ES2270721B1 - Metodo para la fabricacion de articulos de vidrio. - Google Patents
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- C03C1/002—Use of waste materials, e.g. slags
Abstract
Método para la fabricación de artículos de vidrio. Comprende la fusión de óxidos y otras materias primas en un horno de fusión de vidrio, para la producción de un vidrio fundido, y la alimentación del vidrio fundido desde el horno de fusión a unos moldes para la conformación de los artículos al solidificarse el vidrio, caracterizado porque comprende los pasos de: alimentar en el horno de fusión de vidrio, lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales, con unas determinadas proporciones de óxidos; adicionar al horno de fusión las cantidades adecuadas de correspondientes compuestos para ajustarlos a una composición determinada global final de dichos óxidos tal que la composición en óxidos del artículo fabricado resultante es la correspondiente a una roca de baja temperatura de fusión y baja viscosidad dentro del rango de temperaturas de trabajo del vidrio.
Description
Método para la fabricación de artículos de
vidrio.
La invención se refiere a un método para la
fabricación de artículos de vidrio, que comprende la fusión de
óxidos y otras materias primas en un horno de fusión de vidrio,
para la producción de un vidrio fundido, y la alimentación del
vidrio fundido desde el horno de fusión a unos moldes para la
conformación de los artículos al solidificarse el vidrio.
La disposición y reciclado de los lodos
procedentes de las estaciones depuradoras de aguas residuales, ya
sean industriales o municipales, está deviniendo un problema de
gran magnitud.
Una forma primaria de disposición es su vertido
en vertedero controlado o, alternativamente y cuando la composición
de los lodos lo aconseja, la incineración de los mismos. En todo
caso, estas son alternativas poco rentables desde el punto de vista
medioambiental y no exentas de riesgos. Además, el coste del
transporte, vertido y tratamiento hacen que estas formas de
disposición sean difícilmente soportable.
La recuperación de los lodos como materia prima
en utilizaciones agrícolas, como elemento para la producción de
fertilizantes o como compost es una alternativa que es
habitualmente valorada y aplicada en la medida en que la composición
de los lodos lo permita y se disponga asimismo de los espacios y
explotaciones agrarias necesarias y suficientes para ello, siendo
en este caso también el problema logístico nada desdeñable.
Además, en el caso de ciertos lodos procedentes
de residuos industriales inorgánicos rico en metales pesados, o en
lodos galvánicos, este tipo de aprovechamiento debe ser
desaconsejado, pues la lixiviación e incorporación a los suelos y
vegetales de metales pesados como Pb, Ba, Cr, Cd, etc., puede ser
altamente tóxico y peligroso.
Por ello es importante poder disponer en tales
casos de medios de inertización de este tipo de residuos, combinada
con procesos de incineración.
La patente FR 2.719.793 describe un
procedimiento de vitrificación de residuos sólidos procedentes de
la incineración de residuos urbanos y/o industriales, consistente
en calentar los residuos hasta su temperatura de fusión, de forma
que las sales vaporizadas producidas son incorporadas en los gases
producidos por la fusión y condensados en un temple, siendo
separados de la fase gas en un filtro electrostático, devueltas a
la mezcla en fusión para pasar a formar un líquido de la viscosidad
suficiente para retener las gotas de sal fundidas en el seno del
material fundido saliente del horno. La mezcla es enfriada
enseguida rápidamente para obtener una matriz sólida en cuyo seno
se hallan atrapadas las sales.
A la mezcla se le incorpora un aditivo,
seleccionado de entre escoria, puzolana y basalto. Esta última es
una roca favorable.
La patente FR 2.719.793 presenta la limitación
de estar encaminada a la inertización de residuos contenidos en
contenedores y a requerir la incorporación de determinados
componentes, tales como el basalto, para la obtención de unas
determinadas características, en este caso una matriz capaz de
admitir metales pesados como es el caso del basalto. En definitiva,
requiere una gran cantidad de basalto para la inertización de los
metales pesados.
