ES2227428T3 - Procedimiento e instalacion para el tratamiento de deshidroxilacion de silicato de aluminio. - Google Patents
Procedimiento e instalacion para el tratamiento de deshidroxilacion de silicato de aluminio.Info
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de deshidroxilación de silicato de aluminio, en el que se someten partículas que contienen el silicato de aluminio a una temperatura de, al menos 500ºC, caracterizado porque las partículas están en forma de un polvo seco y porque se transporta el polvo seco (26) en una corriente de gas (30) a una temperatura de 600 a 850ºC durante un tiempo suficiente para alcanzar el grado de deshidroxilación deseado.
Description
Procedimiento e instalación para el tratamiento
de deshidroxilación de silicato de aluminio.
La presente invención se refiere al tratamiento
de partículas minerales. Se refiere más particularmente a un
procedimiento de tratamiento de deshidroxilación de silicato de
aluminio, que puede estar contenido especialmente en arcillas, para
conferirle o aumentarle su reactividad en calidad de aditivo o de
adición (con carácter puzolánico) en matrices de cemento, hormigón
o otro.
Es conocido añadir silicato de aluminio, en forma
de metacaolín, en composiciones de cemento, mortero u hormigón, en
calidad de aditivo susceptible de reaccionar con la cal liberada
por la hidratación del cemento, en particular de cementos
reforzados con fibras de vidrio, en los que la cal liberada durante
el envejecimiento del cemento, tiene un efecto nefasto sobre las
propiedades de refuerzo.
Este silicato de aluminio en forma reactiva se
puede obtener mediante un tratamiento de calcinación térmico de
caolín o de caolinita, generalmente a partir de un material de
partida arcilloso. La reacción endotérmica de deshidroxilación es
la siguiente:
Al_{2}O_{3}.2 SiO_{2}.2
H_{2}O \rightarrow Al_{2}O_{3}.2 H_{2}O + 2 H_{2}O
(\approx -418
Julios/gramo)
Esta reacción tiene lugar a una temperatura de
aproximadamente 500 a 650ºC según sea el origen de la arcilla de
partida.
La aplicación industrial de este tratamiento debe
responder a dos imperativos: tratar la materia arcillosa a fondo
para asegurar la transformación de todo el caolín en metacaolín,
sin que la temperatura de la materia tratada alcance la temperatura
de degradación del metacaolín, que se puede transformar (por causa
de una reacción exotérmica), a aproximadamente 900ºC, en una forma
cristalizada no reactiva, tal como la mulita o la cristobalita.
De acuerdo con una técnica industrial conocida,
la arcilla en forma de bolitas se trata en un horno de bandejas, en
el que cada piso calentado por mecheros a una temperatura dada,
comprende una bandeja sobre la que se deposita un espesor sustancial
de arcilla, y brazos rascadores que garantizan la exposición de la
arcilla durante la duración de tiempo deseada, a la temperatura del
piso y que dirigen la materia tratada en una bandeja hacia la
bandeja siguiente. Típicamente estas instalaciones imponen un
gradiente de temperatura creciente en el sentido de circulación de
la arcilla, del orden de 500 a 750ºC a nivel de las bandejas. Para
alcanzar estas temperaturas, los mecheros calientan, a veces
localmente, a temperaturas muy superiores, y los órganos del horno,
especialmente paredes y brazos, sometidos a fuertes solicitaciones,
se deben fabricar con materiales refractarios que tengan una buena
resistencia térmica y/o deben estar provistos con un sistema de
refrigeración. Por otro lado, el tiempo de estancia de las materias
en el horno es muy largo e implica un consumo de energía muy
importante, y por último las finas partículas producidas por
frotamiento de las bolitas son conducidas por el gas de cocción,
que necesita, por este hecho, un tratamiento de desempolvamiento de
los humos.
De acuerdo con otra técnica conocida, denominada
"calcinación instantánea", partículas de arcilla se someten a
gradientes de temperatura considerables, con el fin de alcanzar
casi-instantáneamente la temperatura de tratamiento.
