ES2804064A1 - Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

Info

Publication number
ES2804064A1
ES2804064A1 ES201930712A ES201930712A ES2804064A1 ES 2804064 A1 ES2804064 A1 ES 2804064A1 ES 201930712 A ES201930712 A ES 201930712A ES 201930712 A ES201930712 A ES 201930712A ES 2804064 A1 ES2804064 A1 ES 2804064A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
weight
aggregate
expanded
ultralight
process according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201930712A
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES2804064B2 (en
Inventor
García Carmen Martínez
Palomino María Teresa Cotes
Maroto José Manuel Moreno
Rodríguez Manuel Uceda
Ceacero Carlos Javier Cobo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad de Jaen
Original Assignee
Universidad de Jaen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad de Jaen filed Critical Universidad de Jaen
Priority to ES201930712A priority Critical patent/ES2804064B2/en
Publication of ES2804064A1 publication Critical patent/ES2804064A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2804064B2 publication Critical patent/ES2804064B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/18Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C04B18/245Cork; Bark
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/18Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/18Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C04B18/26Wood, e.g. sawdust, wood shavings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/02Cellulosic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13Compounding ingredients
    • C04B33/1305Organic additives
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

The present invention relates to a very low-density porous aggregate manufactured by sintering from iron-rich clay mud and cork waste. The procedure for obtaining said aggregate and its use in concrete structures and pieces, masonry, pavements, geotechnical engineering, civil engineering, artificial wetlands, environmental engineering, horticulture, gardening and green roofs. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Procedimiento de obtención de un árido ultraligero y árido así obtenidoProcedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained

Campo de la invenciónField of the invention

La presente invención se encuadra en el campo general de la ingeniería química y desarrollo de nuevos materiales y en particular se refiere a un árido poroso de muy baja densidad fabricado por sinterización a partir de lodos arcillosos ricos en hierro y residuos de corcho, así como a su potencial uso en estructuras y piezas de hormigón, ingeniería geotécnica, floricultura y horticultura, entre otros.The present invention falls within the general field of chemical engineering and development of new materials and in particular refers to a very low density porous aggregate manufactured by sintering from clay mud rich in iron and cork waste, as well as to its potential use in concrete structures and pieces, geotechnical engineering, floriculture and horticulture, among others.

Estado de la técnicaState of the art

Generalmente, los áridos se obtienen mediante la explotación directa de recursos naturales ligeros (por ejemplo, vidrio volcánico o vermiculita) o bien se fabrican industrialmente a través de un proceso de transformación térmica partiendo de materias primas también naturales (principalmente arcilla, esquistos y pizarras) o bien de subproductos industriales. En este ámbito, la producción de áridos ligeros ha sido estudiada con diferentes materias primas, entre ellas la arcilla y/o la adición residuos como cenizas volantes, cenizas de fondo, cenizas de lodos de depuradora, cenizas de combustión de residuos sólidos urbanos, escoria de alto horno, vidrio reciclado, residuos de minería, lodos de metales pesados o suelos contaminados, entre otros. Sin embargo, en ningún caso se ha investigado la producción de áridos ultraligeros expandidos con los residuos detallados en la presente invención, siendo además destacable la obtención de un material de menor densidad que todos los ya existentes en el mercado o reportados en la bibliografía científica.Generally, aggregates are obtained through the direct exploitation of light natural resources (for example, volcanic glass or vermiculite) or they are manufactured industrially through a thermal transformation process starting from also natural raw materials (mainly clay, shales and slates) or industrial by-products. In this field, the production of light aggregates has been studied with different raw materials, including clay and / or the addition of residues such as fly ash, bottom ash, sewage sludge ash, urban solid waste combustion ash, slag blast furnace, recycled glass, mining waste, heavy metal sludge or contaminated soils, among others. However, in no case has the production of expanded ultralight aggregates with the waste detailed in the present invention been investigated, being also remarkable the obtaining of a material of lower density than all those already existing on the market or reported in the scientific literature.

