ES2947870T3 - Proceso para la preparación de una mezcla cerámica granulada - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para preparar una mezcla cerámica granular, en donde el proceso comprende las etapas de: (a) poner en contacto las cenizas volantes de combustión en lecho fluido con una solución acuosa ácida para obtener una suspensión de cenizas volantes de combustión en lecho fluido ácida; (b) eliminar el exceso de ácido de la suspensión obtenida en la etapa (a) para obtener ácido sólido tratado con ácido mosca de combustión en lecho fluido; (c) poner en contacto juntos: (i) las cenizas volantes de combustión en lecho fluido tratadas con ácido sólido obtenidas en la etapa (b); (ii) arcilla; (iii) opcionalmente, feldespato; y (iv) opcionalmente, otros ingredientes. para formar la mezcla cerámica granular. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para la preparación de una mezcla cerámica granulada
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la incorporación de cenizas volantes de combustión de lecho fluido, y especialmente cenizas volantes de combustión de lecho fluido circulante, en una mezcla cerámica granulada.
Antecedentes de la invención
Centrales eléctricas de combustión de lecho fluido (FBC) versus centrales eléctricas de combustión de carbón pulverizado (PCC)
Se producen grandes cantidades de cenizas volantes como resultado de la generación de electricidad a base de carbón. Esto continuará en el futuro previsible. Hay interés en cómo utilizar este material de desecho de cenizas volantes. Muchas cenizas volantes se utilizan actualmente en el hormigón como puzolana o material cementoso. Otros usos incluyen la fabricación de ladrillos y como material de estabilización de suelos. Sin embargo, muchas cenizas volantes continúan yendo al vertedero. Esto tiene costes ambientales y económicos evidentes. Por lo tanto, existe valor e interés continuos en el desarrollo de productos y procesos que puedan utilizar cenizas volantes como materia prima. Esto minimiza la cantidad de cenizas volantes que van al vertedero y reduce las cantidades de otras materias primas vírgenes utilizadas.
La cuestión de cómo reutilizar las cenizas volantes de la generación de energía se ha vuelto más difícil debido a la introducción de tecnologías de combustión de lecho fluidizado (FBC) para la generación de energía térmica e incineración. Los diseños de plantas de combustión de lecho fluidizado (FBC) son bastante diferentes a los diseños de plantas de combustión de carbón pulverizado (PCC) que han sido estándar para las centrales eléctricas durante muchas décadas. Las cenizas volantes producidas por las plantas de FBC son diferentes a las cenizas volantes de PCC, y las cenizas volantes de FBC son mucho más difíciles de reutilizar que las cenizas volantes de PCC en otras aplicaciones, tales como la producción de cerámica.
Las cámaras de combustión de lecho fluidizado queman el carbón en un lecho fluidizado calentado de cenizas y/o arena a temperaturas más bajas que los diseños de PCC. Los diseños de combustión de lecho fluidizado (FBC) incluyen lechos fluidizados "burbujeantes" así como diseños de lecho fluidizado "circulantes". Un lecho fluido burbujeante también se denomina "lecho fluido de ebullición". Los lechos fluidizados circulantes, conocidos como CFB, son los más comunes. Los diversos diseños de FBC se pueden dividir en función de las presiones a las que funcionan, ya sea atmosférica o presurizada.
Un horno de lecho fluido circulante (CFB) funciona mediante el reciclaje continuo de la mayor parte de la ceniza caliente (incluido cualquier combustible fino no quemado) de la corriente de escape procedente de la zona de combustión de vuelta a la base de la zona de combustión de lecho fluidizado. Una proporción de las cenizas volantes más finas se elimina continuamente del escape y se agregan continuamente combustible nuevo y aditivos a la zona de combustión. Este sistema tiene muchas ventajas, incluidos niveles muy altos de quemado de carbón (debido a las repetidas pasadas de partículas en ardientes a través de la zona de combustión), además de que el combustible no tiene que pulverizarse antes de agregarlo a la zona de combustión. El tiempo prolongado a temperaturas elevadas y los altos niveles de interacciones partícula: partícula que experimentan las partículas de ceniza en un diseño de CFB brinda la oportunidad de que se formen fases minerales que típicamente no se observan en las cenizas de PCC.
