillo, dosificadores ponderales y
distribuidores de sacudidas. Los aditivos pueden incorporarse a las
palanquillas o piezas extruídas alimentando los aditivos corriente
arriba del procedimiento de extrusión, o pueden combinarse con las
palanquillas después del extrusor, según convenga de acuerdo con la
aplicación específica.
La presente invención también proporciona un
método de obtención de un material cerámico que comprende conformar
un artículo cerámico previo que comprende material de lecho gastado,
y cocer el artículo a temperatura elevada.
Adecuadamente, el material de lecho gastado se
incorpora como una mezcla de material de lecho gastado y arcilla, en
la que la arcilla se usaba para inactivar el material de lecho
gastado como se describe anteriormente.
La mezcla cerámica previa puede prepararse usando
cualquier equipamiento adecuado tal como, por ejemplo, molinos de
cuba, molinos amasadores y molinos de dedos.
La temperatura de cocción requerida para
convertir el artículo cerámico previo en el cerámico variará según
el material cerámico previo en cuestión y el tipo de material
cerámico a obtener. Las temperaturas de cocción típicas están entre
850ºC y 1300ºC. Para la fabricación de cerámicos tales como paneles
de tejados, ladrillos de mampostería, ladrillos de revestimientos
exteriores, pavimentos, ladrillos en lámina que contienen material
de lecho gastado, se requiere típicamente una temperatura de
procesado térmico de al menos 850ºC, por ejemplo que varíe entre 850
y 1100ºC.
De forma importante, el material de lecho gastado
puede incorporarse a las composiciones cerámicas sin que se
requieran modificaciones de procedimiento significativas o sin que
se añadan costes de producción significativos a los procedimientos
de obtención de materiales cerámicos existentes.
La presente invención se describirá a
continuación con más detalle mediante los siguientes ejemplos.
Se prepararon dos lotes de una mezcla de
arcilla/material de lecho gastado como sigue. Para el lote 1, se
pesaron en una cámara de mezcla cerrada (un tonel de polipropileno
con eje mezclador), 35% en peso de arcilla de bola y 65% en peso de
material de lecho gastado, y para el lote 2, 25% en peso de arcilla
de bola y 75% de material de lecho gastado y se mezclaron en seco
durante aproximadamente 3 minutos. La arcilla de bola usada estaba
molida y seca, es decir, no tenía más de 2% de agua (de WBB & Co
plc, Devon, UK). Se añadió a continuación el agua en una cantidad de
25% en peso de la mezcla total, y se mezcló la mezcla durante otros
5 minutos. Toda la operación de mezcla de realizó en nitrógeno. Las
mezclas resultantes, que eran similares al polvo pero sin ser
polvorientas, se sacaron de la cámara de mezcla cerrada y se
mezclaron tres veces más haciendo pasar a través de ellas un
extrusor de doble husillo, a continuación un mezclador amasador y
finalmente otro extrusor. Los extruídos resultantes se cortaron en
muestras de tamaño apropiado.
100 g de muestras de los lotes 1 y 2 (las
muestras de gas se tomaron usando una jeringa hermética al gas e
inyectándolas en un cromatógrafo para análisis) se ensayaron a
continuación en el tiempo para ver la generación de gas hidrógeno.
Los resultados se muestran en las tablas 1 y 2 a continuación.
Además, se ensayó una muestra de 500 g del lote 1
para cualquier punta de temperatura en el tiempo debido al
autocalentamiento del material de lecho gastado, usando dos sondas
de temperatura. También se midió la temperatura ambiente para
comparación. Los resultados de ensayo se muestran en la tabla 3 a
continuación.
