ES2838974T3 - Procedimiento de producción de un compuesto de cemento - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de producción de un compuesto de cemento; compuesto de cemento que comprende un compuesto de vidrio reactivo, material de carga, activador alcalino y opcionalmente aditivos, dicho compuesto de vidrio reactivo comprende al menos 35 % en peso de CaO, al menos 25 % en peso de SiO2 y al menos 10 % en peso de Al2O3, y opcionalmente otros óxidos; procedimiento que comprende i) producción del compuesto de vidrio reactivo a partir de una o más materias primas, y ii) mezclar el compuesto de vidrio reactivo con al menos un material de carga y un activador alcalino para obtener dicho compuesto de cemento, caracterizado porque la etapa i) comprende varias sub-etapas: a) proporcionar una o más materias primas que comprenden predominantemente materias primas secundarias; b) tratar térmicamente la una o más materias primas para obtener un compuesto de vidrio reactivo; c) opcionalmente calcinar las materias primas; caracterizado porque dicho compuesto de cemento comprende 10-70 % en peso de compuesto de vidrio reactivo, 10-70 % en peso de material de carga, 1-20 % en peso de activador alcalino y opcionalmente 0,5-10 % en peso de aditivos; basándose dicho % en peso en el peso total de dicho compuesto de cemento; presentando dicho compuesto de cemento una resistencia a la compresión de al menos 30 MPa, medida según la norma EN197, después de 28 días de endurecimiento; en el que en la etapa a) se pueden agregar a las materias primas una o más sustancias correctivas; en el que el activador alcalino se selecciona de al menos uno de Na2CO3, K2CO3, Na2SO4 y K2SO4 en combinación con al menos uno de Ca(OH)2, CEM I, Ba(OH)2 y cemento belita, tras lo cual se lleva a cabo la etapa ii).
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de producción de un compuesto de cemento
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un compuesto de cemento. Más en particular, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir un compuesto de cemento que comprende al menos un compuesto de vidrio reactivo, un activador alcalino y un material de carga, y opcionalmente aditivos; dicho compuesto de vidrio reactivo comprende al menos 35 % en peso de CaO, al menos 25 % en peso de SiO2 y al menos al menos 10 % en peso de AhO3, y opcionalmente también otros óxidos.
Un compuesto de cemento de este tipo y un procedimiento para prepararlo se conocen per se por el documento NL1001242; dicho documento se refiere a la preparación de una materia prima de cemento mediante la fusión de productos de desecho con un componente inorgánico en condiciones reductoras para que el zinc se volatilice y la fracción de óxido de hierro en la escoria se mantenga entre 0,5 y 10 % m/mm a temperaturas por encima de la temperatura de fusión de la escoria producida; el compuesto de escoria contiene óxido de calcio (CaO), óxido de aluminio (Al2O3) y dióxido de silicio (SiO2) como sus componentes principales, más un máximo de 25 % m/m de otros óxidos y sulfuros, opcionalmente ajustando la composición añadiendo materias primas minerales, enfriando por choque la escoria producida para obtener una masa vítrea amorfa, triturándola y utilizándola como cemento en una mezcla que contiene activador y/o yeso o revoque. El cemento Portland o el calcio se utilizan como activadores, mientras que el yeso debe considerarse como sulfato de calcio.
Por la publicación alemana Offenlegungsschrift DE 2611889 se conoce un procedimiento para preparar aglutinantes utilizando, por ejemplo, escoria de alto horno; la escoria de alto horno se funde en condiciones oxidantes junto con calcio en una relación en peso de 60-90 % de escoria de alto horno y 40 -10 % de calcio, después de lo cual se enfría la masa fundida de modo que finalmente el granulado se muela junto con el 3-8 % en peso de yeso, con respecto a la cantidad total, donde el yeso debe considerarse sulfato de calcio.