La finalidad de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para la fabricación de artículos de
vidrio, ya sea plano o hueco, con el doble objetivo de inertizar
los metales pesados contenidos en lodos de depuradora, por una
parte, simplificando al propio tiempo los procedimientos
actualmente conocidos de intertización mediante vitrificación de
tales residuos. A tal finalidad, el objeto de la invención es un
nuevo método para la fabricación de artículos de vidrio, que en su
esencia se caracteriza comprende los pasos de:
alimentar en el horno de fusión de vidrio, lodos
de estaciones depuradoras de aguas residuales como componente
principal, y al menos el 30%, con unas determinadas proporciones de
óxidos, acotadas y bien conocidas;
adicionar al horno de fusión las cantidades
adecuadas de correspondientes compuestos para ajustarlos a una
composición determinada global final de dichos óxidos tal que la
composición en óxidos del artículo fabricado resultante es la
correspondiente a una roca de baja temperatura de fusión y baja
viscosidad dentro del rango de temperaturas de trabajo del
vidrio.
Según otra característica de la presente
invención, la proporción de lodos de estaciones depuradoras de
aguas residuales que se alimenta al horno de fusión es superior al
30% en peso de materias primas, es decir es mayoritariamente este
residuo de estación depuradora EDAR.
De acuerdo con otra característica de la
presente invención, los lodos comprenden lodos procedentes de
residuos industriales inorgánicos ricos en metales pesados.
Por ejemplo, se ha considerado que se pueden
alimentar al horno de fusión lodos galvánicos; residuos procedentes
de la recuperación de pilas y baterías; arena de fundición; sales
metálicas, por ejemplo carbonato cálcico; y/u otros residuos con
composiciones que sirvan para conseguir la composición deseada.
Según la invención, el método comprende la etapa
de enfriar controladamente el artículo conformado, según un
procedimiento de recocido, para la obtención de un producto de
vidrio.
Alternativamente, se puede enfriar
controladamente primeramente el artículo conformado, recalentarlo
seguidamente a la temperatura de nucleación y posteriormente hasta
la temperatura de crecimiento, para la obtención de un producto
vitrocerámico.
Preferiblemente, aunque no exclusivamente, dicha
roca a la que se pretende aproximar la composición en el horno de
fundición es el basalto.
La presente invención, al contrario de la
patente FR 2.719.793, modifica las proporciones de componentes para
ajustarlas a una determinada composición, en particular a la del
basalto, aunque sin tener que añadir esta roca.
Así, según la invención, no se requiere
propiamente basalto para la obtención de las ventajosas
características del basalto. Lo mismo es aplicable a rocas afines
al basalto.
El método de la presente invención es un método
para la fabricación de artículos de vidrio o vitrocerámicos, que
permite inertizar los residuos sólidos de los lodos de depuradoras
industriales, así como otros tipos de residuos con metales y otros
materiales, aptos para la producción de óxidos en una matriz
vítrea.
El método es una modificación del método
convencional que comprende, de un modo en sí conocido para con el
vidrio silicosododcálcico, la fusión de óxidos y otras materias
primas en un horno de fusión de vidrio, para la producción de un
vidrio fundido, y la alimentación del vidrio fundido desde el horno
de fusión, a través por ejemplo de tos denominados
"feeders" a unos moldes para la conformación de los
artículos al solidificarse el vidrio, en unos medios que pueden ser
máquinas convencionales automáticas o
semi-automáticas de fabricación de productos de
vidrio.
Lo novedoso del método consiste en que el horno
de fusión es alimentado con lodos de estaciones depuradoras de
aguas residuales, con unas determinadas proporciones de óxidos, y
que en el horno de fusión se adicionas las cantidades adecuadas de
correspondientes compuestos para ajustarlos a una composición
determinada global final de dichos óxidos, de forma concreta tal que
la composición en óxidos del artículo fabricado se ajuste a la
correspondiente a una roca de baja temperatura de fusión y baja
viscosidad dentro del rango de temperaturas de trabajo del
vidrio.
