ES2266711T3 - Aglutinante hidraulico. - Google Patents
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Abstract
Aglutinante hidráulico que como componente principal contiene cemento al que se añade una mezcla de un reductor de cromato y un material portador, caracterizado porque el reductor de cromato contiene dos componentes de sulfato de hierro (II) en el que el primer componente se compone de sal de filtrado de la fabricación de dióxido de titanio y el segundo componente es caparrosa verde, y al reductor de cromato se ha añadido un regulador mineral de la acidez.
Description
Aglutinante hidráulico.
La invención se refiere a un aglutinante
hidráulico con el componente principal cemento al que se ha añadido
sulfato de hierro (II) para la reducción del cromato así como a un
reductor de cromato y a su uso.
El cemento se aplica en la industria de
materiales de construcción en forma de aglutinante hidráulico
finamente molido para la fabricación de hormigón mortero piedras de
hormigón y piezas terminadas. En el procesamiento del cemento es
desventajoso que éste debido a su contenido de cromato puede
originar alergia y producir eczemas. Aquí en particular el cromato
soluble es la causa de las reacciones alérgicas.
Es conocido utilizar sulfato de hierro (II) como
reductor del cromato (VI) que se encuentra en el cemento en forma de
trazas. El sulfato de hierro (II) reduce el cromo (VI) soluble a
cromo (III) insoluble. De esta manera pueden evitarse deterioros de
la salud. La utilización de sulfato de hierro (II) como aditivo en
el cemento para la reducción de cromato está descrita por ejemplo en
los documentos DE 19744035 A1 y EP 1314706 A2. En Manns, W.;
Laskowski, Ch.: Eisen(II)sulfat als Zusatz zur
Chromatreduzierung in BE-Z: Beton, H. 2/1999, págs.
78-85, se trata la misma problemática.
Fundamentalmente, se debe constatar que la
capacidad de reacción del sulfato de hierro (II) en el cemento
decrece al aumentar la duración del almacenamiento o envejecimiento.
La capacidad de almacenamiento usual del cemento con bajo contenido
de cromato asciende a tres hasta un máximo de seis meses. Al pasar
la fecha de caducidad en realidad el cemento y ano debería usarse
porque entonces la proporción de cromato en el cemento se encuentra
por encima del valor legalmente permitido de 2 ppm.
También debe notarse que la utilización del
sulfato de hierro (II) en particular si éste se elabora de forma
costosa antes de añadirlo al cemento tiene consecuencias
desventajosas en los costes del aglutinante hidráulico.
Por ello la invención se basa en el objetivo de
presentar partiendo del estado de la técnica un aglutinante
hidráulico al menos equivalente desde el punto de vista de la
aplicación técnica pero más ventajoso desde el punto de vista de los
costes con bajo contenido de cromato con una alta resistencia frente
al almacenamiento o al envejecimiento, así como un reductor de
cromato mejorado para la utilización práctica y su uso.
Se alcanza la parte del objetivo que se refiere
al aglutinante hidráulico como expone la reivindicación 1. El
reductor de cromato según la invención está caracterizado en la
reivindicación 16. La reivindicación 20 se dirige al uso del
reductor de cromato según la invención.
Según la invención se aplica un reductor de
cromato que contiene dos componentes de sulfato de hierro (II). El
primer componente está compuesto por una sal de filtrado de la
fabricación del dióxido de titanio. El segundo componente es
caparrosa verde. Además a ambos componentes de sulfato de
hierro(II) se añade un regulador mineral de la acidez.
La caparrosa verde húmeda (heptahidrato de
sulfato de hierro (II)) se produce como residuo o producto
secundario en diversos procesos industriales por ejemplo en la
fabricación del dióxido de titanio a partir del mineral de titanio.