La solicitud de patente europea EP 0393731 se refiere a un procedimiento para la preparación de una sustancia en polvo con propiedades aglutinantes hidráulicas, basada en un material que contiene CaO, SiO2 y AhOs; dicho material se funde en un recipiente a una temperatura entre 1400°C y 1550°C, mientras se agregan dichos compuestos u otros compuestos si se desea, de modo que el resultado es una masa fundida compuesta por 33 - 52 % en masa de CaO, 9 - 25 % en masa de AhO3 y 23 - 45 % en masa de SiO2; dicha masa fundida se golpea, se enfría y se refina; la masa fundida golpeada se enfría llevándola a través de los rodillos de un enfriador de rodillos (calandria) hasta que se alcanza una temperatura de entre 500°C y 1000°C, después de lo cual se rompe la masa solidificada y luego se enfría con aire y de esta manera se utiliza el aire de enfriamiento calentado. Como sustancia activadora, que por sí misma es indispensable y se añade si se desea, se utiliza una sustancia de reacción alcalina, como NaOH, Ca(OH)2 y similares.
Un artículo de F. Puertas et. al: "Mineralogical and microstructural characterisation of alkali-activated fly ash/slag pastes" ["Caracterización mineralógica y microestructural de pastas de cenizas volantes/escoria activadas por álcalis"], CEMENT AND CONCRETE COMPOSITES, vol. 25, no. 3, 1 de abril de 2003 (2003-04-01), páginas 287-292, se refiere a una caracterización mecánica, mineralógica y microestructural de las pastas de cemento obtenidas por activación alcalina de mezclas de cenizas volantes/escoria que han sido curadas a diferentes temperaturas. En una composición química de cenizas volantes españolas y escoria de alto horno se utilizó NaOH como activador.
La solicitud internacional de patente WO 03/099738 se refiere a un aglutinante geopolimérico o cemento que comprende una matriz vítrea amorfa que incrusta partículas de melilita, partículas de aluminosilicato y partículas de cuarzo, que se obtiene endureciendo una mezcla reactiva que comprende: una roca residual de tipo granítico fuertemente degradado en el que la caolinización está muy avanzada, vidrio de melilita cálcica en el que la parte de vidrio es superior al 70 % en peso, y un silicato alcalino soluble en el que la relación molar (Na, K)2O:SiO2 oscila entre 0,5 y 0,8.
La solicitud de patente coreana KR20030068720 se refiere a una composición aglutinante inorgánica que comprende 40-75 % en peso de cemento; 10-20 % en húmedo de una mezcla agregada; y 10-25 % en peso de un activador de reacción alcalino seleccionado del grupo que consiste en un compuesto a base de sodio, un compuesto a base de potasio, un compuesto a base de calcio [que comprende] y silicato de sodio y potasio.
El cemento es un aglutinante que, al reaccionar con el agua, actúa como aglutinante para morteros y hormigón, productos reforzados con fibras y otras aplicaciones que requieren aglutinación a largo plazo. Los tipos de cemento conocidos consisten principalmente en silicato de calcio y, cuando se mezclan con agua, forman una masa plástica que se puede aplicar fácilmente a los materiales. Posteriormente, el cemento se endurece en una reacción química, y su resistencia a la compresión aumenta con el tiempo hasta que se completa el endurecimiento. En el endurecimiento, el material se vuelve menos poroso.
Se han estandarizado diversos tipos de cemento según EN 197; se denominan CEM I a CEM V, con concentraciones de clínker de cemento Portland entre 95 % (CEM I) y 5 % (CEM lll/C); el resto se complementa con escoria de alto horno, puzolana y/o materiales de carga inertes. El clínker de cemento Portland está hecho de caliza marga.
Los cementos se clasifican según la norma EN 197 sobre la base de la resistencia a la compresión medida después de un período de 28 días (32,5 MPa; 42,5 MPa y 52,5 MPa), las clases varían de cemento con una resistencia inicial baja después de 2 días (cemento de endurecimiento lento) a cemento con una alta resistencia inicial después de 2 días (cemento de endurecimiento rápido). Se necesitan cementos con una alta resistencia inicial para la producción, por ejemplo, de elementos prefabricados de hormigón.