En la práctica, las partículas de arcilla se sitúan en un ambiente
cuya temperatura puede alcanzar 900 a 1.000ºC, e incluso más,
durante un tiempo muy breve, de manera que los cambios térmicos
llevan la partícula a la temperatura deseada del orden de
500-600ºC. De acuerdo con ciertos tipos de
realización, el horno de calcinación comprende un recinto en el que
está instalado un mechero que produce la temperatura deseada. Este
tipo de horno presente el peligro de que algunas partículas se
pongan en contacto con la llama del mechero y sobrepasen la
temperatura de tratamiento deseada. Otro tipo de horno de
calcinación instantánea, descrito especialmente en el documento
US-A-6.139.313, comprende una cámara
de tratamiento por una corriente gaseosa toroidal, en la que un
plasma de muy alta temperatura se forma por inyección de combustible
en una corriente de gas caliente creada aguas arriba de la cámara
de tratamiento. Los órganos críticos del horno están sometidos
también aquí a temperaturas muy altas, lo que exige dispositivos de
refrigeración complicados.
La presente invención pretende proporcionar un
procedimiento de tratamiento mejorado por calcinación, que garantice
un rendimiento de transformación satisfactorio, sin necesitar una
instalación complicada ni materiales caros.
Este objetivo ha sido alcanzado de acuerdo con la
invención por un procedimiento de tratamiento de deshidroxilación de
silicato de aluminio, en el que las partículas que contienen el
silicato de aluminio se someten a una temperatura de, al menos
500ºC, caracterizado porque las partículas están en forma de polvo
seco y que se transporta el polvo seco en una corriente de gas a una
temperatura de 600 a 850ºC, durante un tiempo suficiente para
alcanzar el grado de deshidroxilación deseado.
La invención ha revelado que el material que
contiene el silicato de aluminio, cuando está dividido en forma
pulverulenta, reacciona de manera sorprendentemente rápida en el
gas de transporte cuya temperatura, sin embargo, es muy inferior a
las temperaturas usuales de un tratamiento de calcinación
"instantánea", de manera que la invención proporciona un
tratamiento térmico de deshidroxilación de aplicación poco cara,
tanto en cuanto a la energía requerida como a los materiales que
sirven para realizar los dispositivos de tratamiento.
Para fijar las ideas, el polvo seco tiene
generalmente una granulometría inferior o igual a 100 \mum, es
decir, que todas las partículas que lo componen tienen un tamaño
caracterizado por dimensiones (diámetro o diámetro aparente)
inferiores o iguales a 100 \mum. Preferentemente, está compuesto
de partículas de dimensiones inferiores o iguales a 80 \mum.
Comprende ventajosamente al menos 60%, en peso de partículas de
dimensión inferior a 20 \mum y preferentemente una cantidad
pequeña (por ejemplo, inferior o igual a 5%) de partículas de
dimensiones superiores a 40 \mum (95% < 40 \mum).
De manera ventajosa, el polvo se forma a partir
de una pasta de base hidratada, que comprende silicato de aluminio,
de la manera siguiente: se reduce la pasta de base a fragmentos y
se desaglomeran los fragmentos de pasta de base, por acción
mecánica en presencia de un gas caliente a una temperatura del orden
de 500ºC a 800ºC.
De acuerdo con la invención, ha aparecido de
manera inesperada igualmente, que una simple operación mecánica de
molienda, malaxado, amasado, o similar, llevado a cabo en presencia
de un gas caliente a temperatura superior o igual a 500ºC, que se
consideraría usualmente para secar un material hidratado, permite no
solamente evaporar el agua de hidratación de la pasta de base,
sino, además, cebar la separación del agua que forma parte del
silicato de aluminio, formando metacaolín. Esta operación se
consigue transportando los productos pulverulentos por gas caliente
cuya temperatura (500 a 850ºC) se define precisamente con el fin
de, por un lado, permitir un adelanto suficiente de la reacción
(temperatura y tiempo de transporte) y, por otra parte, no formar
productos cristalizados estables en presencia de cal (límite
superior de la temperatura).
La acción mecánica prevista de acuerdo con la
invención es, preferentemente, una acción de separar las partículas
que constituyen la materia mineral de la pasta de base para
conferir al material seco su reparto granulométrico "natural".
