ES2350355B1 - Uso de cenizas de fondo de central térmica como subproducto para la producción de cemento, hormigón y otros materiales. - Google Patents
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Abstract
Uso de cenizas de fondo de central térmica como
subproducto para la producción de cemento, hormigón y otros
materiales.
La presente invención se refiere al uso de un
subproducto de centrales térmicas, denominado escoria o ceniza de
fondo, preferentemente como añadido para la producción de cemento o
como árido fino para la producción de hormigón. La invención también
prevé el uso de dichas cenizas de fondo como subproducto para la
fabricación de otro tipo de productos tales como morteros,
prefabricados de hormigón, bases y sub-bases de
carreteras, ladrillos y materiales cerámicos en general para la
construcción.
Description
Uso de cenizas de fondo de central térmica como
subproducto para la producción de cemento, hormigón y otros
materiales.
La presente invención se refiere al empleo de un
subproducto de las centrales térmicas de carbón, denominado ceniza
o escoria de fondo, preferentemente como añadido al cemento o
integrante del hormigón, o bien como subproducto para la fabricación
de otro tipos de productos tales como: morteros, prefabricados de
hormigón, bases y sub-bases de carreteras,
ladrillos y materiales cerámicos en general para la
construcción.
En una central térmica tradicional para la
generación de energía eléctrica, el carbón se alimenta pulverizado
a un tamaño de unas 45 micras a la caldera de combustión. Los gases
de combustión ceden parte de su calor para al vapor de agua y salen
por la chimenea, pasando antes por un equipo de filtración, para
recoger las partículas sólidas finas, que son llamadas cenizas
volantes.
Hay otras partículas, de idéntica composición
química que las cenizas volantes que caen al fondo del cuerpo
principal de la caldera, bien por choque con las paredes y tubos,
bien por mero efecto de decantación, bien por haberse aglomerado en
el proceso de combustión. Estas partículas reciben la denominación
de cenizas o escorias de fondo, tienen un tamaño de 1 a 2 mm.
Estas cenizas de fondo son consideradas
convencionalmente como un residuo sin ninguna utilidad práctica,
por lo que usualmente son llevadas a vertedero.
En otro proceso de combustión del carbón, como
el de lecho fluido, el combustible se alimenta no pulverizado, sino
a un tamaño de unos 2 a 5 mm. El porcentaje de cenizas de fondo es
algo mayor, naturalmente, que en un proceso de caldera
tradicional.
La Norma EN 197-1 marca los
añadidos que pueden usarse en la fabricación de cementos. En ella no
figuran como tales las cenizas de fondo, sino sólo las cenizas
volantes (además de puzolanas, escorias de alto horno, esquistos y
humo de sílice).
En concreto, la definición de ceniza volante en
dicha norma es enormemente limitante y constituye la base para no
aceptar las cenizas de fondo en la fabricación de cemento. La Norma
las define como obtenidas por precipitación electrostática o
mecánica de partículas pulverulentas arrastradas por los flujos
gaseosos de los hornos alimentados con carbón pulverizado. Cenizas
obtenidas por otros métodos no se deberán emplear en los cementos
conformes con esta parte de la norma europea.
Las cenizas volantes pueden ser de naturaleza
silícica o calcárea. Las primeras, más comunes, tienen propiedades
puzolánicas. En cuanto a las exigencias químicas de las cenizas
volantes silícicas son: Pérdida por calcinación menor del 7%,
contenido en óxido de calcio reactivo, menor del 10% en masa, cal
libre menor del 2,5%, y dióxido de silicio reactivo, mayor del
25%.
La puzolanicidad de las cenizas volantes quiere
decir que, finamente molidas, y en presencia de agua, reaccionan con
el hidróxido de cal disuelto, para formar silicatos de calcio y
aluminio, capaces de
desarrollar resistencias. Los elementos con los que reaccionar, vienen con el clinker.
desarrollar resistencias. Los elementos con los que reaccionar, vienen con el clinker.
Las cenizas de fondo de proceso tradicional no
cumplen exactamente los requisitos físicos: no son exactamente
pulverulentas, aunque provienen de carbón pulverizado y son
recogidas por medios mecánicos (decantación).
En cuanto a las cenizas de fondo de procesos de
lecho fluido, tampoco son exactamente pulverulentas, pero además, el
carbón no se alimenta al proceso de forma pulverizada.