Un aspecto del cemento Portland es que se liberan grandes cantidades de CO2 durante su producción, en parte como resultado del calentamiento a altas temperaturas, pero principalmente porque la materia prima, la piedra caliza, tiene que ser calcinada, lo que significa que la adición de calor provoca que el mineral original CaCO3 se separe en CaO y CO2.
Los cementos Portland son adecuados para uso general, pero son menos adecuados para aplicaciones en las que el producto de hormigón entra en contacto con ácidos. En tales aplicaciones, el hormigón tendrá una vida más corta. Las materias primas secundarias son los materiales de desecho, por ejemplo, los residuos producidos en procedimientos industriales como la escoria de alto horno y las cenizas volantes, cuya composición los hace aptos para la producción de cemento. Las materias primas primarias son más puras que las materias primas secundarias, por lo que los compuestos de cemento basados en materias primas primarias son más reproducibles.
Una alternativa para el cemento Portland son los cementos activados con álcalis, también conocidos como geopolímeros. Se basan en una sustancia sólida reactiva que se endurece bajo la influencia de un activador alcalino.
Un aspecto de los cementos activados por álcali o geopolímeros conocidos es que es difícil conseguir una calidad constante debido a la calidad y composición variables de las materias primas. Este es un problema en particular cuando se utilizan materias primas secundarias.
Otro aspecto de la presente invención es proporcionar un compuesto de cemento que presente un rápido aumento de resistencia y, en particular, tenga una alta resistencia inicial.
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un compuesto de cemento según el texto de la reivindicación 1.
Los presentes inventores han descubierto que se obtiene una buena resistencia inicial con tal compuesto de cemento, en particular en combinación con una resistencia a la compresión después de 28 días de endurecimiento de al menos 30 MPa medida según EN197.
La calidad del presente compuesto de cemento es reproducible, a pesar del hecho de que se utilizan materias primas secundarias para el compuesto de vidrio reactivo. El compuesto de cemento tiene una resistencia inicial relativamente alta, lo que lo hace particularmente adecuado para su uso en la producción de elementos prefabricados de hormigón. El compuesto de vidrio reactivo se produce por separado para la producción del compuesto de cemento. El compuesto de vidrio se obtiene en gran parte o en su totalidad a partir de materias primas secundarias, pero puede consistir opcionalmente en una mezcla que comprende cantidades relativamente pequeñas de materias primas primarias o materia prima purificada. El compuesto de vidrio reactivo es el compuesto que, después de la adición de activador alcalino y agua, sufre una reacción química que da como resultado el endurecimiento del cemento. El material de carga puede afectar las propiedades químicas, físicas y mecánicas del cemento antes o después del endurecimiento, pero no es esencial para el procedimiento de endurecimiento.
Por el término "activador alcalino" se entienden las sustancias que activan o inician el procedimiento de endurecimiento del compuesto de vidrio reactivo después de haber sido mezclado con agua. Si se omite el activador alcalino, el procedimiento de endurecimiento bajo la influencia del agua procederá mucho más lento, lo que dará como resultado una resistencia a la compresión menor medida después de 28 días.
El compuesto de cemento producido por el procedimiento de acuerdo con la presente solicitud comprende 10-70 % en peso de compuesto de vidrio reactivo; 10-70 % en peso de material de carga; 1-20 % en peso de activador alcalino y opcionalmente 0,5-10 % en peso de aditivos; dicho % en peso se basa en el peso total de dicho compuesto de cemento.
Después de un endurecimiento de 28 días, el compuesto de cemento debe tener preferiblemente una resistencia a la compresión de al menos 32,5 MPa (según EN197). EN197 es la norma europea para cemento en la que, por ejemplo, las especificaciones de diferentes clases de resistencia se definen para el cemento, por ejemplo, puesto en práctica por el Instituto Holandés de Normalización NEN. Aquí se hace uso de la versión n EN-EN 197-1: 2011 (Cemento -Parte 1: Composición, especificaciones y criterios de conformidad para cementos comunes).