La expansión térmica es el método más extendido para fabricar áridos ligeros de alta porosidad a escala industrial. Las materias primas son en primer lugar trituradas hasta un tamaño de partícula idóneo. Tras esto, el material se mezcla con un contenido de agua adecuado y se pelletiza en forma de gránulos de pequeño tamaño (normalmente de 4-10 mm aproximadamente). Una vez seco, el material se somete a un tratamiento térmico relativamente rápido a altas temperaturas (normalmente entre 1000-1300°C), durante el cual, la partícula reblandece y sufre una expansión provocada por un desprendimiento gaseoso en su interior. Al enfriar, las partículas endurecen conservando la porosidad provocada por las burbujas gaseosas.Thermal expansion is the most widespread method for manufacturing lightweight, high-porosity aggregates on an industrial scale. The raw materials are first crushed to a suitable particle size. After this, the material is mixed with a suitable water content and pelletized into small granules (usually about 4-10 mm). Once dry, the material undergoes a relatively rapid heat treatment at high temperatures (typically between 1000-1300 ° C), during which the particle softens and undergoes expansion caused by a gaseous detachment inside. On cooling, the particles harden, preserving the porosity caused by gaseous bubbles.

En relación con estos materiales, por ejemplo, en el documento ES2085831 describe un substrato poroso e hidrófilo a partir de un fango de depuradora.In relation to these materials, for example, document ES2085831 describes a porous and hydrophilic substrate made from a sewage sludge.

Es necesario el desarrollo de nuevos áridos ultraligeros que partan de diferentes materias primas y que obtengan características de baja densidad que proporcionen ventajas como material ultraligero.It is necessary to develop new ultralight aggregates that start from different raw materials and obtain low-density characteristics that provide advantages as an ultralight material.

Breve descripción de la invenciónBrief description of the invention

La presente invención muestra un producto granular altamente poroso y de muy baja densidad (árido ligero artificial) fabricado a partir de dos nutrientes tecnológicos que actualmente se gestionan como residuos o subproductos, con el consiguiente gasto para la empresa productora y para el medio ambiente, sin perjuicio de poder emplear materiales naturales que se ajusten a las características deseadas. El residuo dominante en la mezcla es un lodo arcilloso rico en hierro y de color rojo intenso, cuya procedencia puede ser la industria de la pigmentación u otras industrias químicas, mineras o de otra índole, mientras que como aditivo se emplea polvo de corcho procedente del procesado industrial de dicho material. Tras tratamiento térmico, se obtiene un árido expandido ultraligero con una alta porosidad tanto cerrada como interconectada, cuya densidad es significativamente más baja que las de los productos presentes en el mercado y/o reportados en bibliografía científica. Secundariamente, esto se traduciría en: menor carga portante de las estructuras que lo contengan, menor costes de transporte y puesta en servicio, mayor conductividad y retención hídrica, mayor aislamiento térmico y acústico, menor huella de carbono y, en definitiva, mayores posibilidades de aplicación que las de los productos empleados en la actualidad para los mismos usos.The present invention shows a highly porous and very low density granular product (artificial light aggregate) manufactured from two technological nutrients that are currently managed as waste or by-products, with the consequent expense for the production company and for the environment, without The detriment of being able to use natural materials that conform to the desired characteristics. The dominant residue in the mixture is a clay mud rich in iron and of an intense red color, whose origin may be the pigmentation industry or other chemical, mining or other industries, while as an additive, cork powder from the industrial processing of said material. After heat treatment, an ultralight expanded aggregate is obtained with a high porosity, both closed and interconnected, whose density is significantly lower than those of the products present on the market and / or reported in scientific literature. Secondarily, this would translate into: lower bearing load of the structures that contain it, lower costs of transport and commissioning, higher conductivity and water retention, greater thermal and acoustic insulation, lower carbon footprint and, ultimately, greater possibilities of application than those of products currently used for the same uses.

Por otro lado, al fabricarse a partir de distintos residuos industriales, tiene como ventaja la reutilización de productos de desecho, por lo tanto, suponiendo una mejora para el medio ambiente.On the other hand, since it is manufactured from different industrial waste, it has the advantage of reusing waste products, therefore, assuming an improvement for the environment.

Por lo tanto, un primer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación un árido ultraligero expandido que comprende las siguientes etapas: Therefore, a first aspect of the invention relates to a process for the manufacture an expanded ultralight aggregate comprising the following stages:

a) secado de un lodo arcilloso que comprende un contenido en óxido de hierro de 15­ 30 % en peso,a) drying of a clay sludge comprising an iron oxide content of 15-30 % by weight,

b) molturación y tamizado del lodo arcilloso de la etapa a),b) grinding and sieving of the clay sludge from stage a),

c) mezclado del producto de la etapa b) con residuos de corcho en forma de polvo y mezclado con agua,c) mixing the product from step b) with cork waste in powder form and mixing with water,