Es por esto por lo que se emplea en la presente memoria descriptiva
la expresión desaglomeración. Por lo mismo, la expresión
trituración, cuando se usa en la presente memoria descriptiva,
comprende todo tipo de acción "suave", especialmente del tipo
de frotamiento, y no está limitada a una operación con el fin de
reducir la granulometría de un material rompiendo sus partículas
constitutivas.
La temperatura del gas caliente utilizado en la
etapa de desaglomeración se elige inferior a 800ºC para evitar la
posterior transformación del metacaolín en una forma no reactiva,
pero se la desea lo más alta posible para un secado rápido de la
pasta de base hidratada. La temperatura se puede elegir, dentro del
intervalo, en función del contenido de agua y de las características
propias de la materia prima, ligados a su composición y, por tanto,
al yacimiento o a la fuente utilizada. La temperatura precisa de
trasformación de un caolín en metacaolín se puede determinar
sometiendo la materia prima a un análisis térmico diferencial
(ATD), estando el pico de transformación en metacaolín situado
generalmente entre 500 y 550 ó 600ºC. Se puede elegir ventajosamente
la temperatura del gas caliente del orden de 600 a 750ºC, y
especialmente de 650 a 700ºC. Se trata de la temperatura del gas
después de la mezcla e introducción de las partículas arcillosas.
Es, por tanto, interesante que la alimentación de gas caliente se
realice a la temperatura más próxima a la temperatura de
transformación, debiendo esta temperatura, sin embargo, ser la más
elevada posible (850-900ºC), siendo inferior al
umbral correspondiente a la reacción de transformación en
mulita.
Las condiciones de la etapa de desaglomeración de
acuerdo con la invención permiten una eliminación sustancial del
agua presente en la pasta de base hidratada. Típicamente, a partir
de una pasta de base que tiene un contenido de agua inferior a 30%
en peso, especialmente del orden de 15 a 30% en peso, el polvo seco
desaglomerado tiene, generalmente, un contenido residual de agua del
orden de 0 a 1%, en peso.
Ventajosamente, se realiza la desaglomeración
forzando los fragmentos de pasta y al gas caliente entre dos órganos
de trituración. Se produce, así, una superficie de contacto máxima
entre la pasta y el gas caliente que favorece el intercambio de
calor y permite un secado casi instantáneo.
Gracias a estas condiciones de secado, el
material de la pasta de base se reduce a polvo con las dimensiones
de sus partículas constitutivas. En general, el polvo seco tiene
una granulometría inferior o igual a 100 \mum , y preferentemente
inferior a 80 \mum. Comprende ventajosamente al menos 60%, en
peso de partículas de dimensión inferior a 20 \mum y una cantidad
pequeña (por ejemplo, inferior o igual a 5%) de partículas de
dimensiones superiores a 40 \mum
Según sea la materia prima utilizada,
especialmente cuando se trata de una materia natural tal como la
arcilla, la etapa de desaglomeración puede ir seguida de una etapa
de separación de partículas gruesas, especialmente mediante un
ciclón, tales como arena, a la salida de la cual se recupera el
polvo seco que será objeto del tratamiento térmico.
Según sea la materia prima utilizada, se puede
obtener un polvo seco que contiene silicato de aluminio que puede
estar deshidroxilado parcialmente por la operación de
trituración-secado. El grado de deshidroxilación se
puede valorar por la reactividad en el ensayo "Chapelle", que
consiste en evaluar la cantidad de CaO potencialmente consumible
por la materia mineral, definiendo esto el puzolanato de la adición
mineral. En este ensayo, descrito por R, Largent en el Bulletin de
Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées nº 93,
janvier-février 1978, pp. 63-64, se
pone en contacto durante 16 horas en las proximidades del punto de
ebullición, la materia mineral y cal en suspensión en agua. Después
de enfriamiento se determina la cal que no ha reaccionado. El
resultado se expresa en g por 1 g de materia mineral.