Es ventajoso que el compuesto de vidrio reactivo comprenda 35-50 % en peso de CaO, 25-45 % en peso de SiO2 y 10-25 % en peso de AhO3, y opcionalmente otros óxidos; preferiblemente 40-45 % en peso de CaO, 28-35 % en peso de SiO2 y 13 -20 % en peso de A 2O3 ; dicho % en peso se basa en el peso total de dicho compuesto de vidrio reactivo.
Es favorable que el peso de una o más materias primas secundarias de las que se obtiene el compuesto de vidrio reactivo sea al menos la mitad de la masa total del compuesto de vidrio. De esa manera se hace un uso eficaz de las
materias primas secundarias y se obtienen ahorros en materias primas primarias relativamente caras. Una o más de las materias primas secundarias se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste en:
cenizas (cenizas volantes y cenizas de tierra vegetal) liberadas en la combustión de carbón (por ejemplo, carbón mineral o lignito), madera, biomasa, desechos de arroz, lodos de papel, residuos;
sustancias liberadas en el reciclaje de hormigón y productos de hormigón, placas de fibras aglutinadas con cemento, lana de vidrio, lana de roca;
sustancias filtrantes del tratamiento de rocas, la producción de cemento o la producción de cal; sustancias residuales de la industria del metal, en particular escoria, más en particular escoria de alto horno; sustancias residuales de la industria del papel;
sustancias residuales de la depuración de agua (potable o de alcantarillado);
suelos o lodos tratados térmicamente;
sustancias residuales de la recuperación de materias primas primarias como bauxita, arcilla para ladrillos y corindón;
o mezclas de las mismas.
Según la invención, el activador alcalino se usa en una combinación de al menos dos activadores alcalinos; dichas combinaciones se seleccionan del grupo que consiste en Na2CO3 y Ca(OH)2; Na2CO3 y CEM I; Na2CO3 y Ba(OH)2; Cemento belita y Na2CO3 ; K2CO3 y Ca(OH)2 ; K2CO3 y CEM I; K2CO3 y Ba(OH)2 ; K2CO3 y cemento belita; Na2SO4 y Ca(OH)2; Na2SO4 y CEM I; Na2SO4 y Ba(OH)2 ; Na2SO4 y cemento belita; K2SO4 y Ca(OH)2; K2SO4 y CEM I; K2SO4 y Ba(OH)2; K2SO4 y cemento belita.
En particular, el activador alcalino debe seleccionarse de al menos uno de Na2CO3, K2CO3, Na2SO4 y K2SO4 en combinación con al menos uno de Ca(OH)2 , CEM I, Ba(OH)2 y cemento de belita.
El aditivo se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en Ca(OH)2, Ba(OH)2, CaCh; BaCh, polifosfato y tartrato, o combinaciones de los mismos.
La carga se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en sustancias filtrantes: cenizas volantes, en particular cenizas volantes de carbón pulverizado; microsílice; desechos de trituración y polvo de piedra; arcilla o lodo térmicamente activados; sustancias residuales de la industria del metal, en particular escoria, más en particular escoria de alto horno y puzolana, o una combinación de los mismos.
La carga y una o más materias primas secundarias proceden preferiblemente de la misma fuente. Esto facilita logísticamente la producción de cemento y reduce el número de inspecciones de calidad y análisis químicos de los ingredientes que se utilizarán.
El presente procedimiento hace posible producir un compuesto de cemento de calidad reproducible, a pesar del uso de materias primas secundarias.
Las materias primas se pueden suministrar en diferentes formas; puede ser ventajoso tratarlas previamente, por ejemplo, mediante trituración, granulación, compresión o granulación.