d) extrusión y pelletización del material de la etapa c),d) extrusion and pelletization of the material from step c),

e) secado del material granular pelletizado de la etapa d)e) drying of the pelletized granular material from step d)

f) cocción en horno tubular rotatorio del material granular obtenido en e) según la siguiente secuencia: precalentamiento en la primera sección del tubo a una temperatura de unos 400-800°C durante unos 1,5-10 minutos; sinterización del material granular en la zona central del tubo a unos 1150-1250°C durante 2-30 minutos; enfriamiento rápido del material granular sinterizado, primero en la última sección del tubo, y finalmente en el exterior, hasta alcanzar la temperatura ambiente. f) firing in a rotary tube furnace the granular material obtained in e) according to the following sequence: preheating in the first section of the tube at a temperature of about 400-800 ° C for about 1.5-10 minutes; sintering of the granular material in the central zone of the tube at about 1150-1250 ° C for 2-30 minutes; rapid cooling of the sintered granular material, first in the last section of the tube, and finally outside, until reaching room temperature.

En la presente invención se entiende por "árido” al material granular que se añade como fase dispersa para obtener principalmente materiales de construcción, tales como hormigón, morteros y pavimentos, constituidos, por lo general, por rocas machacadas. En el caso de los 'áridos ligeros' suele tratarse de materiales altamente porosos de origen natural o fabricados artificialmente. Esta alta porosidad sería la responsable de la baja densidad, resistencia a la helada y alto poder aislante térmico y acústico de los productos en los que son constituyentes.In the present invention, "aggregate" is understood as the granular material that is added as a dispersed phase to obtain mainly construction materials, such as concrete, mortars and pavements, generally made up of crushed rocks. In the case of ' Light aggregates' are usually highly porous materials of natural origin or artificially manufactured.This high porosity would be responsible for the low density, frost resistance and high thermal and acoustic insulating power of the products in which they are constituents.

En la presente invención se entiende por "árido ultraligero” al árido que tiene una densidad aparente igual o inferior a 200 kg/m3. De manera preferente entre 30kg/m3 y 180 kg/m3.In the present invention, "ultra-light aggregate" is understood to be the aggregate that has an apparent density equal to or less than 200 kg / m3, preferably between 30kg / m3 and 180 kg / m3.

En una realización en particular, el porcentaje en peso de los materiales de partida respecto al porcentaje de peso total es:In a particular embodiment, the weight percent of the starting materials relative to the total weight percent is:

95-99 % en peso de lodo arcilloso rico en óxido de hierro,95-99% by weight of clay mud rich in iron oxide,

1 -5 % en peso de polvo de corcho. 1 -5% by weight of cork powder.

En una realización más en particular, el lodo arcilloso presenta como fases mayoritarias especialmente caolinita y cuarzo, mientras que las fases minoritarias serían hematites, goethita e illita, lo que se traduce en un contenido en óxido de hierro de 15-30 % en peso, óxido de silicio de 40-50 % en peso, óxido de aluminio de 10­ 25 % en peso y otros óxidos, como de titanio, potasio, magnesio, calcio o sodio entre 0.1-5 % en peso. La pérdida de masa por ignición del lodo arcilloso de la presente invención comprendería valores de 5-15 % en peso.In a more particular embodiment, the clay mud has kaolinite and quartz as the majority phases, while the minor phases would be hematite, goethite and illite, which translates into an iron oxide content of 15-30 % by weight, silicon oxide 40-50 % by weight, aluminum oxide 10-25% by weight and other oxides, such as titanium, potassium, magnesium, calcium or sodium between 0.1-5% by weight. The loss of mass on ignition of the clay mud of the present invention would comprise values of 5-15% by weight.

En otra realización en particular, el lodo arcilloso rico en hierro que comprende una plasticidad de media a alta, con una ratio índice de plasticidad/límite líquido superior a 0.3.In another particular embodiment, the iron-rich clay mud has a medium to high plasticity, with a plasticity index / liquid limit ratio greater than 0.3.

En otra realización en particular, los residuos de polvo de corcho que forman parte del árido expandido ultraligero de la presente invención, comprenden 55-70 % en peso de carbono, 6-10 % en peso de hidrógeno, 25-35 % en peso de oxígeno, 0.1-1% en peso de nitrógeno, 0.01-0.1 % en peso de azufre, y una pérdida por calcinación del 98­ 100 % en peso.In another particular embodiment, the cork powder residues that form part of the ultralight expanded aggregate of the present invention comprise 55-70% by weight of carbon, 6-10% by weight of hydrogen, 25-35% by weight of oxygen, 0.1-1% by weight of nitrogen, 0.01-0.1% by weight of sulfur, and a loss on calcination of 98-100% by weight.