| Tiempo (min) | H_{2}(g) generado (ml) | H2(g) generado (ml/kg-hora) |
| 0 | 0,0 | 0,0 |
| 265 | 12,0 | 27,1 |
| 335 | 16,2 | 29,0 |
| 405 | 18,9 | 28,0 |
| 1165 | 44,5 | 22,9 |
| 1485 | 52,6 | 21,2 |
TABLA 1
(continuación)
| Tiempo (min) | H_{2}(g) generado (ml) | H2(g) generado (ml/kg-hora) |
| 1715 | 56,9 | 19,9 |
| 2570 | 61,8 | 14,4 |
| 2990 | 65,7 | 13,2 |
| 4115 | 69,4 | 10,1 |
| Tiempo (min) | H_{2}(g) generado (ml) | H2(g) generado (ml/kg-hora) |
| 0 | 0,0 | 0,0 |
| 190 | 8,7 | 27,6 |
| 210 | 14,5 | 41,4 |
| 300 | 18,9 | 37,8 |
| 370 | 23,4 | 38 |
| 1250 | 65,1 | 31,2 |
| 1585 | 86,9 | 32,9 |
| 1800 | 88,8 | 29,6 |
| 2680 | 98,5 | 22,1 |
| 3145 | 107,9 | 20,6 |
| 4240 | 114,6 | 16,2 |
| Tiempo (min) | Sonda 1 (ºC) | Sonda 2 (ºC) | Ambiente (ºC) |
| 0 | 25,4 | 26,5 | 25,3 |
| 30 | 26,0 | 26,8 | 25,7 |
| 60 | 26,4 | 27,2 | 26,2 |
| 90 | 26,9 | 27,5 | 26,3 |
| 120 | 27,1 | 27,3 | 26,5 |
| 150 | 27,5 | 27,9 | 26,5 |
| 180 | 27,9 | 28,1 | 27,0 |
| 210 | 28,1 | 28,4 | 26,8 |
TABLA 3
(continuación)
| Tiempo (min) | Sonda 1 (ºC) | Sonda 2 (ºC) | Ambiente (ºC) |
| 240 | 28,5 | 28,7 | 27,2 |
| 270 | 28,6 | 29,1 | 28,3 |
| 300 | 28,8 | 29,1 | 28,3 |
Se colocó el material de lecho gastado sin tratar
en una cuba de 2 \times 2 pulgadas (5,08 \times 5,08 cm) y se
calentó a 140ºC en un horno. Después de aproximadamente una hora, el
lecho gastado alcanzó aproximadamente 850ºC. Este material no
pasaría el ensayo de autocalentamiento 4.2 de United Nations ADR
Division debido a que la exotermia excede 60ºC por encima la
temperatura de cocción, y se sabe que generalmente que los
materiales que no superan el ensayo en una cuba de 2 \times 2
pulgadas (5,08 \times 5,08 cm) tampoco superarán el ensayo en la
cuba de 4 \times 4 pulgadas (10,16 \times 10,16 cm) requerido en
ADR 4.2. Se usó la cuba de 2 \times 2 pulgadas (5,08 \times 5,08
cm) en este ensayo por consideraciones de seguridad.
El material de lecho gastado sin tratar se mezcló
con arcilla de bola "Champion" suministrada por H.C. Spinks
Clay Company, Inc. de Paris TN, EE.UU. La mezcla contenía 80 g de
material de lecho gastado, 144 g de arcilla y 56 g de agua. La
mezcla se colocó en una cuba de 4 \times 4 pulgadas (10,16
\times 10,16 cm) se colocó en un horno y se calentó a 140ºC. El
material alcanzó una punta de temperatura de aproximadamente 175ºC
después de aproximadamente 8 horas. La temperatura del material a
continuación disminuyó hasta la temperatura del horno de 140ºC, y
permaneció estable durante el resto del ensayo. Esto demostró que el
material no era auto-calentable en el ensayo de
autocalentamiento 4.2 de United Nations ADR Division.
El lote 3 de las muestras de ensayo cerámicas se
preparó a partir de arcilla de bola
\hbox{(de WBB & Co plc,
Devon, UK),} añadiendo a la arcilla 2% en peso de una mezcla
de bentonita/material de lecho gastado de proporción en peso 1:1
(preparada usando el procedimiento descrito en el ejemplo 1),
mezclando y cociendo a una temperatura de 930ºC durante un máximo de
60 minutos.