Para alcanzar un grado de deshidroxilación
elevado con una reactividad en el ensayo Chapelle de, al menos
aproximadamente 0,7 a 0,8, la invención prevé una etapa de
tratamiento térmico transportando el polvo seco en una corriente de
gas caliente a una temperatura de 600 a 850ºC, durante un tiempo
suficiente para alcanzar el grado de deshidroxilación deseado, sin
que la temperatura de la partícula alcance la zona de
transformación mineral en mulita.
El análisis de las curvas proporcionadas por el
ATD permite identificar y cuantificar exactamente tanto las
temperaturas de reacción (determinación de las temperaturas mínima
y máxima) como la cinética de transformación del caolín en
metacaolín, que se utiliza para determinar, de acuerdo con la
invención, el par temperatura-tiempo de transporte
del caolín en forma de polvo. La temperatura del gas caliente
determina (utilizando los resultados de ATD) el tiempo de
transporte (contacto entre el gas y el polvo) necesario para
transformar el caolín en metacaolín. Así, para un caolín estudiado,
el tiempo de transporte necesario para alcanzar 80% de
deshidroxilación es de 13 segundos para una temperatura de 600ºC,
mientras que se reduce ventajosamente a 0,1 segundo para gases a
aproximadamente 800ºC. Es notable que las condiciones de tratamiento
térmico de las partículas elementales de caolín situadas en un
flujo diluido son sensiblemente diferentes de las que se realizan
en los aparatos de medida de tipo ATD/ATG en los que la muestra se
pone en paquete pequeño. Esta disposición geométrica reduce la
velocidad de los cambios térmicos y, desde luego, esta cinética se
modifica igualmente por la presencia de una humedad relativa más
importante en los crisoles del aparato que la predominante en el
flujo diluido.
El polvo que se debe someter al tratamiento en
caliente se puede tratar directamente después de la desaglomeración,
si ésta se efectúa sobre el sitio del tratamiento térmico, o bien
después de una etapa intermedia de almacenamiento en el sitio o en
una instalación separada de preparación del polvo.
En el primer caso, se puede recuperar el polvo
con la corriente de gas caliente a la salida de la desaglomeración
para transportar el polvo a continuación del tratamiento en
caliente, con un aporte eventual de calor suplementario, en forma
de una corriente de gas caliente accesorio o de otros medios de
calentamiento para llevar el gas a una temperatura de 600 a
850ºC.
En el segundo caso, el polvo se introduce en una
segunda corriente de gas caliente a una temperatura de 600 a
850ºC.
En una u otra variante, se puede controlar
ventajosamente la temperatura del gas caliente durante el transporte
del polvo seco. El control puede consistir en imponer un gradiente
de temperatura al gas y al polvo, o bien al contrario, en mantener
constante la temperatura del gas caliente durante el transporte del
polvo seco.
Al fin del tratamiento, se puede recuperar el
polvo seco deshidroxilado por diversos medios, y especialmente por
filtración.
La invención tiene igualmente por objeto una
instalación para el tratamiento de deshidroxilación de silicato de
aluminio, caracterizada porque comprende un conducto alimentado por
una corriente de gas caliente a una temperatura de 600 a 850ºC,
medios para introducir en el conducto un polvo seco que comprende el
silicato de aluminio y medios para transportar el polvo seco en
este conducto.
De acuerdo con otras características:
- -
- la instalación comprende medios para desmenuzar en fragmentos una pasta de base hidratada que comprende el silicato de aluminio, una trituradora-secadora que desaglomera los fragmentos de pasta de base por acción mecánica en presencia de un gas caliente a una temperatura de 500 a 800ºC, medios para recoger un polvo seco aguas abajo de la trituradora-secadora;
- -
- la trituradora-secadora comporta una zona de trituración con órganos de trituración y vías de paso para el gas caliente en dicha zona de trituración;
- -
- los órganos de trituración comprenden, al menos un par de discos paralelos que llevan dedos salientes en sus superficies enfrentadas entre sí y porque las vías de paso para el gas caliente son los espacios entre los dedos de los discos;
- -
- la instalación comprende medios de separación, tales como un ciclón, a la salida de la trituradora-secadora;
- -
- la instalación comprende medios de almacenamiento intermedio entre la trituradora-secadora y el conducto;
- -
- el conducto está alimentado con gas caliente por un mechero, cuya llama está contenida fuera del conducto;
- -
- el conducto está equipado con medios exteriores de calentamiento, tales como resistencias calentadoras y/o un manguito calentador;
- -
- los medios de calentamiento están constituidos por, al menos una entrada de gas que, por combustión al nivel de una pared de la instalación, permite mantener una temperatura de pared próxima a 800ºC:
- -
- la instalación comprende, aguas abajo, medios de recogida del polvo por filtración.