En la fabricación de dióxido de titanio mediante el procedimiento
del sulfato se desintegra el mineral de titanio finamente molido con
ácido sulfúrico concentrado. El dióxido de hierro presente en el
mineral reacciona formando sulfato de hierro el mineral de titanio
forma sulfato de titanio. Se lleva a cabo la separación del sulfato
de hierro del sulfato de titanio por cristalización. Debido a la
mayor hidrosolubilidad el sulfato de hierro cristaliza formando
sulfato de hierro (II) verde y puede separarse. Esta llamada
caparrosa verde (heptahidrato de sulfato de hierro (II)) de esta
manera es un producto residual de la fabricación de dióxido de
titanio. Es de consistencia húmeda, pero posee las mismas
propiedades químicas que el sulfato de hierro (II) seco, molido y
preparado en particular en cuanto a la reducción del cromato (VI).
La sal verde es en este sentido considerablemente más económica. Lo
mismo vale para la sal de filtrado de la fabricación de dióxido de
titanio. En este caso se trata de un monohidrato de sulfato de
hierro (II). Como éste sin embargo contiene una proporción muy alta
de ácido sulfúrico según la invención se reduce el contenido de
ácido de la sal de filtrado. Para esto, se utiliza un regulador
mineral de la acidez que preferentemente se mezcla con la sal de
filtrado. El regulador de la acidez tiene la función adicional de
mejorar las propiedades reológicas del aglutinante hidráulico.
Según la reivindicación 2 se aplica un reductor
de cromato que contiene dos componentes de sulfato de
hierro(II). El primer componente está compuesto por sal de
filtrado de la fabricación de dióxido de titanio a la que se añade
un regulador mineral de la acidez. El segundo componente es sal
verde.
Preferentemente como regulador mineral de la
acidez se aplica piedra caliza molida como lo prevé la
reivindicación 3. Se añade la piedra caliza a la sal de filtrado en
una cantidad de entre 3% en peso y 18% en peso en particular de
entre 5% en peso y 15% en peso (reivindicación 4). La piedra caliza
molida aquí debería poseer un tamaño de partículas de 0 mm a 2
mm.
Según las características de la reivindicación 5
se mezclan el primer componente de sulfato de hierro (II) y el
segundo componente de sulfato de hierro (II) en una relación de 1:1
a 1:5. Adicionalmente se añade un material portador inerte.
Mediante la mezcla del primer componente de
sulfato de hierro (II) el segundo componente de sulfato de hierro
(II) y el material portador se obtiene un producto suelto. El
material portador dentro de la mezcla desempeña la función de secado
y de tampón o regulador de la humedad. El efecto de secado y de
tampón del material portador garantiza un ajuste óptimo de la
mezcla. Se evita la oxidación por el oxígeno del aire así como la
formación de grumos. No es necesaria una elaboración o un secado
costosos de la sal verde/sal de filtrado antes de su procesamiento.
El material portador adopta la función de la regulación de la
humedad.
En el aglutinante hidráulico según la invención
el cromato dañino está reducido eficazmente. El aglutinante posee
una alta resistencia frente al almacenamiento y al envejecimiento.
Además es económico porque se usan componentes de sulfato de hierro
(II) de productos residuales de la industria.
Según las características de la reivindicación 6
a la mezcla del reductor de cromato y del portador puede añadirse
una sustancia hidrófoba en forma de alcoholes poliméricos. Esta
medida contribuye al aumento de la estabilidad del aglutinante
hidráulico en el almacenamiento.
Los alcoholes poliméricos se añaden a la mezcla
de los reductores de cromato compuesta por dos componentes de
sulfato de hierro(II) y del material portador. La adición del
alcohol polimérico conduce a que en particular el sulfato de
hierro(II) posea una menor afinidad por la humedad o por el
agua y se disuelva menos en ésta o se humecte menos. El sulfato de
hierro (II) casi es envuelto por los alcoholes poliméricos de manera
que su carácter ácido se conserva por más tiempo. En particular así
se disminuye la reacción con el cemento básico la que conduciría a
una neutralización del efecto ácido. De esta manera el sulfato de
hierro (II) conserva durante más tiempo sus propiedades reductoras
del cromo.
De forma ventajosa los alcoholes poliméricos
están basados en material sintético o en celulosa en particular en
forma de partículas o en forma líquida como lo prevé la
reivindicación 7.