La tecnología de combustión de lecho fluidizado (FBC) se está volviendo cada vez más popular debido a que las plantas que utilizan dichas tecnologías son menos contaminantes. Las plantas de FBC emiten niveles mucho más bajos de óxidos nitrosos que las plantas de PCC convencionales, la eliminación de óxidos de azufre es más fácil y las plantas de FBC pueden quemar una gama más amplia de combustibles, tales como carbón de bajo grado, e incluso combustibles tales como neumáticos y aceite. A menudo, estos combustibles de grado inferior tienen un alto contenido de azufre.
El contacto sólido/sólido con partículas calientes en los diseños de plantas de FBC proporciona coeficientes de intercambio de calor muy altos. Esto significa que las plantas de FBC pueden producir energía de manera eficiente a temperaturas mucho más bajas: típicamente, entre 800 - 900 °C, en comparación con los 1400 - 1700 °C en una planta de PCC. Ser capaz de operar de manera eficiente a temperaturas de combustión más bajas tiene grandes ventajas. En particular, la formación de óxidos nitrosos es menor en las plantas de FBC y, por lo tanto, se reduce la contaminación por NOx.
La eliminación de óxidos de azufre también es más sencilla en las plantas de FBC en comparación con las plantas de PCC. Típicamente, las plantas de PCC queman carbones de mayor calidad y bajos en sulfato, tales como la antracita. Típicamente, las plantas de PCC tienen depuradores húmedos que tratan los gases de escape para eliminar químicamente los óxidos de azufre a través de un proceso llamado desulfuración de gases de combustión (FGD). Este es un proceso costoso e intensivo.
A diferencia de las plantas de PCC, las plantas de FBC típicamente reducen sus emisiones de óxido de azufre quemando una mezcla de combustible y piedra caliza/tiza/dolomita. El material de piedra caliza (carbonato de calcio) forma óxido de calcio dentro del lecho fluidizado. Este reacciona con los óxidos de azufre de la combustión de compuestos de azufre en el combustible para formar sulfato de calcio in situ. Esto es posible ya que las temperaturas son lo suficientemente bajas en el lecho fluidizado para que los minerales de sulfato de calcio, tales como la anhidrita, sean estables y se formen fácilmente.
Tales reacciones no serían posibles en una planta de PCC debido a las altas temperaturas utilizadas. De ahí su necesidad de un sistema de FGD separado.
La adición de material de piedra caliza al carbón para permitir que los óxidos de azufre reaccionen in situ es un proceso mucho más simple que tener que depurar los gases de combustión.
Las diferencias entre las cenizas volantes de combustión de lecho fluido (FBC) y las cenizas volantes de combustión de carbón pulverizado (PCC)
La adición de cantidades significativas de material de piedra caliza a la caldera en una planta de combustión de lecho fluido (FBC) significa que las cenizas volantes de la combustión de lecho fluido (FBC) típicamente comprenden altos niveles de especies de calcio y especies de azufre.
Los niveles de especies de calcio en las cenizas volantes de FBC, generalmente informados como el nivel equivalente de óxido de calcio, a menudo son más altos que incluso las cenizas volantes con alto contenido de óxido de calcio (tipo C) de las plantas de PCC.
Además, los niveles de especies de azufre en las cenizas volantes de FBC, generalmente informados como el nivel equivalente de óxido de azufre, son más altos que el nivel de óxido de azufre de las cenizas volantes de PCC.
El estándar ASTM-C618 se usa comúnmente para definir la calidad adecuada de las cenizas volantes para su uso como puzolana o producto cementoso. El límite superior de SO3 para que los materiales cumplan con la norma ASTM-C618 es del 5 % en peso. Las cenizas volantes de FBC generalmente contienen un nivel mucho más alto de óxido de azufre.
Físicamente, las cenizas volantes de los diseños de FBC son bastante diferentes a las cenizas volantes de PCC convencionales. Las cenizas volantes de FBC no se han sometido a las temperaturas muy altas que se encuentran en los sistemas de escape de las plantas de PCC convencionales. Las cenizas volantes producidas en las plantas de PCC se han suspendido en los gases de combustión efluentes muy calientes. Las temperaturas experimentadas son lo suficientemente altas como para derretir partículas. Esto significa que la gran mayoría de las partículas de cenizas volantes de PCC son esféricas y están formadas por fases amorfas vítreas.