Otros detalles y características de la invención
se deducirán de la descripción detallada que va seguida de un
ejemplo de aplicación de la invención, en relación con los dibujos
anexos, en los cuales:
- la figura 1 representa un esquema de una
instalación de acuerdo con la invención;
- la figura 2 representa una vista esquemática en
corte de una trituradora-secadora susceptible de
formar parte de la instalación de la figura 1;
- la figura 3 representa, en detalle, los órganos
de trituración de la trituradora-secadora de la
figura 2.
En este ejemplo, el procedimiento de acuerdo con
la invención se aplica al tratamiento de arcilla caolínica, para
convertir el sulfato de aluminio en metacaolín.
A este efecto, se puede utilizar la instalación
de la figura 1. Se precisa que la representación de la figura 1 es
esquemática, que los elementos no están representados a escala, y
que no limita en nada la invención, en particular en lo que se
refiere a la disposición de los diferentes puestos o la disposición
o la orientación de las líneas de circulación de las materias.
Esta instalación comprende esencialmente una
tolva 1 de almacenamiento de la arcilla, una desmenuzadora 2, una
trituradora-secadora 3, eventualmente un ciclón 4
de separación, eventualmente un espacio 5 de almacenamiento, un
conducto 6 de transporte, un puesto 7 de enfriamiento y un filtro 8
de recogida del polvo.
La arcilla contenida en la tolva 1 se presenta en
forma tal como se produce en la extracción del yacimiento,
generalmente en forma de bloques de una pasta de base hidratada
cuyas dimensiones pueden alcanzar la decena de centímetros. En
estado inicial, presenta un contenido de agua que puede ir, por
ejemplo, de 15 a 30%, en peso.
La desmenuzadora 2 proporciona fragmentos de
pasta de base de dimensiones reducidas, especialmente del orden de
varios centímetros, a la trituradora- secadora 3, por ejemplo por
medio de un tornillo de Arquímides.
La trituradora-secadora 3 es
alimentada con una corriente de gas caliente producido en 9 por un
mechero 10 y un ventilador 11, transportándose la corriente hacia
la trituradora-secadora por un conducto 12. La llama
del mechero 10 se regula para que la temperatura de la corriente de
gas caliente en el conducto 12 sea del orden de 500 a 800ºC,
preferentemente del orden de 600 a 750ºC, y especialmente de 650 a
700ºC.
Los fragmentos de pasta de base se introducen en
la corriente de gas caliente en 13, a un ritmo controlado, por
ejemplo por la rotación del tornillo, justo antes de que el
conducto 12 se una a la trituradora-secadora 3.
La etapa de desaglomeración se comprenderá mejor
en relación con las figuras 2 y 3, que representan respectivamente
un tipo de trituradora-secadora utilizable de
acuerdo con la invención, vista en corte según un plano vertical en
el eje de la línea de la parte de instalación representada en la
parte baja de la figura 1, y un detalle de esta
trituradora-secadora visto en perspectiva
desmontada. Este tipo de trituradora-secadora es
comercializada especialmente por CMI-HANREZ.
La trituradora se compone esencialmente de un
recinto 14 en cuyo interior gira un árbol 15 movido por medios 16
indicados esquemáticamente, y que lleva al menos un disco 17
provisto de, al menos una serie de dedos 18 salientes sobre al
menos una cara plana del disco y dispuestos preferentemente en
anillo siguiendo la periferia del disco 17. El recinto comporta dos
paredes 19, 20 en forma de disco, paralelas al disco 17 y que
llevan sobre su superficie en frente de las caras planas del disco
17, al menos una serie de dedos 21, 22 dispuestos en anillo
siguiendo la periferia de los discos 19, 20. Las series de dedos
están dispuestos de manera concéntrica y su longitud se elige para
formar pasos en zigzag entre los dedos de dos series vecinas.