Un siloxano se considera una sustancia hidrófoba
especialmente buena en la práctica (reivindicación 8). En particular
es muy apropiado un poli(metilhidrógeno)siloxano poco
viscoso con grupos terminales de trimetilsilileno.
En el uso de siloxano para hidrofobizar la
mezcla resultan ventajosas una rápida formación de la estructura
reticulada de la resina de silicona la falta de volatilidad y la
baja liberación de alcohol en la reducción de manera que también
presente una buena eficacia en un entorno con alta succión.
La proporción de la sustancia hidrófoba es decir
de los alcoholes poliméricos en la mezcla del reductor de cromato y
del material portador inerte se encuentra convenientemente entre
0,5% en peso y 10% en peso preferentemente entre 1% en peso y 5% en
peso respecto a la cantidad de la mezcla.
Como materiales portadores inertes pueden
aplicarse sustratos de partículas finas o sustratos pulverulentos
con gran estructura de superficie que presenten propiedades
higroscópicas es decir que absorban humedad y también puedan ceder
humedad. Si a la mezcla se añade una sustancia hidrófoba se combinan
las propiedades hidrófobas de los alcoholes poliméricos y las
propiedades higroscópicas del material portador.
El gel de sílice según la reivindicación 9 se
considera un material portador especialmente bueno. El gel de sílice
es un ácido silícico sólido amorfo cuya utilización es
fundamentalmente conocida como adsorbente para gases, vapores y
líquidos. Puede producirse con diferentes tamaños de poros de
penetración. El gel de sílice absorbe humedad en su gran superficie
interna, que puede ascender a hasta 800 m^{2}/g.
También puede usarse alúmina en particular
alúmina activada como material portador según la reivindicación 10.
La alúmina activada es óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}) activado.
Se trata de un mineral arcilloso natural (bentonita) en forma de
migajas con propiedades de adsorción de humedad similares a las del
gel de sílice.
En ensayos prácticos se demostró que también la
arena seca con un granulado de entre 0,1 mm y 0,4 mm, posee muy
buenas propiedades como material portador en la mezcla
(reivindicación 11).
Otro material portador alternativo está expuesto
en la reivindicación 12 ya que el polvo de catalizador también tiene
buenas propiedades como material portador. Aquí se trata de polvos
de catalizador de procesos de Claus es decir de procesos de
eliminación de azufre en particular en refinerías de petróleo y de
gas natural. Estos polvos se usan dentro de la mezcla como material
portador. De esta manera otro producto residual de la industria
puede conducirse de forma inteligente hacia un procesamiento
posterior. El polvo de catalizador de procesos de Claus también
destaca por una gran superficie interna y una buena capacidad de
adsorción de la humedad.
La proporción de material portador respecto a la
cantidad de reductor de cromato según las características de la
reivindicación 13 se encuentra entre 5% en peso y 15% en peso en
particular en aproximadamente 10% en peso. En estas proporciones se
logra fiablemente la función del material portador como tampón o
regulador de la humedad.
Finalmente según la reivindicación 14 está
previsto que se añade la mezcla de reductor de cromato y material
portador al aglutinante hidráulico en una cantidad de entre 0,01% en
peso y 5,0% en peso en particular de entre 0,2% en peso y 1% en peso
(reivindicación 15) respecto a la cantidad de cemento. De esta
manera puede generarse una reducción eficaz del contenido de cromato
hasta un valor menor que los valores límite por encima de los cuales
el contenido es considerado peligroso para la salud.
El reductor de cromato según la invención para
la reducción de contenidos de cromato hidrosoluble en cemento está
compuesto por una mezcla de sal de filtrado de la fabricación de
dióxido de titanio (monohidrato de sulfato de hierro (II)) así como
por caparrosa verde (heptahidrato de sulfato de hierro (II)) y por
un regulador mineral de la acidez como lo prevé la reivindicación
16. En principio pueden mezclarse los componentes del reductor de
cromato en cualquier orden.