La preparación de la muestra de ensayo anterior
se repitió a continuación para preparar el lote 4 de muestras de
ensayo cerámicas, siendo reemplazado el aditivo anterior por 2% en
peso de una mezcla de bentonita/material de lecho gastado/gel DPR de
proporción en peso 1:1:0,3.
Se preparó un lote A comparativo de muestras de
ensayo que no contenía aditivos con cocción a 970ºC durante un
máximo de 60 minutos.
Se ensayó la resistencia a la compresión
colocando las muestras en una prensa y aplicando una presión medida
hasta que la muestra de ensayo partía. Los resultados se muestran en
la tabla 4.
Se prepararon muestras de ensayo cerámicas
adicionales según el método del ejemplo 3, lote 5, que contenían 2%
en peso de una mezcla de bentonita/material de lecho gastado de
proporción en peso 1:1, y lote 6 que contenía 4% en peso de una
mezcla de bentonita/material de lecho gastado de proporción en peso
1:1. También se preparó un lote B comparativo de muestras de ensayo
que no contenía aditivo. Cada lote se coció a 1020ºC durante un
máximo de 60 minutos. Se ensayó la resistencia a la compresión de
cada lote, y los resultados se muestran en la tabla 5.
Se prepararon muestras de ensayo cerámicas según
el método del ejemplo 4, lote 7, que contenían 2% en peso de una
mezcla de bentonita/material de lecho gastado de proporción en peso
1:1, lote 8 que contenía 4% en peso de una mezcla de
bentonita/material de lecho gastado de proporción en peso 1:1 y lote
9 que contenía 4% en peso de solo material de lecho gastado. También
se preparó un lote C comparativo de muestras de ensayo que no
contenía aditivo. Todos los lotes se obtuvieron por duplicado. La
temperatura de cocción para todas las muestras de ensayo era de
1020ºC. Las muestras de ensayo se sumergieron en agua, siendo
grabada su masa antes de la inmersión y después de ésta. Los
resultados para los lotes duplicados (referidos como (a) y (b)) se
muestran en la tabla 6.
| Lote | Aditivo | Masa seca (g) | Masa húmeda (g) | Diferencia (g) | Agua absorbida (%) |
| C (a) | ninguno | 374 | 430 | 56 | 14,97 |
| C (b) | ninguno | 366 | 414 | 48 | 13,11 |
| 7 (a) | 2% en peso de | 357 | 410 | 53 | 14,85 |
| Bentonita/SB (1:1) | |||||
| 7 (b) | Como anteriormente | 404 | 452 | 48 | 11,88 |
| 8 (a) | 4% en peso de | 349 | 399 | 50 | 14,33 |
| Bentonita/SB (1:1) | |||||
| 8 (b) | Como anteriormente | 383 | 428 | 45 | 11,75 |
| 9 (a) | 4% en peso de SB | 383 | 434 | 51 | 13,32 |
| 9 (b) | Como anteriormente | 459 | 519 | 60 | 13,07 |
Se preparó como se describe en el ejemplo 1 una
mezcla de arcilla de bola/material de lecho gastado en proporción
3:7 (arcilla de bola de WBB & Co plc, Devon, UK). Se añadió 3%
en peso de esta mezcla de aditivo a tres arcillas diferentes para
formar los lotes de muestras de ensayo cerámicas 10, 11 y 12. Se
prepararon para cada arcilla lotes comparativos de muestras de
ensayo cerámicas D-10, D-11 y
D-12, que no contenían aditivos. Las muestras se
cocieron a 970 ó 1040ºC. Se midió la eflorescencia de cada muestra
de ensayo sumergiendo parcialmente la muestra de ensayo en agua. Se
permitió que el agua saturase la muestra de ensayo, y mientras se
evaporaba del área expuesta de la muestra de ensayo, se dejó que las
sales se concentrasen sobre las superficies expuestas.