En funcionamiento, la rotación del disco 17
arrastra los fragmentos 23 de pasta de base hacia la periferia del
recinto 14. Sobre la primera cara del disco 17, los fragmentos
pasan a través de los pasos en zigzag formados entre los dedos 18 y
22, luego pasan a lo largo de la periferia del recinto 14 hacia la
otra cara del disco 17, y sobre la otra cara de este último, pasan
a través de los pasos en zigzag formados entre los dedos 18 y 21.
Este recorrido entre los dedos de trituración muy próximos tiene
por efecto amasar o triturar la pasta de arcilla.
La corriente de gas caliente 24 sigue el mismo
recorrido indicado en las flechas y recubre y penetra los fragmentos
de pasta de base, con una superficie de intercambio considerable
entre el gas caliente y la pasta. Esta gran superficie de
intercambio permite la evaporación muy rápida, casi instantánea, del
agua de hidratación de la arcilla, que se separa progresivamente
por frotamiento en partículas de tamaño cada vez más pequeño.
En la pared 19 en forma de disco está instalado
un diafragma 25 que permite a las partículas de tamaño pequeño
abandonar el recinto 14, mientras que las partículas de dimensiones
más grandes se reenvían hacia las vías de paso en zigzag para
continuar la desaglomeración por frotamiento. Por tanto, se puede
regular el dispositivo para recuperar aguas abajo del diafragma 25
un polvo 26 cuyo reparto granulométrico es la granulometría natural
de las laminillas de arcilla. Típicamente, el polvo 26 es de
dimensiones inferiores a 100 \mum y puede, incluso, comprender al
menos 95% de partículas de dimensión inferior a 40 \mum.
En este estado, el polvo no contiene generalmente
más que 0 a 1% en peso de agua. Tiene una reactividad a la cal, de
acuerdo con el ensayo Chapelle, sensiblemente invariable con
respecto al estado inicial, generalmente inferior a 0,5 g por 1
gramo.
El polvo 26 y la corriente de gas 27 que se ha
enfriado durante la operación de desaglomeración (su temperatura
puede bajar a 100ºC pero se debe mantener por encima de su punto de
rocío) se recuperan vía un conducto 28, que puede estar dirigido
hacia un ciclón para separar eventualmente las partículas del polvo
en función de su tamaño, por ejemplo para eliminar granos de arena
o las partículas aglomeradas de tamaño superior a 100 ó 40
\mum.
El polvo 26 transportado por la corriente de gas
27 se puede almacenar en 5, con evacuación del gas de transporte, o
enviar directamente hacia la etapa siguiente de tratamiento
térmico.
En la figura 1, el polvo se toma del silo 5 y se
encamina vía un conducto 29, por ejemplo en una corriente de gas
vector, hacia el conducto de transporte 6, en el que circula una
corriente gaseosa 30 producida por un mechero 31, situado aguas
arriba del conducto 6 de manera que la llama del mechero no se pueda
extender en la zona de introducción del polvo. La llama del mechero
31 se regula para que la temperatura de la corriente de gas
caliente 30 en el conducto 6 sea del orden de 600 a 850ºC, y
preferentemente del orden de 600 a 800ºC. El gas caliente puede ser
como en la presente memoria descriptiva un gas de combustión, pero
podría ser cualquier otro tipo de gas, aire u otro, calentado por
cualquier método conocido.
A fin de perturbar lo menos posible, el
equilibrio térmico en el conducto, el polvo se puede encaminar en
el conducto 29 por una corriente de gas caliente.
El conducto 6 puede estar equipado de medios de
control y de regulación de la temperatura de los gases, por ejemplo
para imponer un gradiente de temperatura a lo largo del conducto o,
por el contrario, para mantener la temperatura en un intervalo
estrecho de variaciones. El conducto 6 estará ventajosamente
provisto de medios de calentamiento, ya que la reacción de
deshidroxilación del caolín es endotérmico y hace bajar la
temperatura del gas de tratamiento y, por tanto, la de las
partículas.