Por el contrario, las cenizas volantes de las plantas de FBC, y especialmente las plantas de combustión de CFB, no se habrán derretido debido a las temperaturas más bajas de la FBC. Como resultado, las partículas de cenizas volantes de FBC tienen una forma irregular y no contienen fases vítreas. Otra diferencia es que el tiempo durante el cual las cenizas volantes han estado sujetas a altas temperaturas suele ser mucho más largo en las plantas de FBC, especialmente aquellas plantas donde se recirculan altos niveles de cenizas volantes, tal como en una planta de combustión de c Fb . Esto significa, por ejemplo, que, mientras que el hierro en las cenizas volantes de PCC a menudo está presente como magnetita y hematita, en las cenizas volantes de FBC y las cenizas volantes de combustión de CFB, está presente principalmente como ferrita. Esto tiene implicaciones importantes, por ejemplo, la facilidad de eliminación del hierro.
Las cenizas volantes de PCC y FBC son diferentes químicamente (p. ej., típicamente tienen diferentes niveles de especies de calcio y especies de sulfato), diferentes físicamente (p. ej., típicamente tienen diferentes morfologías, por ejemplo, regular/vítrea (PCC) en comparación con irregular/no vítrea (FBC)), y diferentes mineralógicamente. Las cenizas volantes de FBC también tienen un diámetro más pequeño que las cenizas volantes de PCC (debido a una acción de automolienda) y tienen un nivel de carbono residual más bajo en comparación con las cenizas volantes de PCC.
El problema de incorporar cenizas volantes de combustión de lecho fluido (FBC), y especialmente cenizas volantes de combustión de lecho fluido circulante (CFB), en una mezcla cerámica granulada
La mayor parte de las cenizas volantes de FBC se envían actualmente a vertederos o se utilizan como un agente de estabilización de suelos de muy bajo valor. Es menos efectivo que las cenizas volantes de PCC como puzolana. Además, los altos niveles de sulfato pueden causar problemas. Existe una necesidad creciente de encontrar usos alternativos para las cenizas volantes de FBC. Un uso potencial de alto valor es en artículos cerámicos tales como baldosas de cerámica para pisos y baldosas de porcelana para pisos.
Las cenizas volantes se pueden utilizar como reemplazo parcial de las arcillas en los artículos de cerámica. Las cenizas volantes se pueden combinar con arcilla y otros materiales tales como el feldespato para formar mezclas cerámicas granuladas. Las mezclas cerámicas granuladas pueden luego transformarse en artículos cerámicos, tales como baldosas de cerámica y especialmente baldosas de porcelana para pisos. Dichos artículos cerámicos pueden fabricarse con niveles significativos de cenizas volantes y esto es conocido en la técnica.
La sustitución de arcilla por cenizas volantes es beneficiosa ya que los suministros de arcilla adecuada se están volviendo limitados. Es beneficioso maximizar el nivel práctico de arcilla que puede ser reemplazada por cenizas volantes. Sin embargo, las cenizas volantes utilizadas en la técnica son en su mayoría cenizas volantes de PCC. La tecnología de FBC, y particularmente de combustión de CFB, es un desarrollo relativamente reciente y no estaba en uso cuando se desarrolló el arte cerámico anterior. Por lo tanto, los problemas relacionados específicamente con el uso de cenizas volantes de FBC en aplicaciones cerámicas no se reconocieron, ni siquiera fueron relevantes, para la mayor parte de este cuerpo de trabajo sobre cenizas volantes. Por ejemplo, la técnica describe las cenizas volantes como compuestas por esferas de fases amorfas y vítreas, que es una descripción de las cenizas volantes de PCC y no de las cenizas volantes de FBC. Está claro que la técnica se refiere a cenizas volantes de PCC. Sokolar y Vodova estudiaron el efecto de las cenizas volantes fluidizadas sobre las propiedades de las baldosas de cerámica prensadas en seco con base en un cuerpo de cenizas volantes-arcilla: Ceramics International 37 (2011) 2879-2885.