Se midió la eflorescencia cualitativamente
observando la cantidad de sales sobre las superficies expuestas de
la muestra de ensayo. "Muy poca" eflorescencia significa que
simplemente son detectables sobre la superficie puntos blancos que
contienen agua; "Poca" eflorescencia significa que hasta 2% del
área superficial está cubierta con puntos blancos; Eflorescencia
"media" significa que entre 2 y 10% del área superficial está
cubierta; Eflorescencia "fuerte" significa que más del 10% del
área superficial está cubierta. Los resultados se muestran en la
tabla 8.
| Lote | 3% en peso de arcilla/SB | Cocción Temp. (ºC) | Eflorescencia |
| (mezcla 3:7) añadida | |||
| D-10 | - | 970 | ninguna |
| 10 | Sí | 970 | ninguna |
| D-10 | - | 1040 | Poca |
| 10 | Sí | 1040 | ninguna |
| D-11 | - | 970 | Poca |
| 11 | Sí | 970 | Muy poca |
| D-11 | - | 1040 | Fuerte |
| 11 | Sí | 1040 | Poca |
TABLA 8
(continuación)
| Lote | 3% en peso de arcilla/SB | Cocción Temp. (ºC) | Eflorescencia |
| (mezcla 3:7) añadida | |||
| D-12 | - | 970 | Poca |
| 12 | Sí | 970 | ninguna |
| D-12 | - | 1040 | Poca |
| 12 | Sí | 1040 | ninguna |
Se formaron los siguientes lotes de ladrillos de
mampostería mezclando una variedad de aditivos en una arcilla basada
en bentonita registrada que contenía de 18 a 22% en peso de agua. El
lote 13 contenía 1,8% en peso de material de lecho gastado y 0,2% en
peso de ácido bórico; el lote 14 contenía 1% en peso de una mezcla
de bentonita/material de lecho gastado de proporción en peso 1:1; el
lote 15 contenía 2% en peso de una mezcla de bentonita/material de
lecho gastado de proporción en peso 1:1; el lote 16 contenía 2% en
peso de una mezcla de bentonita/material de lecho gastado/gel DPR de
proporción en peso 1:1:0,3; el lote 17 contenía 1,8% en peso de
material de lecho gastado y 0,2% en peso de borato sódico. También
se preparó un lote E comparativo que no contenía aditivos. Los lotes
\hbox{13-15} se cocieron a 930ºC, y los
lotes 16-18 y E se cocieron a 970ºC durante un
máximo de 60 minutos. Se ensayó la resistencia a la compresión de
cada lote, y los resultados se muestran en la tabla 9. El área
superficial sobre el que se aplicó la carga en el ensayo de
compresión era de 43 cm^{2} en cada caso.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se formaron los siguientes lotes de ladrillos de
revestimiento, mezclando una variedad de aditivos en tres arcillas
registradas diferentes; arcillas 1, 2 y 3. La arcilla 1 era una
arcilla muy plástica y tenía niveles relativamente altos de sulfato
sódico, sulfato cálcico y pirita. La alta concentración de estas
sales diversas significa que los ladrillos obtenidos a partir de
esta arcilla tenían una elevada tendencia a eflorescer. El tipo y la
cantidad de aditivos añadidos a las arcillas se detallan en la tabla
10 a continuación. Las muestras de ladrillos se cocieron a 1030ºC
(arcillas básicas y arcillas Hanson) o 970ºC (mezcla de arcilla
registrada). Se midió la eflorescencia de cada muestra de ensayo
sumergiendo una tercera parte del volumen de la muestra de ladrillo
en agua destilada durante una semana. La muestra de ladrillo se secó
a continuación y se evaluó de efluorescencia su superficie. Los
resultados se muestran en la tabla 10. "Muy poca" eflorescencia
significa que son detectables simplemente sobre la superficie puntos
blancos que contienen agua; "Poca" eflorescencia significa que
hasta 2% del área superficial está cubierta con puntos blancos;
Eflorescencia "media" significa que entre 2 y 10% del área
superficial está cubierta; Eflorescencia "fuerte" significa que
más del 10% del área superficial está cubierta.