Se pueden usar diversos agregados de fusión conocidos para el calentamiento en las sub-etapas a), b) o c), opcionalmente en combinación con un precalentador y/o un calcinador. En la industria del vidrio se suele utilizar gas natural o aceite de petróleo como combustible para las instalaciones de calentamiento, en combinación con aire u oxígeno puro. Puede ser necesario granular las materias primas, dependiendo del tipo de horno utilizado.
Durante la calcinación opcional antes de la fusión, se añade combustible a las materias primas, lo que hace que la temperatura suba a 800 °C. Luego se libera CO2, en particular en la conversión química de carbonato de calcio en óxido de calcio. Esta etapa del procedimiento requiere una cantidad relativamente grande de energía y depende de las materias primas si es necesaria la calcinación.
El tratamiento térmico según la etapa b) implica un precalentamiento a 600-800°C. A esto le sigue opcionalmente una calcinación. A continuación, la temperatura se eleva por encima del punto de fusión de la composición, por ejemplo, a 1200-1500°C, después de lo cual el vidrio fundido se puede recoger del horno en forma líquida para su posterior tratamiento.
El vidrio fundido se enfría primero a una sustancia sólida. Esto puede realizarse al aire libre o con la ayuda de agua u otros agentes refrigerantes. La velocidad de enfriamiento influye en las propiedades del vidrio finalmente obtenido. A continuación, el compuesto de vidrio reactivo solidificado se puede tratar, por ejemplo, mediante molienda, para
obtener un tamaño de gránulo que se pueda manipular y dosificar mejor. El compuesto de vidrio reactivo se puede mezclar posteriormente con los demás ingredientes del compuesto de cemento.
Una o más de las sustancias correctivas se seleccionan preferiblemente del grupo que comprende óxidos de calcio, carbonatos de calcio, óxidos de silicio y óxidos de aluminio. Estas sustancias correctivas hacen que sea relativamente sencillo obtener la composición deseada.
Para la realización de la etapa i), como combustible preferiblemente se utiliza combustible sólido, en particular combustible sólido orgánico, más en particular lignito, carbón mineral o biomasa. Sorprendentemente, tales combustibles demuestran que funcionan satisfactoriamente como fuente de calor para el procedimiento.
En una forma de realización preferida, el tratamiento térmico en la sub-etapa b) concluye con el temple térmico del compuesto de vidrio reactivo. Se entiende por temple térmico el enfriamiento forzado del compuesto de vidrio formado en la sub-etapa b), por ejemplo, mediante la introducción del compuesto de vidrio en un medio más frío (agua, aire). El enfriamiento rápido da como resultado un mayor porcentaje de carácter vítreo. Templando, la temperatura del vidrio líquido con una temperatura superior a 1000°C puede reducirse, por ejemplo, a menos de 100°C en unos pocos minutos. Preferiblemente, el carácter vítreo obtenido es 60 % en peso, basado en el compuesto de vidrio reactivo total, más preferiblemente más del 96 % en peso.
La invención también comprende un procedimiento para tratar un compuesto de cemento según la invención, que comprende mezclar el compuesto de cemento con agua, en el que el activador alcalino se añade opcionalmente sólo después de mezclar el compuesto de vidrio reactivo, el material de carga y los aditivos opcionales. Esto facilita la realización del endurecimiento en condiciones controladas. Tal procedimiento puede facilitarse empaquetando el activador alcalino separado de los otros ingredientes, por ejemplo, en un compartimiento separado del embalaje, o en un sub-embalaje separado.
El embalaje separado también hace que el compuesto de cemento sea menos susceptible a la exposición involuntaria al agua durante el transporte o almacenamiento. El embalaje de todo el compuesto en un único embalaje implica, por el contrario, la ventaja de que el activador alcalino en ese caso se mezclará eficazmente con los demás ingredientes para un endurecimiento homogéneo.
La invención se aclarará ahora con referencia a los siguientes ejemplos no limitativos.