Los inventores han descubierto que simplemente reemplazando las cenizas volantes de PCC con cenizas volantes de FBC, y especialmente las cenizas volantes de combustión de CFB en composiciones cerámicas que también contienen arcillas, feldespatos y opcionalmente otros ingredientes, pueden causar defectos. Se ha observado que los artículos cerámicos fabricados con cenizas volantes de FBC se agrietan durante el ciclo de cocción. Esto es particularmente problemático cuando se fabrican artículos cerámicos grandes de alta calidad tales como baldosas de cerámica para pisos y especialmente baldosas de porcelana para pisos, en las que tales defectos son particularmente inaceptables. La incorporación de cenizas volantes en baldosas de porcelana para pisos, que deben tener una baja absorción de agua y una alta resistencia a la flexión, es particularmente desafiante.
Los inventores también han observado que este problema se exacerba cuando las cenizas volantes de FBC se usan en niveles más altos en aplicaciones cerámicas.
Sin desear limitarse a la teoría, se plantea la hipótesis de que el entorno de alta energía de un proceso típico de producción de cerámica y el alto nivel de intensos contactos de superficie/superficie entre la arcilla y las partículas de cenizas volantes de FBC dan como resultado la formación de niveles más altos de fases minerales específicas que modifican el comportamiento de cocción del material. Esto, a su vez, conduce al agrietamiento de los artículos cerámicos.
Los inventores han descubierto que los problemas asociados con la incorporación de cenizas volantes de FBC, y especialmente cenizas volantes de combustión de CFB, en mezclas cerámicas granuladas pueden superarse si las cenizas volantes de FBC se tratan con una solución ácida acuosa durante el proceso de preparación de la mezcla cerámica granulada. Esto permite que las cenizas volantes de FBC, y especialmente las cenizas volantes de combustión de CFB, se incorporen a mezclas de cerámica granulada, que luego se pueden formar en artículos cerámicos, tales como baldosas de cerámica y baldosas de porcelana, sin el problema del agrietamiento.
Sin desear limitarse a la teoría, se plantea la hipótesis de que el tratamiento ácido de las cenizas volantes de FBC y su posterior incorporación a la mezcla cerámica granulada da como resultado la formación de diferentes composiciones y fases minerales que tienen un comportamiento térmico diferente y no se agrietan tan fácilmente.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un proceso para preparar una mezcla cerámica granulada, en el que el proceso comprende las etapas de:
(a) poner en contacto cenizas volantes de combustión de lecho fluido con una solución acuosa ácida para obtener una suspensión de cenizas volantes de combustión de lecho fluido ácido;
(b) eliminar el exceso de ácido de la suspensión obtenida en la etapa (a) para obtener cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido;
(c) poner en contacto:
(i) las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido obtenidas en la etapa (b);
(ii) arcilla;
(iii) opcionalmente, feldespato; y
(iv) opcionalmente, otros ingredientes,
para formar la mezcla cerámica granulada.
Descripción detallada de la invención
Proceso de preparación de una mezcla cerámica granulada
El proceso de preparación de una mezcla cerámica granulada comprende las etapas de:
(a) poner en contacto cenizas volantes de combustión de lecho fluido con una solución acuosa ácida para obtener una suspensión de cenizas volantes de combustión de lecho fluido ácido;
(b) eliminar el exceso de ácido de la suspensión obtenida en la etapa (a) para obtener cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido;
(c) poner en contacto:
(i) las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido obtenidas en la etapa (b);
(ii) arcilla;
(iii) opcionalmente, feldespato; y
(iv) opcionalmente, otros ingredientes.
El tratamiento de las cenizas volantes de FBC con ácido acuoso antes de poner en contacto las cenizas volantes tratadas con otros materiales cerámicos, tales como arcillas, tiene múltiples ventajas. Por ejemplo, esto minimiza la cantidad de ácido que se necesita ya que en esta aplicación solo las cenizas volantes necesitan tratamiento con ácido. El proceso inventivo puede requerir la eliminación de los productos solubles de la reacción química entre el ácido y las cenizas volantes.
Además, poner en contacto las cenizas volantes solo con ácido facilita el filtrado de la suspensión sólida, ya que las cenizas volantes no se hinchan (y por lo tanto gelifican) en mezclas acuosas como lo hacen muchas arcillas. La gelificación y el espesamiento asociados con las arcillas de lavado y las cenizas volantes harían que la separación del líquido sobrenadante fuera lenta y compleja, a menos que se utilicen soluciones muy diluidas.