Así, el conducto representado en la figura 1,
está equipado con un manguito calefactor 32 que puede estar
constituido con una doble envoltura en cuyo interior circula un
fluido de calentamiento, especialmente gases de combustión. Como
variante o como complemento, se pueden prever medios de calefacción
eléctrica.
Al ser endotérmica la operación de
deshidroxilación, puede ser interesante desde un punto de vista del
rendimiento térmico, realizar un aporte energético a nivel de las
partículas transportadas en el flujo. Este aporte energético puede
ser realizado especialmente por radiación eléctrica o por una
combustión gaseosa o líquida de un combustible. (Si se trata de un
gas, éste se auto-enciende al contacto con la
pared).
El conducto está ventajosamente dotado de un
aislamiento exterior, no representado, para luchar contra las
pérdidas térmicas.
El conducto 6 se dispone de cualquier manera
conocida que permita la fluidificación de las partículas de polvo,
preferentemente vertical, y con dimensiones que permitan un tiempo
de estancia suficiente del polvo con la corriente de gas 30. Estas
dimensiones dependen, entre otras, de la materia tratada, cuya
granulometría fija la velocidad de fluidificación, que es la
velocidad mínima de la corriente de gas 30 para transportar el polvo
a través de todo el conducto. A título de ilustración, la velocidad
del gas 30 para el tratamiento de la arcilla puede ser del orden de
10 m/s.
El tiempo de estancia del polvo en el conducto
depende, del grado de deshidroxilación deseado y de la temperatura
del gas 30 y, por tanto, se adaptará caso por caso por el
especialista. Un tiempo de estancia de 0,1 a 0,2 segundos a 800ºC
es generalmente suficiente para aumentar notablemente la
reactividad en el ensayo Chapelle, ventajosamente de, al menos 0,1 g
y especialmente del orden de 0,7 g a 0,8 g.
A partir de una arcilla caolínica que tiene ya, a
la salida de la trituradora-secadora, la capacidad
de fijar cal según el ensayo Chapelle con una reactividad, por
ejemplo del orden de 0,5 g, se ha podido verificar que el
tratamiento en el conducto 6 permite terminar la deshidroxilación
aumentando la reactividad del polvo. El tratamiento en el conducto
6 se puede utilizar también para conferir reactividad a un material
inicialmente poco reactivo.
Así, en otro ensayo, un caolín en polvo
comercializado por la empresa SOKA con la marca SIALITE, cuya
reactividad Chapelle inicial es muy pequeña (del orden de 45 mg de
CaO por gramo) se ha tratado con un gas a 800ºC, forzado a una
velocidad de 10 m/s en un conducto de 1,7 m de longitud, el grado de
deshidroxilación ha sido tal que la reactividad Chapelle era de 307
mg por 1 g de materia y para un conducto de 5,1 m de longitud, se
ha alcanzado una reactividad de 0,7 para 1 g de materia seca.
A la salida del conducto, el polvo 26 y el gas 30
están aún a temperatura elevada y puede ser deseable enfriarlos
antes de proceder a la separación del polvo. Es esto por lo que la
instalación comprende un intercambiador de calor 7 conectado a la
salida del conducto 6 aguas arriba del filtro 8 de separación del
polvo deshidroxilado.
Un circuito de recirculación de gas caliente con
posibilidad de recalentamiento puede preverse para mejorar el
rendimiento térmico o energético de la instalación.
Aunque descrita más particularmente con
referencia al tratamiento de una arcilla caolínica, la invención se
aplica de manera general al tratamiento de cualquier materia que
contenga silicato de aluminio.