| Arcilla | Aditivos | Características de eflorescencia |
| 1 | ninguno | Media |
| 1 | 0,2% en peso de ácido bórico | Muy poca |
| 1,8% en peso de material de lecho gastado | ||
| 2 | ninguno | Muy fuerte |
| 2 | 0,2% en peso de ácido bórico | Fuerte |
| 1,6% en peso de material de lecho gastado | ||
| 3 | ninguno | Media |
| 3 | 0,2% en peso de ácido bórico | Muy poca |
| 1,8% en peso de material de lecho gastado | ||
| 3 | 0,3% en peso de ácido bórico | Muy poca |
| 2,7% en peso de material de lecho gastado |
Claims (15)
1. Una composición de arcilla que comprende
material de lecho gastado que resulta de la síntesis de
organohalosilanos y halosilanos, y al menos 10% en peso de
arcilla.
2. Una composición de arcilla según la
reivindicación 1, en la que la arcilla está presente en una cantidad
de al menos 15% en peso, preferiblemente al menos 20% en peso de la
composición de arcilla.
3. Una composición de arcilla según las
reivindicaciones 1 ó 2, en la que la arcilla y el material de lecho
gastado están presentes en una proporción en peso de 10:1 a 1:10,
preferiblemente de 5:1 a 1:5 y lo más preferiblemente de 3:1 a
1:3.
4. Una composición de arcilla según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en la que el agua está presente en
una cantidad de 10 a 40% en peso de la composición de arcilla.
5. Una composición de arcilla según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en la que la arcilla se selecciona
a partir de tierra de batán, bentonita, caolín (arcilla China) y
diatomita.
6. Una composición de arcilla según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que comprende además gel residual
del procedimiento directo resultante de la neutralización y
deshidratación de los halosilanos de punto de ebullición más
elevado, obtenidos por la reacción de procedimiento directo de
silicio y cloruro de metilo.
7. Una composición cerámica que comprende
material de lecho gastado, resultante de la síntesis de
organohalosilanos y halosilanos.
8. Una composición cerámica según la
reivindicación 7, en la que el material de lecho gastado está
presente en una cantidad de 0,2 a 10% en peso de la composición
cerámica.
9. Una composición cerámica según la
reivindicación 6 o la reivindicación 7, que comprende además gel
residual del procedimiento directo resultante de la neutralización y
deshidratación de los halosilanos de punto de ebullición más
elevado, obtenidos por la reacción de procedimiento directo de
silicio y cloruro de metilo.
10. Un método para inactivar material de lecho
gastado, que comprende mezclar material de lecho gastado resultante
de la síntesis de organohalosilanos y halosilanos con arcilla.
11. Un método según la reivindicación 10, en el
que el material de lecho gastado y la arcilla se mezclan al menos
parcialmente en una extrusora.
12. Un método para obtener un material cerámico,
que comprende conformar un artículo cerámico previo de una mezcla
cerámica previa que comprende material de lecho gastado resultante
de la síntesis de organohalosilanos y halosilanos, y cocer el
artículo a una temperatura elevada.
13. Un método según la reivindicación 12, en el
que el material de lecho gastado está presente en la mezcla cerámica
previa en una cantidad entre 0,5 a 10% en peso, preferiblemente de 1
a 4% en peso de la mezcla cerámica previa.
14. Un método según las reivindicaciones 12 ó 13,
en el que la mezcla cerámica previa comprende además gel residual
del procedimiento directo resultante de la neutralización y
deshidratación de los halosilanos de punto de ebullición más elevado
obtenidos por la reacción de procedimiento directo de silicio y
cloruro de metilo.
15. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 14, en el que la mezcla cerámica previa
comprende una composición de arcilla según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6.
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