Etapa (a): obtención de la suspensión de cenizas volantes de combustión de lecho fluido ácido
Las cenizas volantes de combustión de lecho fluido se ponen en contacto con una solución acuosa ácida para obtener una suspensión de cenizas volantes de combustión de lecho fluido ácido. Preferiblemente, el pH de la etapa (a) está en el intervalo de 2.0 a menos de 7.0, preferiblemente de 2.0 a 6.0, o de 2.0 a 5.0, o incluso de 2.3 a 4.0.
Etapa (b): obtención de cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido
El exceso de ácido se elimina de la suspensión obtenida en la etapa (a) para obtener cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido.
Típicamente, la etapa (b) comprende las etapas de enjuagar la suspensión y eliminar el sobrenadante del contenido sólido. Esta etapa típica de enjuague puede repetirse varias veces, por ejemplo dos o más veces, o incluso tres o más veces, o incluso cuatro o más veces.
Etapa (c): formación de la mezcla cerámica granulada
Durante la etapa (c), los siguientes ingredientes se ponen en contacto:
(i) las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido obtenidas en la etapa (b);
(ii) arcilla;
(iii) opcionalmente, feldespato; y
(iv) opcionalmente, otros ingredientes.
La mezcla cerámica granulada
La mezcla cerámica granulada comprende cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido, arcilla, feldespato y opcionalmente otros ingredientes.
Preferiblemente, la mezcla cerámica granulada comprende:
(a) de 10 % en peso a 60 % en peso, o de 20 % en peso a 50 % en peso de cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido;
(b) de 15 % en peso a 55 % en peso de arcilla;
(c) de 0 % en peso a 35 % en peso, o de 5 % en peso a 25 % en peso de feldespato; y
(d) opcionalmente, otros ingredientes hasta el 100 % en peso.
Preferiblemente, la mezcla cerámica granulada comprende:
(a) de 20 % en peso a 50 % en peso de cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido; (b) de 15 % en peso a 35 % en peso de arcilla;
(c) de 0 % en peso a 35 % en peso, o de 5 % en peso a 25 % en peso de feldespato; y
(d) opcionalmente, otros ingredientes hasta el 100 % en peso.
Cenizas volantes de combustión de lecho fluido
Las cenizas volantes de combustión de lecho fluido adecuadas pueden ser cenizas volantes de combustión de lecho fluido atmosférico, cenizas volantes de combustión de lecho fluido presurizado, o una combinación de las mismas. Las cenizas volantes de combustión de lecho fluido adecuadas pueden ser cenizas volantes de combustión de lecho fluido circulante, cenizas volantes de combustión de lecho fluido burbujeante, o una combinación de las mismas. Unas cenizas volantes de combustión de lecho fluido preferidas son las cenizas volantes de combustión de lecho fluido circulante.
Típicamente, las cenizas volantes de la combustión de lecho fluido comprenden más del 4.0 % en peso de óxido de azufre, o más del 5.0 % en peso, o más del 6.0 % en peso, o más del 6.5 % en peso, o más del 7.0 % en peso, o más del 10 % en peso de óxido de azufre.
Típicamente, las cenizas volantes de combustión de lecho fluido se derivan del carbón, típicamente cenizas volantes de carbón de combustión de lecho fluido.
Cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido
Típicamente, las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido comprenden más del 4.0 % en peso de óxido de azufre, o más del 5.0 % en peso, o más del 6.0 % en peso, o más del 6.5 % en peso, o más del 7.0 % en peso, o más del 10 % en peso de óxido de azufre.
Óxido de azufre
El análisis de la composición elemental de las cenizas volantes se realiza más comúnmente mediante técnicas de fluorescencia de rayos X (XRF). Este mide los niveles de los elementos más pesados, tales como hierro, aluminio, silicio, sulfato y calcio. La convención es que estos se reportan como el nivel estequiométrico equivalente de óxido. El azufre se reporta como SO3.