En una realización en particular, los residuos de polvo de corcho de la presente invención comprenden un poder calorífico inferior de 6300-6700 cal/g.In a particular embodiment, the cork powder waste of the present invention comprises a lower calorific value of 6300-6700 cal / g.

En una realización más en particular, el secado de los lodos de la etapa a) se realiza a una temperatura comprendida entre 60-120°C, preferentemente a una temperatura de 105°C.In a more particular embodiment, the drying of the sludge from stage a) is carried out at a temperature between 60-120 ° C, preferably at a temperature of 105 ° C.

En otra realización en particular, la molturación de los elementos de la etapa b) se realiza hasta alcanzar un tamaño de grano de 0.1-2 mm, preferentemente 0.2 mm.In another particular embodiment, the grinding of the elements of step b) is carried out until reaching a grain size of 0.1-2 mm, preferably 0.2 mm.

En otra realización en particular, el porcentaje de agua añadido a la mezcla de la etapa c) se corresponde a aquel en el cual la pasta obtenida es plástica sin llegar a ser pegajosa, correspondiéndose preferentemente entre el 30% y el 60% en peso respecto al peso total de las materias primas.In another particular embodiment, the percentage of water added to the mixture of step c) corresponds to that in which the paste obtained is plastic without becoming sticky, preferably between 30% and 60% by weight relative to to the total weight of raw materials.

En otra realización en particular, el tamaño del pellet conformado en la etapa d) comprenderá diámetros entre 1 mm y 25 mm, preferentemente 4-10 mm.In another particular embodiment, the size of the pellet formed in step d) will comprise diameters between 1 mm and 25 mm, preferably 4-10 mm.

En otra realización en particular, el secado del material granular en la etapa e) se llevaría a cabo entre 60-120°C, preferentemente a una temperatura de 105°C.In another particular embodiment, the drying of the granular material in step e) is It would carry out between 60-120 ° C, preferably at a temperature of 105 ° C.

Otro aspecto de la invención se refiere a un árido ultraligero obtenido por el procedimiento definido en alguna de las realizaciones o aspecto definidos más arriba. Another aspect of the invention refers to an ultralight aggregate obtained by the procedure defined in any of the embodiments or aspect defined above.

Otro aspecto de la invención se refiere al árido ultraligero expandido, que comprende un índice de expansión del 50-70 %, una densidad aparente suelta de 0.15-0.25 g/cm3, una densidad de partícula de 0.30-0.40 g/cm3, una absorción de agua tras 24 horas en remojo de 25-35 % y una resistencia media al aplastamiento del grano individual de 0.1-2 MPa.Another aspect of the invention refers to the expanded ultralight aggregate, which comprises an expansion index of 50-70%, a loose bulk density of 0.15-0.25 g / cm3, a particle density of 0.30-0.40 g / cm3, an absorption of water after 24 hours in soaking of 25-35% and an average resistance to crushing of the individual grain of 0.1-2 MPa.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso de los lodos rojos arcillosos ricos en hierro y los residuos de polvo de corcho de la presente invención para la fabricación de áridos ligeros.In another aspect, the present invention relates to the use of the iron-rich red clayey muds and cork powder residues of the present invention for the manufacture of lightweight aggregates.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso del árido ultraligero expandido en hormigón ligero, morteros, pavimentos u otros elementos de construcción.In another aspect, the present invention relates to the use of the expanded ultralight aggregate in lightweight concrete, mortars, pavements or other construction elements.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso del árido ultraligero expandido en aplicaciones geotécnicas y de ingeniería civil.In another aspect, the present invention relates to the use of expanded ultralight aggregate in geotechnical and civil engineering applications.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso del árido ultraligero expandido en humedales artificiales y otras aplicaciones en ingeniería ambiental.In another aspect, the present invention relates to the use of expanded ultralight aggregate in constructed wetlands and other applications in environmental engineering.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso del árido ultraligero expandido de la presente invención en cultivos.In another aspect, the present invention relates to the use of the expanded ultralight aggregate of the present invention in crops.

En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso del árido ultraligero expandido de la presente invención en jardinería y tejados verdes.In another aspect, the present invention relates to the use of the expanded ultralight aggregate of the present invention in landscaping and green roofs.

