WO2015092085A1

WO2015092085A1 - Método de neutralización de residuos

Info

Publication number: WO2015092085A1
Application number: PCT/ES2013/070915
Authority: WO
Inventors: Antonio José SÁNCHEZ ROJO; José VERA AGULLÓ; Íñigo LARRAZA ÁLVAREZ; María Pilar GÓRRIZ RAMÓN
Original assignee: Acciona Infraestructuras, S.A.
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-25

Abstract

Un método de neutralización de productos industriales secundarios para fabricar elementos de construcción por moldeo a partir de una pasta homogénea fluida obtenida como producto final de una reacción de geopolimerización partiendo de productos industriales secundarios del tipo cenizas volantes, utilizándose como material sólido en una mezcla con una solución alcalina; un agente productor de burbujas de aire y un agente estabilizante.

Description

MÉTODO DE NEUTRALIZACIÓN DE RESIDUOS

OBJETO

[0001] La presente invención se refiere a un método para neutralizar residuos de procesos industriales utilizables para fabricar un material de construcción con propiedades de aislamiento térmico y acústico.

ESTADO DE LA TÉCNICA

[0002] Es conocido en el estado de la técnica que el cemento es un material de construcción cuyas propiedades aislantes tanto térmicas como acústicas son deficientes.

[0003] Además, el proceso de fabricación de cemento demanda un elevado consumo de energía y la emisión de una gran cantidad de anhídrido carbónico CO₂, producido durante procesos de combustión.

[0004] Actualmente, hay una gran demanda de controlar todo tipo de residuos generados en procesos industriales y, en general, en cualquier actividad humana. Por ejemplo, la combustión de basura doméstica da como resultado materiales residuales tales como escoria y cenizas volantes que pueden contener residuos clasificados como residuos peligrosos.

[0005] En consecuencia, hay una demanda de un tratamiento medioambiental de cenizas, en particular, cenizas volantes procedentes de la incineración de basuras, por ejemplo, y suministrar un material de construcción cuyas características aislantes tanto térmicas como acústicas sean sensiblemente mejores que materiales de construcción que incluyen cemento u hormigón.

SUMARIO

[0006] La presente invención busca resolver uno o más de los inconvenientes expuestos anteriormente mediante un método de neutralización de residuos industriales como está definido en las reivindicaciones.

[0007] Un aspecto es proporcionar un método para neutralizar productos industriales secundarios del tipo cenizas volantes procedentes de centrales térmicas, que utilizan combustibles sólidos del tipo carbón; donde las cenizas volantes se utilizan como material sólido en una mezcla con hidróxido de sodio, peróxido de hidrógeno y un agente estabilizante de las burbujas creadas durante la mezcla de los componentes descritos anteriormente.

[0008] La pasta obtenida como producto final de la mezcla es aplicable para la fabricación de elementos constructivos mediante un proceso de curado en molde. El elemento constructivo obtenido presenta unas propiedades de aislamiento térmico y amortiguación del ruido elevadas, junto con una menor contaminación ambiental en términos de emisión de CO₂, en comparación con la contaminación que se produce durante el proceso de fabricación de paneles de hormigón celular autoclavado HCA con características térmicas y acústicas similares al elemento constructivo suministrado.

[0009] El elemento constructivo está fabricado a partir de una reacción de geopolimerización de cenizas volantes en ausencia total de cemento, en consecuencia, se reduce la huella medioambiental de la fabricación del elemento constructivo.

[0010] El elemento constructivo fabricado es de aplicación en construcción en aquellas aplicaciones donde hay ausencia de requisitos estructurales, es decir, no es un material estructural, aplicándose en paredes de separación, techos, recubrimientos interiores, fachadas o similares.

[0011] El elemento constructivo presenta un bajo coste al utilizar como materia principal para su fabricación una materia de bajo coste, alta disponibilidad y reducida huella medioambiental; es decir, baja emisión de CO₂ al endurecerse o curarse a temperatura ligeramente superiores a temperatura ambiente, siendo el elemento constructivo lo suficientemente durable y estable como para ser utilizado en aplicaciones para construcción y aislamiento acústico y térmico.

[0012] El método de neutralización de productos industriales secundarios para fabricar elementos de construcción por moldeo comprende la preparación de una pasta homogénea fluida obtenida como producto de partida de una reacción de geopolimerización partiendo de productos industriales secundarios del tipo cenizas volantes, utilizándose como material sólido en una mezcla con una solución alcalina; un agente productor de burbujas de aire y un agente estabilizador y homogeneizador de las burbujas de aire formadas.

[0013] El método comprende además una etapa de endurecimiento de la pasta homogénea fluida después de una etapa de espumado de la pasta homogénea fluida vertida dentro de un molde de elemento constructivo.