El SO3 a menudo se denomina "sulfato" en la bibliografía sobre cerámica, aunque técnicamente el término "sulfato" se refiere al ion SO42-. A veces, el azufre se informa como azufre elemental, pero la forma en que se informa no hace ninguna diferencia en los niveles reales presentes. Por lo tanto, la presente invención utiliza el término "óxido de azufre" para ser más general. “Óxido de azufre”, SO3 y “sulfato” son términos intercambiables cuando se usan en este documento.
El nivel de óxido de azufre presente en las cenizas volantes se puede determinar utilizando el siguiente método de XRF.
El equipo de XRF adecuado es el analizador de XRF Épsilon 4 de Malvern Panalytical que usa discos de muestra preparados usando un equipo de fusión automática Aegon 2 para la preparación de discos de muestra de Claisse. La muestra de ceniza se disuelve automáticamente en un flujo de borato de litio fundido y se forma un disco. Luego se coloca en el Épsilon 4 para su análisis. El equipo debe operarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Al medir SO3 , el Épsilon 4 debe configurarse a un voltaje de 4.5 kV, una corriente de 3000 pa, usar helio como medio, no usar un filtro y tener un tiempo de medición de 450 s.
Arcilla
Una arcilla adecuada es una arcilla estándar tal como arcilla ucraniana o arcilla ilítica. Una arcilla preferida es una combinación de arcilla estándar y arcilla de alta plasticidad. La relación en peso de arcilla estándar a arcilla de alta plasticidad puede estar en el intervalo de 2:1 a 5:1. Una arcilla adecuada es una arcilla de alta plasticidad tal como la arcilla de bentonita. Típicamente, una arcilla de alta plasticidad tiene un índice de plasticidad de Atterburg superior a 25.0. Típicamente, una arcilla estándar tiene un índice de plasticidad de Atterburg de 25.0 o menos. La cantidad de arcilla de alta plasticidad se puede seleccionar para proporcionar suficiente robustez y fluidez para mezclas cerámicas granuladas.
Feldespato
Los feldespatos adecuados incluyen feldespatos de sodio y/o potasio.
Otros ingredientes opcionales
Otros ingredientes opcionales incluyen aditivos químicos y aglutinantes.
Solución acuosa ácida
La solución acuosa ácida puede ser una solución acuosa ácida orgánica, una solución acuosa ácida inorgánica o una combinación de las mismas. La solución acuosa ácida es preferiblemente un ácido débil.
Las soluciones acuosas ácidas adecuadas se seleccionan de ácido acético (ácido etanóico), ácido ascórbico ((2R)-2-[(1S)-1,2-dihidroxietil]-3,4-dihidroxi-2H-furan-5-ona), ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido oxálico (ácido etanodioico), ácido sulfúrico y cualquier combinación de los mismos.
Preferiblemente, la solución acuosa ácida es una solución acuosa de ácido acético (ácido etanóico).
Una fuente adecuada de ácido acético (ácido etanóico) es el vinagre.
Típicamente, durante la etapa (a), la solución acuosa ácida tiene una molaridad de 0.2 M a 3.0 M, o de 0.4 M a 2.0 M, o incluso de 0.5 M a 1.5 M.
Preferiblemente, el pH de la solución acuosa ácida durante la etapa (a) está en el intervalo de 2.0 a menos de 7.0, preferiblemente de 2.0 a 6.0, o de 2.0 a 5.0, o incluso de 2.3 a 4.0.
Preferiblemente, el ácido no es ácido sulfúrico y la solución acuosa ácida no es una solución acuosa de ácido sulfúrico. Ejemplos
Ejemplo inventivo
Las cenizas volantes de FBC tratadas con ácido se prepararon tomando cenizas volantes de FBC y lavándolas en una solución acuosa de ácido acético (ácido etanóico) al 10 % (en volumen) en una proporción de 50 g de cenizas volantea de FBC por 500 ml de solución acuosa de ácido acético (ácido etanóico). La mezcla se agitó vigorosamente a temperatura ambiente durante 60 minutos.
Después de mezclar, se dejó sedimentar la mezcla y se vertió el líquido sobrenadante. A continuación, la mezcla se enjuagó con agua fresca mediante agitación, permitiendo que el sólido sedimentara y decantando el líquido sobrenadante. A continuación, las cenizas húmedas se secaron a 120 °C durante 1 hora para formar cenizas volantes secas de FBC tratadas con ácido.