En la presente invención por "tejado verde” se entiende cualquier estructura aplicada a una fachada, principalmente pero no limitadas a tejados, que se recubre con vegetación. El término verde indica su valor ecológico y no se limita únicamente al color de la vegetación.In the present invention by "green roof" is meant any structure applied to a facade, mainly but not limited to roofs, which is covered with vegetation. The term green indicates its ecological value and is not limited solely to the color of the vegetation.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Figura 1. Árido ultraligero presentado en esta patente. De izquierda a derecha: aspecto externo; núcleo de un espécimen partido; detalle de la porosidad interna en la zona corteza-núcleo.Figure 1. Ultralight aggregate presented in this patent. From left to right: external appearance; nucleus of a split specimen; detail of the internal porosity in the cortex-nucleus zone.

Figura 2. Áridos ultraligeros de esta patente flotando en el agua, demostrándose así su elevada ligereza.Figure 2. Ultra-light aggregates of this patent floating in the water, thus demonstrating its high lightness.

Figura 3. Detalle de la porosidad en la zona corteza-núcleo del árido desarrollado. Imagen obtenida por microscopía electrónica de barrido.Figure 3. Detail of the porosity in the crust-core zone of the developed aggregate. Image obtained by scanning electron microscopy.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

El producto detallado en la presente invención ya ha sido desarrollado a escala de laboratorio, según los siguientes pasos específicos:The product detailed in the present invention has already been developed on a laboratory scale, according to the following specific steps:

- Secado en horno del lodo rojo a 105°C durante 24 h. El polvo de corcho no requirió secado debido a que ya se suministra seco.- Oven drying of the red mud at 105 ° C for 24 h. The cork powder did not require drying as it is already supplied dry.

- Disgregación en seco del lodo rojo mediante molienda mecánica hasta un tamaño de partícula inferior a 0.2 mm. El polvo de corcho no requirió molienda debido a que ya presenta un tamaño individual de sus partículas adecuado.- Dry disintegration of the red mud by mechanical grinding to a particle size of less than 0.2 mm. The cork powder did not require grinding because it already has a suitable individual particle size.

- Preparación de una mezcla homogénea consistente en 97.5% de lodo rojo y 2.5 % de polvo de corcho (porcentajes en peso).- Preparation of a homogeneous mixture consisting of 97.5% red mud and 2.5% cork powder (percentages by weight).

- Adición de un 40.5 % de agua. Posterior maceración durante 24 horas en condiciones herméticas para favorecer la completa distribución del agua por toda la pasta.- Addition of 40.5% of water. Subsequent maceration for 24 hours in hermetic conditions to favor the complete distribution of the water throughout the pasta.

- Extrusión mecánica del material húmedo, pelletización en gránulos de unos 9-10 mm de diámetro y secado de éstos durante 24 horas al aire y al menos otras 24 horas en estufa a 105°C hasta secado completo.- Mechanical extrusion of the wet material, pelletizing into granules of about 9-10 mm in diameter and drying them for 24 hours in air and at least another 24 hours in an oven at 105 ° C until complete drying.

- Cocción en un horno tubular rotatorio a escala de laboratorio a una velocidad de rotación de 2.5 rpm. Precalentamiento de los pellets a unos 400-800°C durante 1.5 min en la zona de entrada del tubo, para evitar su estallido. Tras esto, los pellets se introducen en la zona central del horno rotatorio donde se alcanza la máxima temperatura. En este caso, las temperaturas probadas con alto grado de satisfacción han sido 1200-1225°C. Tras 4 minutos de permanencia en la zona de máxima temperatura, los pellets son reconducidos al exterior, donde se favorece un enfriamiento rápido.- Cooking in a laboratory scale rotary tube furnace at a rotation speed of 2.5 rpm. Preheating the pellets to 400-800 ° C for 1.5 min in the inlet area of the tube, to avoid their bursting. After this, the pellets are introduced into the central zone of the rotary kiln where the maximum temperature is reached. In this case, the temperatures tested with a high degree of satisfaction have been 1200-1225 ° C. After 4 minutes of permanence in the maximum zone temperature, the pellets are returned to the outside, where rapid cooling is favored.

El producto obtenido es un árido ligero artificial fabricado a partir de residuos con las siguientes características principales:The product obtained is a light artificial aggregate manufactured from waste with the following main characteristics:

-Índice de expansión: 59.5 %.-Expansion rate: 59.5%.