De acuerdo con la invención, se obtiene así la
formulación de un vidrio a partir de lodos de estación depuradora
de aguas residuales (EDAR), modificando su composición para
llevarla a la composición de las rocas, en general de rocas básicas,
tales como por ejemplo los basaltos, con puntos de fusión
relativamente bajos -por ejemplo 1400ºC- y que el vidrio fundido
presente viscosidades adecuadas para su conformación, por ejemplo
en máquina de moldes.
Los lodos pueden ser lodos procedentes de
residuos industriales inorgánicos ricos en metales pesados y lodos
de la industria galvánica.
Otra posibilidad es alimentar residuos
procedentes de la recuperación de pilas y baterías como aditivos a
los lodos.
El método permite obtener tanto productos de
vidrio como vitrocerámicos, bastando con aplicar el tratamiento
térmico adecuado a la salida de la máquina de conformación.
Así, por una parte, para la obtención de un
producto de vidrio, se enfría controladamente el artículo
conformado, según un procedimiento de recocido, en una denominada
"arca de recocido".
Alternativamente, se puede enfriar
controladamente primeramente el artículo conformado, recalentarlo
seguidamente a la temperatura de nucleación y posteriormente hasta
la temperatura de crecimiento, para la obtención de un producto
vitrocerámico.
Los aditivos usados para llevar la composición
de los lodos de EDAR a la composición deseada pueden ser tanto
residuos en general industriales, como por ejemplo, arena de
fundición, como materias primas, tales como por ejemplo carbonato
sódico.
Un ejemplo de composición del vidrio original
podría ser:
Composición
A
| Óxidos | Na_{2}O | MgO | Al_{2}O_{3} | SiO_{2} | P_{2}O_{5} |
| % | 1.53 | 3.36 | 13.71 | 31.6 | 7.74 |
| SO_{3} | K_{2}O | CaO | TiO_{2} | Fe_{2}O_{3} | Otros |
| 2.86 | 1.80 | 30.27 | 2.00 | 4.32 | 0.81 |
A esta formulación del vidrio original, o
Composición A, se le puede añadir entre otros residuos
industriales, por ejemplo lodos galvánicos, con contenidos elevados
en metales pesados, actuando el vidrio de Composición A como una
matriz de vitrificación del residuo.
La proporción del residuo que se podría añadir
al vidrio de Composición A será el máximo que permita su viscosidad
a fin de poder obtener un liquido homogéneo y que posibilite su
conformación en máquina de moldeo.
Un ejemplo de composición de un lodo galvánico
puede ser:
Composición de un lodo galvánico calcinado (% en
óxidos):
| CaO | TiO_{2} | V_{2}O_{5} | MgO | PbO | BaO | NiO |
| 42.18 | 0.08 | 0.05 | 3.41 | 0.13 | 0.05 | 9.36 |
| Fe_{2}O_{3} | Cr_{2}O_{3} | ZnO | CuO | CdO | Na_{2}O | MnO_{2} |
| 1.26 | 32.25 | 0.27 | 9.02 | 0.01 | 1.78 | 0.13 |
Las temperaturas de los diferentes procesos
son:
a. En el caso del ejemplo y para la obtención de
vidrio (es decir con recocido):
- Temperatura de fusión:
- 1400ºC
- Temperatura de recocido:
- 685ºC
b. En el caso del ejemplo y para la obtención de
material vitrocerámico:
- Temperatura de nucleación:
- 700ºC
- Temperatura de crecimiento:
- 913ºC
Según apreciarán los expertos en la técnica,
según la presente invención, al contrario de lo que sucede en la
técnica anterior, se emplean los lodos de EDAR como componente
mayoritarios en la formulación del vidrio. También se utilizan
otros residuos industriales o materias primas de bajo coste para
mezclarlos junto con los lodos de EDAR, a fin de obtener una
composición química equivalente a la de una roca de baja
temperatura de fusión y baja viscosidad a las temperaturas de
trabajo del vidrio.
Así, por ejemplo, según la patente FR 2.719.793
se añaden directamente basaltos hasta poder fundir el residuo
mientras que por el contrario, según la presente invención,
mezclando los lodos de EDAR con otros residuos, y sin adición de
roca de basalto en sí, se obtiene la composición del basalto.