Como ya se explicó anteriormente como regulador
mineral de la acidez dentro del marco de la invención según la
reivindicación 17 puede aplicarse piedra caliza molida. El regulador
mineral de la acidez se añade al reductor de cromato en una cantidad
de entre 3% en peso y 18% en peso preferentemente de entre 5% en
peso y 15% en peso respecto a la cantidad de sal de filtrado
(monohidrato de sulfato de hierro (II)) (reivindicación 18). En
ensayos prácticos se lograron buenos resultados con un reductor de
cromato en el que la sal de filtrado y la caparrosa verde están
mezcladas en una relación de 1:1 a 1:5 con adición del regulador
mineral de la acidez como lo prevé la reivindicación 19.
Claims (20)
1. Aglutinante hidráulico que como componente
principal contiene cemento al que se añade una mezcla de un
reductor de cromato y un material portador, caracterizado
porque el reductor de cromato contiene dos componentes de sulfato
de hierro (II) en el que el primer componente se compone de sal de
filtrado de la fabricación de dióxido de titanio y el segundo
componente es caparrosa verde, y al reductor de cromato se ha
añadido un regulador mineral de la acidez.
2. Aglutinante hidráulico según la
reivindicación 1, caracterizado porque se ha añadido el
regulador de la acidez a la sal de filtrado.
3. Aglutinante hidráulico según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el regulador
mineral de la acidez es piedra caliza molida.
4. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el regulador
mineral de la acidez se añade en una cantidad de entre 3,0% en peso
y 18% en peso, respecto a la cantidad de sal de filtrado.
5. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el primer
componente y el segundo componente están mezclados en una relación
de 1:1 a 1:5.
6. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque a la mezcla se
ha añadido una sustancia hidrófoba, en forma de alcoholes
poliméricos.
7. Aglutinante hidráulico según la
reivindicación 6, caracterizado porque los alcoholes
poliméricos están basados en plástico o en celulosa, en forma de
partículas o líquida.
8. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque a la mezcla se
ha añadido una sustancia hidrófoba, en forma de siloxano.
9. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el material
portador es un gel de sílice.
10. Aglutinante hidráulico, según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el material
portador es una alúmina.
11. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el material
portador es una arena seca, con un granulado de entre 0,1 mm y 0,4
mm.
12. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el material
portador es un polvo de catalizador de procesos de Claus.
13. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la mezcla
contiene material portador, en una cantidad de entre 5% en peso y
15% en peso, respecto a la cantidad de reductor de cromato.
14. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la mezcla se
añade en una cantidad de entre 0,01% en peso y 5,0% en peso,
respecto a la cantidad de cemento.
15. Aglutinante hidráulico según la
reivindicación 14, caracterizado porque la mezcla se añade en
una cantidad de entre 0,2% en peso y 1,0% en peso, respecto a la
cantidad de cemento.
16. Reductor de cromato basado en sulfato de
hierro (II), caracterizado porque el reductor de cromato está
compuesto por una mezcla de dos componentes de sulfato de
hierro(II) y un regulador de la acidez, en el que el primer
componente de sulfato de hierro(II) es sal de filtrado de la
fabricación de dióxido de titanio, y el segundo componente de
sulfato de hierro(II) es caparrosa verde.
17. Reductor de cromato según la reivindicación
16, caracterizado porque el regulador mineral de la acidez
es piedra caliza molida.
18. Reductor de cromato según las
reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque el regulador
mineral de la acidez se añade en una cantidad de entre 3,0% en peso
y 18% en peso respecto a la cantidad de sal de filtrado.
19. Reductor de cromato según las
reivindicaciones 16 a 18 caracterizado porque el primer
componente y el segundo componente están mezclados en una relación
de 1:1 a 1:5.
20. Uso como reductor de cromato de una mezcla
de sulfato de hierro(II) en forma de sal de filtrado de la
fabricación del dióxido de titanio así como de sulfato de
hierro(II) en forma de caparrosa verde y un regulador
mineral de la acidez para la reducción de contenidos de cromato
hidrosoluble en cemento.
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