En la presente invención se ha encontrado que
las cenizas de fondo procedentes de cualquier proceso de central
térmica y que hoy en día se envían a vertedero, pueden ser usadas
como añadido para la producción de cemento o como árido fino para la
producción de hormigón, potenciando sus cualidades puzolánicas a
través de la molienda, contribuyendo así a abaratar los costes de
los procesos, por menor empleo de clinker en la producción de
cemento, y por menor empleo de cemento en la producción de
hormigón.
Mediante los correspondientes ensayos llevados a
cabo con cenizas de fondo de procesos tradicionales, de lecho fluido
y de proceso GICC (gasificación intermedia y ciclo combinado), se ha
comprobado que las cenizas de fondo cumplen con las mismas
exigencias químicas requeridas para las cenizas volantes.
Adicionalmente, las cenizas de fondo cumplen la
exigencia de tener características puzolánicas: confieren
resistencia, una vez molidas, en presencia de agua, y en contacto
con hidróxido cálcico.
Desde el punto de vista ambiental, la invención
proporciona considerables ventajas, que podemos resumir como
sigue:
- -
- Ahorro de energía térmica por empleo de menos clinker en el cemento
- -
- Ahorro de energía eléctrica por la misma razón
- -
- Descenso de emisiones de CO_{2} a la atmósfera.
- -
- Descenso de impacto por explotación de canteras, por empleo de menos clinker en cemento y menos cemento en hormigón.
- -
- Descenso de vertidos, por empleo de unos subproductos que hoy no tienen utilidad alguna.
La presente invención se refiere al uso de la
escoria o cenizas de fondo procedentes de centrales térmicas,
preferentemente como añadido activo para la producción de cemento o
como árido fino para la producción de hormigón.
La diferencia fundamental con cementos
fabricados con cenizas volantes es que estas se producen
directamente en los filtros finales de las centrales térmicas, y no
necesitan ser molidas o activadas para su empleo.
En los procesos de producción de cemento, en su
etapa final, se lleva a cabo la molienda del clinker, junto con el
yeso y los añadidos. En la presente invención se ha previsto el uso
de estas cenizas de fondo como dicho añadido al clinker previamente
a la molienda de ambos elementos. La molienda conjunta del clinker y
las cenizas de fondo, proporciona la finura necesaria de las cenizas
de fondo para desarrollar sus propiedades puzolánicas.
En lo que se refiere al hormigón, la Norma EHE
08 no contempla más adición que las cenizas volantes, escorias de
alto horno y el humo de sílice. El objetivo principal de las
adiciones es disminuir el porcentaje de cemento en el hormigón, con
el fin de abaratar el mismo.
Diversos ensayos realizados con cenizas de fondo
tal cual, es decir, a su tamaño original de 1 a 2 mm, han mostrado
que no son activas, y no pueden reducir el contenido en cemento.
Ahora bien, la norma no pone limitación al
empleo de las cenizas de fondo como áridos finos. Aprovechando esta
circunstancia, la presente invención prevé moler las cenizas de
fondo para su uso como árido fino en la producción de hormigón,
obteniendo así excelentes resultados de resistencia del hormigón,
pudiendo reducir el porcentaje de cemento, como si fueran cenizas
volantes puras.
Preferentemente se muele la ceniza de fondo
hasta alcanzar 30-40 micras. La molienda de dicho
subproducto se puede realizar por cualquier medio, por ejemplo un
molino de bolas o vertical, u otro cualquiera, en solitario, o
acompañado en el mismo molino por cualquier otro de los componentes
del cemento.
Preferentemente, el uso de las cenizas de fondo
comprende su preparación mediante su mezcla con un aditivo que
contiene cloro, para mejorar la actividad resistente de las
mismas.
Diversas realizaciones prácticas de la
invención, se describen en las adjuntas reivindicaciones
dependientes.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no
se considera necesario hacer más extensa su explicación para que
cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas
que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su
esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de
realización que difieran en detalle de la indicada a título de
ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se
recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio
fundamental.
Claims (3)
1. Uso de cenizas de fondo procedentes de la
combustión de carbón de una central térmica, para la fabricación de
cemento, caracterizado porque la ceniza de fondo se añade al
clinker previamente a la molienda conjunta del clinker y cenizas de
fondo.
2. Uso de cenizas de fondo según la
reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la
preparación de la ceniza de fondo mediante su molienda hasta
alcanzar 30 - 40 micras.
3. Uso de cenizas de fondo según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además
comprende la preparación de la ceniza de fondo mediante su mezcla
con un aditivo que contiene cloro.
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