Además, con la composición obtenida según la
presente invención, se pueden añadir otros residuos especiales,
cosa que no es posible en la técnica anterior de la FR 2.719.793,
toda vez que el sistema de este último ya no permite una anterior
modificación de la viscosidad hasta el punto adecuado para poder
trabajar el vidrio.
De este modo, y en síntesis, el método de la
presente invención permite obtener una formulación fundente con
residuos de EDAR y otros tipos de residuos, con un margen de
composición y propiedades concretas y por lo tanto, con unas
características determinadas: baja temperatura de fusión (200ºC -
1500ºC); curva viscosidad/temperatura que permite un proceso de
conformado del vidrio o material vitrocerámico obtenido en máquinas
convencionales.
Además, la presente invención permite añadir en
el seno de la matriz vítrea, un determinado porcentaje (10%, 20%,
30%,... en función del residuo a añadir) de otros residuos
industriales (lodos galvánicos, residuos procedentes de la
recuperación de pilas,...) incrementando con ello el % de residuo
especial inertizado. Ello no es posible en los métodos
convencionales.
Por último, la presente invención, al contrario
de lo que sucede en la FR 2.719.793, permite obtener una
composición con una buena curva viscosidad/temperatura, a fin de
poder procesar correctamente el material y obtener un producto
comercial de vidrio, por ejemplo contenedores huecos, como botellas,
o vidrios técnicos o vitrocerámicos para construcción, con un
importante valor añadido, al dar solución a un importante problema
de índole medioambiental.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se
hace constar que todo cuanto no altere, cambie o modifique su
principio fundamental, queda sujeto a variaciones de detalle.
Claims (10)
1. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, que comprende la fusión de óxidos y otras materias primas
en un horno de fusión de vidrio, para la producción de un vidrio
fundido, y la alimentación del vidrio fundido desde el horno de
fusión a unos moldes para la conformación de los artículos al
solidificarse el vidrio, caracterizado porque comprende los
pasos de:
alimentar en el horno de fusión de vidrio, lodos
de estaciones depuradoras de aguas residuales, con unas
determinadas proporciones de óxidos;
adicionar al horno de fusión las cantidades
adecuadas de correspondientes compuestos para ajustarlos a una
composición determinada global final de dichos óxidos tal que la
composición en óxidos del artículo fabricado resultante es la
correspondiente a una roca de baja temperatura de fusión y baja
viscosidad dentro del rango de temperaturas de trabajo del
vidrio.
2. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según la reivindicación 1, caracterizado porque la
proporción de lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales
que se alimenta al horno de fusión es superior al 30% en peso de
materias primas.
3. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque
los lodos comprenden lodos procedentes de residuos industriales
inorgánicos ricos en metales pesados.
4. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según la reivindicación 3, caracterizado porque
comprende alimentar lodos galvánicos.
5. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según la reivindicación 3, caracterizado porque
comprende alimentar residuos procedentes de la recuperación de
pilas y baterías.
6. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según la reivindicación 1, caracterizado porque se
adiciona arena de fundición u otros residuos con composiciones que
sirvan para conseguir la composición deseada.
7. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según la reivindicación 1, caracterizado porque se
adicionan sales metálicas u otras materias primas con composiciones
que sirvan para conseguir la composición deseada, por ejemplo
carbonato cálcico.
8. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque comprende enfriar controladamente el
artículo conformado, según un procedimiento de recocido, para la
obtención de un producto de vidrio.
9. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque comprende enfriar controladamente
primeramente el artículo conformado, recalentarlo seguidamente a la
temperatura de nucleación y posteriormente hasta la temperatura de
crecimiento, para la obtención de un producto vitrocerámico.
10. Método para la fabricación de artículos de
vidrio, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque dicha roca es el basalto.
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|---|---|---|---|
| ES200502206A ES2270721B1 (es) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Metodo para la fabricacion de articulos de vidrio. |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| ES2270721A1 ES2270721A1 (es) | 2007-04-01 |
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