-Densidad aparente suelta 180 kg/m3-Loose bulk density 180 kg / m3

-Densidad de partícula saturada con superficie seca 350 kg/m3-Saturated particle density with dry surface 350 kg / m3

-Absorción de agua tras 24 horas según UNE-EN-1097-6: 30.6 %-Water absorption after 24 hours according to UNE-EN-1097-6: 30.6%

-Resistencia mecánica al aplastamiento del árido individual: 0.4 MPa. (Yashima et al., 1987; Li et al., 2000):-Mechanical resistance to crushing of the individual aggregate: 0.4 MPa. (Yashima et al., 1987; Li et al., 2000):

El índice de expansión se mide según el documento; Fakhfakh, E., Hajjaji, W., Medhioub, M., Rocha, F., López-Galindo, A., Setti, M., Kooli, F., Zargouni, F., Jamoussi, F., 2007. Effects of sand addition on production of lightweight aggregates from Tunisian smectite-rich clayey rocks. Appl. Clay Sci. 35, 228-237. doi:10.1016/j.clay.2006.09.006.The expansion index is measured by document; Fakhfakh, E., Hajjaji, W., Medhioub, M., Rocha, F., López-Galindo, A., Setti, M., Kooli, F., Zargouni, F., Jamoussi, F., 2007. Effects of sand addition on production of lightweight aggregates from Tunisian smectite-rich clayey rocks. Appl. Clay Sci. 35, 228-237. doi: 10.1016 / j.clay.2006.09.006.

La densidad aparente suelta según UNE-EN-1097-3, 1999. Ensayos para determinar las propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 3: Determinación de la densidad aparente y la porosidad. Asociación Española de Normalización y Certificación AENOR Norma española.The loose bulk density according to UNE-EN-1097-3, 1999. Tests to determine the mechanical and physical properties of aggregates. Part 3: Determination of apparent density and porosity. Spanish Association for Standardization and Certification AENOR Spanish standard.

La densidad de partícula saturada y la absorción de agua tras 24 horas según UNE-EN-1097-6, 2000. Ensayos para determinar las propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 6: Determinación de la densidad de partículas y la absorción de agua. Asociación Española de Normalización y Certificación AENOR Norma española. The saturated particle density and water absorption after 24 hours according to UNE-EN-1097-6, 2000. Tests to determine the mechanical and physical properties of aggregates. Part 6: Determination of particle density and water absorption. Spanish Association for Standardization and Certification AENOR Spanish standard.

La resistencia mecánica al aplastamiento del árido individual según Yashima, S., Kanda, Y., Sano, S., 1987. Relationship between particle size and fracture energy or impact velocity required to fracture as estimated from single particle crushing. Powder Technol. 51, 277-282 y Li, Y., Wu, D., Zhang, J., Chang, L., Fang, Z., Shi, Y., 2000. Measurement and statistics of single pellet mechanical strength of differently shaped catalysts. Powder Technol. 113 (1-2), 176-184. doi:10.1016/S0032-5910(00)00231-X. The mechanical resistance to crushing of the individual aggregate according to Yashima, S., Kanda, Y., Sano, S., 1987. Relationship between particle size and fracture energy or impact velocity required to fracture as estimated from single particle crushing. Powder Technol. 51, 277-282 and Li, Y., Wu, D., Zhang, J., Chang, L., Fang, Z., Shi, Y., 2000. Measurement and statistics of single pellet mechanical strength of differently shaped catalysts . Powder Technol. 113 (1-2), 176-184. doi: 10.1016 / S0032-5910 (00) 00231-X.

Claims (15)