Las cenizas volantes de FBC tratadas con ácido seco se mezclaron luego con arcilla y feldespato y se transformaron en un artículo cerámico de acuerdo con el proceso siguiente.
Se mezclaron 100 g de cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido con 50 g de arcilla ilítica y 50 g de feldespato sódico para formar la mezcla cerámica granulada. La mezcla se molió, tamizó y humedeció. A continuación, se prensaron uniaxialmente 140 g de la mezcla cerámica granulada anterior en un molde rectangular de acero dulce (155 x 40 mm) a una presión de 40 MPa que se mantuvo durante 1.5 min (90 s). El cuerpo formado se desmoldó y se colocó en un horno a 110 °C para que se secara.
El cuerpo seco se coció en un horno eléctrico a una velocidad de rampa de 2.5 °C/min hasta 1160 °C. La temperatura se mantuvo a la temperatura máxima durante 30 min. A continuación, se permitió que el cuerpo cocido se enfriara de forma natural (por lo tanto, lentamente) hasta temperatura ambiente.
No se observaron grietas en el cuerpo cocido.
Ejemplos comparativos
Se siguió el mismo procedimiento que el anterior, excepto que las cenizas de lecho fluidizado, aunque eran idénticas en todo lo demás a las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido aparte de la etapa de tratamiento con ácido, no se sometieron a la etapa de lavado con ácido y, en cambio, se mezclaron directamente con los demás ingredientes.
Se observó agrietamiento en este cuerpo cocido.
Un ejemplo comparativo de una composición idéntica al ejemplo comparativo de cenizas volantes de FBC, hecho exactamente de la misma manera pero hecho de cenizas volantes de PCC, no mostró ningún agrietamiento.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para preparar una mezcla cerámica granulada, en el que el proceso comprende las etapas de:
(a) poner en contacto cenizas volantes de combustión de lecho fluido con una solución acuosa ácida para obtener una suspensión de cenizas volantes de combustión de lecho fluido ácido;
(b) eliminar el exceso de ácido de la suspensión obtenida en la etapa (a) para obtener cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido;
(c) poner en contacto:
(i) las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido obtenidas en la etapa (b);
(ii) arcilla;
(iii) opcionalmente, feldespato; y
(iv) opcionalmente, otros ingredientes.
para formar la mezcla cerámica granulada.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución acuosa ácida se selecciona de una solución acuosa de ácido acético (ácido etanóico), solución acuosa de ácido ascórbico ((2R)-2-[(1S)-1,2-dihidroxietil]-3,4-dihidroxi-2H-furan-5-ona), una solución acuosa de ácido clorhídrico, una solución acuosa de ácido nítrico, una solución acuosa de ácido oxálico (ácido etanodioico) y cualquier combinación de los mismos.
3. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la solución acuosa ácida es una solución acuosa de ácido acético (ácido etanóico).
4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la solución acuosa ácida tiene una molaridad de 0.2 M a 3.0 M.
5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (b) comprende las etapas de enjuagar la suspensión y eliminar el sobrenadante del contenido sólido para obtener las cenizas volantes de combustión de lecho fluido tratadas con ácido sólido.
6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla cerámica granulada comprende:
(a) de 10% en peso a 60% en peso de cenizas volantes de combustión de lecho fluido;
(b) de 15% en peso a 55% en peso de arcilla;
(c) de 0% en peso a 35% en peso de feldespato; y
(d) opcionalmente, otros ingredientes hasta el 100% en peso.
7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla cerámica granulada comprende:
(a) de 20% en peso a 50% en peso de cenizas volantes de combustión de lecho fluido;
(b) de 15% en peso a 35% en peso de arcilla;
(c) de 0% en peso a 25% en peso de feldespato; y
(d) opcionalmente, otros ingredientes hasta el 100% en peso.
8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las cenizas volantes de la combustión de lecho fluido son cenizas volantes de la combustión de lecho fluido circulante.
9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las cenizas volantes de la combustión de lecho fluido comprenden más del 5.0% en peso de óxido de azufre.
10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las cenizas volantes de la combustión de lecho fluido comprenden más del 10% en peso de óxido de azufre.
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