Ejemplo 1: producción de vidrio
Se prepararon varios compuestos de vidrio para su uso en un compuesto de cemento sobre la base del procedimiento descrito aquí.
Tabla 1: compuestos de materia prima para la producción de vidrio reactivo
Se prepararon dos mezclas diferentes de cenizas volantes y piedra caliza, como se muestra en la Tabla 1. Sobre la base del análisis de elementos de las cenizas volantes, se añadió 5,9 % en peso de óxido de aluminio al segundo lote en calidad de sustancia correctiva. Los porcentajes se basan en el compuesto de vidrio total.
El compuesto se transformó en vidrio según la invención. Las materias primas se trituraron en gránulos y se mezclaron. En una primera etapa, la mezcla se precalentó y se calcinó a 800°C en un precalentador y calcinador. En una etapa posterior, la mezcla se calentó adicionalmente a 1450°C, dando como resultado un vidrio fundido. La mezcla de vidrio fundido se enfrió rápidamente en agua o aire (se templó). La difracción de rayos X mostró que el vidrio reactivo obtenido tenía aproximadamente un 98 % de carácter de vidrio. La tabla 2 muestra la composición del vidrio obtenido en base al análisis de fluorescencia de rayos X (XRF). El XRF es un procedimiento bien conocido para el análisis de sustancias sólidas y se utilizó de acuerdo con NEN-EN 15309:2007, "Caracterización de residuos y suelo -Determinación de la composición elemental por fluorescencia de rayos X". El procedimiento para determinar el contenido de vidrio se describe, por ejemplo, en T. Westphal, T. Füllmann, H. Pollmann, Cuantificación según Rietveld de porciones amorfas, un estándar interno: consecuencias matemáticas del enfoque experimental, Powder Diffract.
24 (2009) 239-243. Las mediciones se realizaron utilizando un Seifert XRD 3003 TT, con ZnO como estándar interno de referencia.
Tabla 2: compuestos de vidrio reactivo
La relación entre la masa de la materia prima secundaria (cenizas volantes en este caso) y la masa de vidrio fue de 0,63 en el caso del lote g1 y de 0,50 en el caso del lote g2.
El mismo procedimiento se utilizó para preparar algunos lotes más, cuyos resultados se presentan en la tabla 3. La composición química se determinó con la ayuda de XRF, el tamaño medio de partícula con la ayuda de granulometría láser utilizando un analizador de partículas HORIBA LA-300 en agua. La granulometría láser es un procedimiento bien conocido para determinar el tamaño medio de las partículas.
Tabla 3: composición ( % en masa) y tamaño medio de partícula del vidrio (|jm)
Ejemplo 2: Compuestos de cemento
Los siguientes compuestos de cemento se prepararon sobre la base de los compuestos de vidrio descritos anteriormente.
El compuesto de cemento c1 se preparó usando 44 % en peso de compuesto de vidrio g5, 44 % en peso de cenizas volantes como material de carga y una combinación de 7 % de Na2CO3 y 5 % de Ca(OH)2 como activador alcalino. Opcionalmente, podrían añadirse otros aditivos a este compuesto. En 3 ensayos se prepararon morteros utilizando el cemento en diferentes relaciones cemento/agua. Las relaciones agua/cemento (p/c) fueron 0,5, 0,45 y 0,4, respectivamente, con 0,05 % en peso de ácido tartárico, basado en el cemento, que se añadió al agua para el último lote. A continuación, se midió la resistencia a la compresión del cemento en diferentes momentos durante 28 días según EN 196, utilizando una prensa adecuada para tal fin. La Figura 1 muestra el desarrollo de la resistencia a la compresión que fue medida según EN 196. Después de 28 días, el cemento con p/c = 0,45 mostró la mayor resistencia a la compresión, de 55 MPa. Esto hace que este cemento sea particularmente adecuado para aplicaciones que exigen un cemento que se endurezca relativamente rápido, como los productos de hormigón prefabricado. La prueba de resistencia a la compresión se describe en NEN-EN 196-1:2005 (Procedimientos de prueba del cemento - Parte 1: Determinación de la resistencia). La resistencia se determina utilizando una muestra de mortero con una relación arena/cemento definida y un wcf de 0,5 para la clasificación como resistencia estándar. La resistencia a la compresión se mide usando una prensa (molde tipo de prueba 506/100/10 D-S).