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para la fabricación un árido ultraligero expandido que comprende las siguientes etapas:1. Procedure for the manufacture of an expanded ultralight aggregate comprising the following stages: a) secado de un lodo arcilloso que comprende un contenido en óxido de hierro de 15­ 30 % en peso,a) drying of a clay sludge comprising an iron oxide content of 15-30 % by weight, b) molturación y tamizado del lodo arcilloso de la etapa a),b) grinding and sieving of the clay sludge from stage a), c) mezclado del producto de la etapa b) con residuos de corcho en forma de polvo y mezclado con agua,c) mixing the product from step b) with cork waste in powder form and mixing with water, d) extrusión y pelletización del material de la etapa c),d) extrusion and pelletization of the material from step c), e) secado del material granular pelletizado de la etapa d)e) drying of the pelletized granular material from step d) f) cocción en horno tubular rotatorio del material granular obtenido en e) según la siguiente secuencia: precalentamiento en la primera sección del tubo a una temperatura de unos 400-800°C durante unos 1.5-10 minutos; sinterización del material granular en la zona central del tubo a unos 1150-1250°C durante 2-30 minutos.; enfriamiento rápido del material granular sinterizado, primero en la última sección del tubo, y finalmente en el exterior, hasta alcanzar la temperatura ambiente.f) firing in a rotary tube furnace the granular material obtained in e) according to the following sequence: preheating in the first section of the tube at a temperature of about 400-800 ° C for about 1.5-10 minutes; sintering of the granular material in the central zone of the tube at about 1150-1250 ° C for 2-30 minutes; rapid cooling of the sintered granular material, first in the last section of the tube, and finally outside, until reaching room temperature. 2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el lodo arcilloso de la etapa a) representa un 95-99 % en peso respecto a la suma del peso del lodo y el peso de polvo de corcho.2. Process according to claim 1, characterized in that the clay mud from stage a) represents 95-99% by weight with respect to the sum of the weight of the mud and the weight of cork powder. 3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el lodo arcilloso comprende un contenido en óxido de hierro de 15-30 % en peso, óxido de silicio de 40-50 % en peso, óxido de aluminio de 10-25 % en peso y otros óxidos, como de titanio, potasio, magnesio, calcio o sodio entre 0.1-5 % en peso, con una pérdida de masa por ignición del 5-15 % en peso.3. Process according to any of the preceding claims, characterized in that the clay mud comprises an iron oxide content of 15-30% by weight, silicon oxide of 40-50% by weight, aluminum oxide of 10-25% by weight. weight and other oxides, such as titanium, potassium, magnesium, calcium or sodium between 0.1-5% by weight, with a loss of mass on ignition of 5-15% by weight. 4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque polvo de corcho comprende un 55-70 % en peso de carbono, 6-10 % en peso de hidrógeno, 25-35 % en peso de oxígeno, 0.1-1% en peso de nitrógeno, 0.01-0.1 % en peso de azufre, y una pérdida por calcinación del 98-100 % en peso. 4. Process according to any of the preceding claims, characterized in that cork powder comprises 55-70% by weight of carbon, 6-10% by weight of hydrogen, 25-35% by weight of oxygen, 0.1-1% by weight nitrogen, 0.01-0.1% by weight of sulfur, and a loss on calcination of 98-100% by weight. 5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el secado de los lodos de la etapa a) se realiza a una temperatura comprendida entre 60-120°C.5. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the sludge from stage a) is dried at a temperature between 60-120 ° C. 6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la molturación de los elementos de la etapa b) se realiza hasta alcanzar un tamaño de grano de 0.1-2 mm.6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the elements of stage b) are grinded until reaching a grain size of 0.1-2 mm. 7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tamaño del pellet conformado en la etapa d) comprenderá diámetros entre 1mm y 25 mm.7. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the size of the pellet formed in step d) will comprise diameters between 1mm and 25mm. 8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el secado del material granular en la etapa e) se llevaría a cabo entre 60-120°C.8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the drying of the granular material in step e) would be carried out between 60-120 ° C. 9. Árido ultraligero obtenido por el procedimiento definido en alguna de las reivindicaciones 1 a 8.9. Ultralight aggregate obtained by the process defined in any of claims 1 to 8. 10. Árido ultraligero expandido, caracterizado porque comprende un índice de expansión del 50-70 %, una densidad aparente suelta de 0.15-0.25 g/cm3, una densidad de partícula de 0.30-0.40 g/cm3, una absorción de agua tras 24 horas en remojo de 25-35 % y una resistencia media al aplastamiento del grano individual de 0.1-2 MPa.10. Ultralight expanded aggregate, characterized in that it comprises an expansion index of 50-70%, a loose bulk density of 0.15-0.25 g / cm3, a particle density of 0.30-0.40 g / cm3, and water absorption after 24 hours. in soaking of 25-35% and an average resistance to crushing of the individual grain of 0.1-2 MPa. 11. Uso del árido ultraligero expandido según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 en hormigón ligero, morteros, pavimentos u otros elementos de construcción.11. Use of the expanded ultralight aggregate according to any of claims 9-10 in lightweight concrete, mortars, pavements or other construction elements. 12. Uso del árido ultraligero expandido según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 en aplicaciones geotécnicas y de ingeniería civil.12. Use of the expanded ultralight aggregate according to any of claims 9-10 in geotechnical and civil engineering applications. 13. Uso del árido ultraligero expandido según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 en humedales artificiales y otras aplicaciones en ingeniería ambiental.13. Use of the expanded ultralight aggregate according to any of claims 9-10 in constructed wetlands and other applications in environmental engineering. 14. Uso del árido ultraligero expandido según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 en cultivos o jardinería.14. Use of the expanded ultralight aggregate according to any of claims 9-10 in crops or gardening. 15. Uso del árido ultraligero expandido según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 para la construcción de tejados verdes. 15. Use of the expanded ultralight aggregate according to any of claims 9-10 for the construction of green roofs.
ES201930712A 2019-07-31 2019-07-31 Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained Active ES2804064B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201930712A ES2804064B2 (en) 2019-07-31 2019-07-31 Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201930712A ES2804064B2 (en) 2019-07-31 2019-07-31 Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2804064A1 true ES2804064A1 (en) 2021-02-02
ES2804064B2 ES2804064B2 (en) 2021-12-21