Claims (21)
1. Procedimiento de tratamiento de
deshidroxilación de silicato de aluminio, en el que se someten
partículas que contienen el silicato de aluminio a una temperatura
de, al menos 500ºC, caracterizado porque las partículas están
en forma de un polvo seco y porque se transporta el polvo seco (26)
en una corriente de gas (30) a una temperatura de 600 a 850ºC
durante un tiempo suficiente para alcanzar el grado de
deshidroxilación deseado.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el polvo se forma a partir de una
pasta de base hidratada, que contiene el silicato de aluminio, de
la manera siguiente:
- -
- se reduce la pasta de base en fragmentos (23);
- -
- se desaglomeran los fragmentos (23) de pasta de base por acción mecánica (en 3) en presencia de un gas caliente (24) a una temperatura de 500 a 800ºC para formar el polvo seco (26).
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque la pasta de base tiene un contenido
de agua inferior a 30%, en peso, y porque el polvo seco tiene un
contenido residual de agua del orden de 0 a 1% en peso.
4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polvo seco tiene una granulometría inferior o igual a 100 \mum, y
preferentemente inferior a 80 \mum.
5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque se realiza
la desagregación forzando los fragmentos (23) de pasta y el gas
caliente (24) entre órganos de trituración (18, 21, 22).
6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la etapa de
desaglomeración es seguida de una etapa de separación de partículas
gruesas (en 4) a la salida de la cual se recupera el polvo
seco.
7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
almacena el polvo seco (en 5) antes de transportarlo (en 6) en la
corriente de gas caliente.
8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
controla la temperatura del gas caliente durante el transporte del
polvo seco.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
8, caracterizado porque se mantiene sensiblemente constante
la temperatura del gas caliente durante el transporte del polvo
seco.
10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se
recupera el polvo seco deshidroxilado por filtración después de
enfriamiento.
11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
polvo seco tratado tiene una reactividad Chapelle de, al menos 0,7
g por 1 gramo.
12. Instalación para el tratamiento de
deshidroxilación de silicato de aluminio, caracterizada
porque comprende un conducto (6) alimentado por una corriente de
gas caliente (30) a un temperatura de 600 a 850ºC, medios para
introducir en el conducto (6) un polvo seco que contiene el
silicato de aluminio y medios (31) para transportar el polvo seco
en este conducto, estando el conducto dimensionado para realizar
las deshidroxilación del silicato de aluminio.
13. Instalación de acuerdo con la reivindicación
12, caracterizada porque comprende medios (2) para desmenuzar
en fragmentos (23) una pasta de base hidratada que contiene el
silicato de aluminio, una trituradora-secadora (3)
que desaglomera los fragmentos (23) de pasta de base por acción
mecánica en presencia de un gas caliente (24) a una temperatura de
500 a 800ºC, medios (28,8) para recoger un polvo seco (26) aguas
abajo de la trituradora-secadora.
14. Instalación de acuerdo con la reivindicación
13, caracterizada porque la
trituradora-secadora (2) comprende una zona de
trituración con órganos de trituración (18, 21, 22) y vías de paso
para el gas caliente en dicha zona de trituración.
15. Instalación de acuerdo con la reivindicación
14, caracterizada porque los órganos de trituración
comprenden al menos dos discos paralelos (17, 19, 20) que llevan
dedos (18, 21, 22) salientes sobre sus superficies, unos frente a
otros, y porque las vías de paso para el gas caliente son los
espacios entre los dedos (18, 21, 22) de los discos.
16. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque comprende
medios de separación (4) tales como un ciclón, a la salida de la
trituradora-secadora (3).
17. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 12 a 16, caracterizada porque comprende
medios de almacenamiento (5) intermedio entre la
trituradora-secadora (3) y el conducto (6).
18. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 12 a 17, caracterizada porque el conducto
(6) es alimentado con gas caliente (30) por un mechero (31) cuya
llama se mantiene fuera del conducto.
19. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 12 a 17, caracterizada porque el conducto
(6) está equipado con medios exteriores de calentamiento, tales
como resistencias calefactoras y/o un manguito calefactor (32).
20. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 12 a 18, caracterizada porque comprende,
aguas abajo, medios de recogida de polvo por filtración (8).
21. Instalación de acuerdo con la reivindicación
19, caracterizada porque los medios exteriores de
calentamiento están constituidos por radiación eléctrica o por
combustión gaseosa o líquida de un combustible.
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