El compuesto de cemento c2 se preparó usando 49 % en peso de compuesto de vidrio g5, 49 % en peso de cenizas volantes y 3 % de NaOH como activador. Opcionalmente, podrían añadirse a este compuesto un material de carga y otros aditivos. Este compuesto de cemento se mezcló 1:1 con agua. La figura 2 muestra el desarrollo de la resistencia a la compresión, medida según EN 196.
Ejemplo 3
En el ejemplo 3, se prepararon varios compuestos de cemento según NL1001242 y se compararon con compuestos de cemento según la presente invención.
La siguiente Tabla 4 muestra los compuestos de los ejemplos 1-4 de acuerdo con NL1001242
Tabla 4. Compuestos de ejemplos 1-4 según NL1001242
Se prepararon compuestos para los ejemplos 2 y 4 de NL1001242; es decir, los compuestos 728 y 730, para poder determinar la resistencia inicial, cuyos valores en NL1001242 no se mencionan para los ejemplos 2 y 4 de NL1001242. Los resultados se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5: resistencia inicial en los ejemplos 2 y 4 de NL1001242 y compuestos 728 y 730
Sorprendentemente, se encontró que se pueden obtener buenas resistencias a la compresión incluso con el 50 % de la escoria empleada y reemplazarla por un material de carga menos reactivo o no reactivo (aquí cenizas volantes), como se muestra en la Tabla 6.
Tabla 6: resistencia a la compresión en el ejemplo 4 de N L1001242 y compuestos 728 y 725
La siguiente Tabla 7 muestra la influencia de la sustitución de escoria/vidrio por una mezcla de escoria/vidrio y cenizas volantes.
Tabla 7: Resistencia a la compresión en el ejemplo 2 de NL1001242 y compuestos 730, 726 y 727
En la Tabla 8, los presentes inventores encuentran que se pueden obtener resultados sorprendentes cuando se usa sulfato de sodio como componente de sulfato en lugar de sulfato de calcio. La resistencia inicial puede ser más del doble.
Tabla 8: resistencia a la compresión en el ejemplo 4 de NL1001242 y compuestos 724 y 725
La Tabla 9 muestra que la sustitución del sulfato de sodio por sulfato de calcio reduce tanto la resistencia inicial como la resistencia final. Los valores de los compuestos especificados para los ejemplos 713 y 726 se corresponden entre sí en lo que respecta al análisis de óxido. Lo mismo se aplica a los ejemplos 715 y 727.
Tabla 9: resistencia a la compresión en el ejemplo 2 de NL1001242 y compuestos 713, 726, 715 y 727
Los presentes inventores también concluyeron (véase la Tabla 10) que el desarrollo de la resistencia se puede orientar al desarrollo de la resistencia requerido en la aplicación utilizando otras relaciones sulfato/clínker.
Tabla 10: resistencia a la compresión de los compuestos 710, 712, 714, 711 y 715.