Family

ID=74215594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201930712A Active ES2804064B2 (en) 2019-07-31 2019-07-31 Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained

Country Status (1)

Country Link
ES (1) ES2804064B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2085831A1 (en) * 1994-07-08 1996-06-01 I Fuertes Joan Gaya Porous hydrophilic substrate, and method of obtaining it
EP1338578A1 (en) * 2002-01-09 2003-08-27 Petrache Teleman Building system using multi-functional and multi-purpose structural light concrete

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2085831A1 (en) * 1994-07-08 1996-06-01 I Fuertes Joan Gaya Porous hydrophilic substrate, and method of obtaining it
EP1338578A1 (en) * 2002-01-09 2003-08-27 Petrache Teleman Building system using multi-functional and multi-purpose structural light concrete

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOUNIR SOUMIA ET AL. Thermal properties of the composite material clay/granular cork. Construction and Building Materials, 20140820 Elsevier, Netherlands. Harte Annette; Crews Keith, 20/08/2014, Vol. 70, Páginas 183 - 190 [en línea][recuperado el 08/05/2020]. ISSN 0950-0618, (DOI: doi:10.1016/j.conbuildmat.2014.07.108) Apartados 2 y 3.1 *

Also Published As

Publication number Publication date
ES2804064B2 (en) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101831981B (en) Composite light building block and preparation method thereof
CN102674723B (en) Cementing material made of earthy yellow malm and used for repairing masonry cultural relics
CN106830809A (en) A kind of light-high-strength foaming stone material materials for wall and preparation method thereof
CN107098683A (en) Sintered coal gangue insulating brick and preparation method thereof
CN108473373A (en) Without cement and its application
WO2014167874A1 (en) Method for producing hydrated solidified body, and hydrated solidified body
CN107721359A (en) A kind of high-efficiency environment friendly permeable pavement brick
ES2804064B2 (en) Procedure for obtaining an ultralight aggregate and aggregate thus obtained
CN109734416A (en) A kind of foamed ceramic and its preparation process
Agbede et al. Effect of carbide waste on the properties of Makurdi shale and burnt bricks made from the admixtures
KR100354192B1 (en) Method for manufacturing block with paper sludge
JPH04119952A (en) Production of artificial light aggregate
CN106146024A (en) A kind of preparation method of basalt porous insulation material
ES2851383B2 (en) Light aggregate manufactured with acid waste from the titanium industry and procedure for obtaining it
KR100812670B1 (en) Light weight aggregate material and production thereof
JPH11209130A (en) Manufacture of super-lightweight aggregate
CN107721388A (en) A kind of brown environment-friendlyroad road face brick
JP2006298730A (en) Method of firing incineration ash and sintered compact obtained by the same method
CN107500669A (en) A kind of modification method of mortar and the environmentally friendly mortar containing marble waste stone dust
KR20020044899A (en) Composition for lightweight aggregate and method for manufacturing the same
JPS6245187B2 (en)
GB2512606A (en) A lightweight aggregate and a concrete comprising the lightweight aggregate
KR101123278B1 (en) Method of producing lightweight aggregate material with sludge and glass powder
CN106866113A (en) A kind of pottery clay plates
Nor et al. The effect Na2SiO3/NaOH ratio to specific gravity and water absorption of artifiticial geopolymer aggregate dolomite based

Legal Events

Date Code Title Description
BA2A Patent application published

Ref document number: 2804064

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A1

Effective date: 20210202

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2804064

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B2

Effective date: 20211221