[0014] La etapa de endurecimiento de la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo se desarrolla con el molde cubierto con un material plástico.

[0015] Asimismo, la etapa de endurecimiento de la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo se desarrolla a una temperatura inferior a 90°C y durante un periodo de tiempo inferior a 24h.

[0016] La etapa de espumado de la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo se desarrolla durante un periodo de tiempo inferior a 3h.

[0017] La pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo rellena el molde un una proporción inferior al 70% en volumen del molde.

DESCRIPCIÓN DE UN MODO DE REALIZACIÓN

[0018] Un método de neutralización de productos industriales secundarios donde se utiliza como materia prima cenizas volantes para fabricar elementos de construcción por moldeo.

[0019] Una materia prima tal como cenizas volantes son tratadas para obtener una masa finamente molida y homogeneizada, por ejemplo, a partir de la desagregación mecánica de las cenizas volantes suministrada desde una planta térmica.

[0020] El proceso de desagregación puede ser realizado mediante el uso de un mezclador tipo Hilty.

[0021] A continuación, se añade a las cenizas desagregadas una disolución alcalina obtenida por dilución de hidróxido de sodio NaOH en agua H₂O, conteniendo un agente estabilizante del tipo MicroAirlOO.

[0022] Una vez que la mezcla es homogénea se añade peróxido de hidrógeno, produciéndose una etapa de espumación previa a una reacción de geopolimerización. [0023] En la reacción de geopolimerización, se parte de un material sólido como la ceniza volante y un material fluido como es la solución de hidróxido de sodio a la cual se le añade un agente productor de burbujas del tipo peróxido de hidrógeno H₂O₂, que genera burbujas de aire de reducido tamaño, que quedan ocluidas dentro de la pasta distribuidas homogéneamente por la acción del agente estabilizante y, en consecuencia, en el elemento constructivo endurecido o curado.

[0024] El sistema de burbujas de aire objetivo es función de la proporción en peso de ceniza volante, agente inclusor y agente productor de burbujas añadido a la reacción de geopolimerización; es decir, el factor de espaciamiento de las burbujas de aire deseado dentro del elemento constructivo endurecido.

[0025] Las burbujas de aire son pequeñas, estables y próximas unas de otras. El agente inclusor Micro Air 100 mantiene el contenido de aire deseado en la pasta homogénea fluida obtenida como producto final de la reacción de geopolimerización.

[0026] Durante la etapa de espumación se forman alveolos o burbujas de aire dentro de la pasta homogénea fluida.

[0027] La etapa de espumación se desarrolla durante un periodo de tiempo de 110 a 130 minutos, preferiblemente 120 minutos.

[0028] Una vez, lograda la pasta homogénea fluida como producto de partida de la geopolimerización, se pasa al moldeo del elemento constructivo propiamente dicho, según una configuración predeterminada tal como panel, placa, loseta, etc..

[0029] Para fabricar el elemento constructivo objetivo, la pasta homogénea fluida es vertida en un molde adecuado al elemento constructivo que se desea fabricar; siendo llenado el molde parcialmente, en torno al 50 a 70%, preferentemente al 60% del volumen del mismo molde.

[0030] La pasta tiene una consistencia tal que le permite fluir dentro del molde del elemento constructivo. Una vez que el molde ha sido rellenado parcialmente, el molde es cubierto con un material del tipo plástico, como paso previo a la etapa de curado de la pasta homogénea fluida. [0031] La etapa de curado se desarrolla durante un periodo de 15 a 17 horas, preferentemente 16 horas y a una temperatura entre 70 a 90°, preferentemente 80°C, manteniéndose este proceso hasta el secado total de la pasta vertida dentro del molde.

[0032] El proceso de curado se desarrolla con el molde sellado con material plástico.

[0033] Las burbujas de aire se mantienen estables durante el proceso de endurecimiento; asociado a la reacción de geopolimerización.

[0034] El elemento constructivo fabricado después del desmolde es un elemento constructivo de estructura porosa, celular o alveolar con buen comportamiento aislante tanto acústico como térmico función del número de alveolos por unidad de volumen formados controladamente.

[0035] A la pasta homogénea fluida y espumada producto final de la reacción de geopolimerización se le pueden añadir materiales colorantes diversos, de manera que los elementos constructivos terminados presenten una u otra coloración superficial, adaptable a las condiciones del ambiente donde se vaya a ser empleado, pudiendo recibir asimismo otros acabados superficiales.

[0036] Por otro lado y a pesar de su estabilidad estructural, el elemento constructivo fabricado por moldeo es susceptible de ser cortado, tallado, labrado y taladrado, de un modo sencillo y sin exigir unos útiles especiales preparados para tal menester, lo que faculta a este material para su empleo resolviendo exigencia de aislamiento, tales como térmico y acústico.