Claims (10)
1. Un procedimiento de producción de un compuesto de cemento; compuesto de cemento que comprende un compuesto de vidrio reactivo, material de carga, activador alcalino y opcionalmente aditivos, dicho compuesto de vidrio reactivo comprende al menos 35 % en peso de CaO, al menos 25 % en peso de SiO2 y al menos 10 % en peso de AhO3 , y opcionalmente otros óxidos; procedimiento que comprende
i) producción del compuesto de vidrio reactivo a partir de una o más materias primas, y
ii) mezclar el compuesto de vidrio reactivo con al menos un material de carga y un activador alcalino para obtener dicho compuesto de cemento,
caracterizado porque la etapa i) comprende varias sub-etapas:
a) proporcionar una o más materias primas que comprenden predominantemente materias primas secundarias; b) tratar térmicamente la una o más materias primas para obtener un compuesto de vidrio reactivo;
c) opcionalmente calcinar las materias primas;
caracterizado porque dicho compuesto de cemento comprende 10-70 % en peso de compuesto de vidrio reactivo, 10-70 % en peso de material de carga, 1-20 % en peso de activador alcalino y opcionalmente 0,5-10 % en peso de aditivos; basándose dicho % en peso en el peso total de dicho compuesto de cemento; presentando dicho compuesto de cemento una resistencia a la compresión de al menos 30 MPa, medida según la norma EN197, después de 28 días de endurecimiento; en el que en la etapa a) se pueden agregar a las materias primas una o más sustancias correctivas; en el que el activador alcalino se selecciona de al menos uno de Na2CO3, K2CO3, Na2SO4 y K2SO4 en combinación con al menos uno de Ca(OH)2, CEM I, Ba(OH)2 y cemento belita, tras lo cual se lleva a cabo la etapa ii).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que una o más de las sustancias correctivas se seleccionan del grupo que consiste en óxidos de calcio, carbonatos de calcio, óxidos de silicio y óxidos de aluminio.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que se utiliza combustible sólido como combustible para la realización de la etapa i), en particular combustible sólido orgánico, más en particular lignito, carbón mineral o carbón vegetal.
4. Un procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 1-3, en el que el tratamiento térmico en la sub-etapa b) se concluye con el temple térmico del compuesto de vidrio reactivo.
5. Un procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores 1-4, que comprende además mezclar el compuesto de cemento con agua, en el que el activador alcalino se agrega opcionalmente solo después de mezclar el compuesto de vidrio reactivo, el material de carga y los aditivos opcionales.
6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el compuesto de vidrio reactivo comprende 35-50 % en peso de CaO, 25-45 % en peso de SO 2 y 10-25 % en peso de AhO3 , y opcionalmente otros óxidos, preferiblemente 40-45 % en peso % de CaO, 28-35 % en peso de SiO2 y 13-20 % en peso de AhOa; basándose dicho % en peso en el peso total de dicho compuesto de vidrio reactivo.
7. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el peso de la una o más de las materias primas secundarias, de las que se obtiene el compuesto de vidrio reactivo, es al menos la mitad de la masa total del compuesto de vidrio.
8. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la una o más de las materias primas secundarias se seleccionan del grupo que consiste en cenizas, incluidas las cenizas volantes y las cenizas de tierra vegetal liberadas en la combustión de carbón, madera, biomasa, desechos de arroz, lodos de papel, desechos; sustancias liberadas en el reciclaje de hormigón y productos de hormigón, placas de fibras aglutinadas con cemento, lana de vidrio, lana de roca; sustancias filtrantes del tratamiento de rocas, la producción de cemento o la producción de cal; sustancias residuales de la industria del metal, en particular escoria, más en particular escoria de alto horno; sustancias residuales de la industria del papel; sustancias residuales de la depuración de agua (potable o de alcantarillado); suelos o lodos tratados térmicamente; sustancias residuales de la recuperación de materias primas primarias como bauxita, arcilla de ladrillo y corindón; o mezclas de las mismas.
9. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el aditivo se selecciona del grupo que consiste en Ca(OH)2 , Ba(OH)2, CaCh; BaCh, polifosfato y tartrato, o combinaciones de los mismos.
10. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de carga se selecciona del grupo que consiste en sustancias filtrantes; cenizas volantes, en particular cenizas volantes de carbón pulverizado; microsílice; desechos de trituración y polvo de piedra; arcilla o lodo térmicamente activados; sustancias residuales de la industria del metal, en particular escoria, más en particular escoria de alto horno; y puzolana, o una combinación de los mismos, especialmente en el que el material de carga y la una o más materias primas secundarias tienen la misma fuente.
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