[0037] Ejemplo:

Densidad [NaOH] 12.4 M; proporción g %

(Kg/m³) agua/base=0.3

2400 Ceniza Volante 7.795 68.5

1400 NaOH 50% 2.337 20.5

1000 H₂O 1.174 10.3

1000 H₂O₂ 35% 55,13 0.48

1010 Micro Air 100 13,78 0.12

Densidad real en fresco (Kg/m ) 2.042

Densidad aparente (Kg/m ) 681

[0038] Proceso de mezclado de los compuestos:

[0039] Desagregación de la ceniza volante con un mezclador tipo Hilty,

[0040] Adición a la ceniza volante desagregada la mezcla seca anterior de una disolución alcalina de NaOH al 50% con el agente estabilizador del tipo MicroAirlOO; siendo realizada la mezcla en un mezclador para compuestos en estado líquido y sólido,

[0041] Adición, al mismo mezclador, de peróxido de hidrógeno H₂O₂ al 35% para homogeneización durante un periodo de tiempo inferior a 3 minutos, preferentemente 1 minuto.

[0042] Proceso de fabricación:

[0043] Llenado de un molde de elemento constructivo objetivo en una proporción inferior al 70% del volumen del molde, preferentemente, el molde es llenado en un 60% del volumen del mismo. [0044] Una vez llenado el molde, se deja reposar durante un periodo de tiempo inferior a 3 horas; es decir, etapa de espumación que tiene una duración preferentemente de 2 horas, en dicha etapa las burbujas de aire se distribuyen homogénamente .

[0045] A continuación, se produce la etapa de endurecimiento o curado que se desarrolla durante un periodo de tiempo inferior a un día, preferentemente durante un periodo de 16 horas a una temperatura inferior a 90°, preferentemente de 80°C. Durante dicha etapa el molde se cubre con un material tipo film plástico.

[0046] Una vez finalizada la etapa de endurecimiento, el elemento constructivo es desmoldado, estando listo el mismo para ser instalado en una construcción.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de neutralización de productos industriales secundarios para fabricar elementos de construcción por moldeo; caracterizado porque el método comprende la etapa de:

• Preparación de una pasta homogénea fluida como producto de partida de una reacción de geopolimerización partiendo de productos industriales secundarios del tipo cenizas volantes, utilizándose como material sólido en una mezcla con una solución alcalina; un agente productor de burbujas de aire y un agente estabilizante.

2. Método de acuerdo a la reivindicación 1 ; caracterizado porque el método comprende una etapa de endurecimiento de la pasta homogénea fluida después de una etapa de espumación de la pasta homogénea fluida vertida dentro de un molde de elemento constructivo.

3. Método de acuerdo a la reivindicación 2; caracterizado porque la etapa de endurecimiento de la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo se desarrolla con el molde cubierto con un material plástico.

4. Método de acuerdo a la reivindicación 3; caracterizado porque la etapa de endurecimiento de la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo se desarrolla a una temperatura inferior a 90°C y durante un periodo de tiempo inferior a 24h.

5. Método de acuerdo a la reivindicación 2; caracterizado porque la etapa de espumado de la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo se desarrolla durante un periodo de tiempo inferior a 3h.

6. Método de acuerdo a la reivindicación 2; caracterizado porque la pasta homogénea fluida vertida dentro del molde de elemento constructivo rellena el molde un una proporción inferior al 70% en volumen del molde.

7. Un elemento constructivo fabricado por moldeo a partir de productos industriales secundarios; caracterizado porque el elemento constructivo incluye un producto industrial secundario del tipo cenizas volantes, una solución alcalina del tipo solución acuosa de NaOH; un agente productor de burbujas de aire del tipo peróxido de hidrógeno H₂O₂ y un agente estabilizador de burbujas del tipo Micro Air.

8. Elemento de acuerdo a la reivindicación 7; caracterizado porque el elemento constructivo se fabrica mediante moldeo de una pasta homogénea fluida como producto final de una reacción de geopolimerización partiendo de cenizas volantes, solución de NaOH; peróxido de hidrógeno H₂O₂ y Micro Air, siendo vertida la pasta homogénea fluida dentro de un molde de elemento constructivo objetivo.

9. Elemento de acuerdo a la reivindicación 8; caracterizado porque el elemento constructivo se presenta como cuerpo moldeado de estructura porosa, celular o alveolar y endurecida.

10. Elemento de acuerdo a la reivindicación 9; caracterizado porque el elemento constructivo se fabrica mediante un método de neutralización de productos industriales secundarios de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 6.

11. Uso de un elemento constructivo fabricado por moldeo a partir de productos industriales secundarios en aplicaciones de construcción sin requisitos estructurales del tipo pared de separación, techos, recubrimientos interiores, fachadas o similares.