USO DE CENIZA DE CARBÓN PARA LA DISPOSICIÓN SEGURA DE DESECHOS MINERALES
CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona al campo de disposición de desechos y específicamente a un proceso que emplea ceniza de carbón como un agente de vitrificación para la neutralización y disposición segura de desechos minerales, especialmente desechos minerales tóxicos. La presente invención también se relaciona al campo de materiales y específicamente a un método para hacer vidrio, cerámicas de vidrio y vidrios - similares a mármol a partir de una combinación de ceniza de carbón y desecho mineral. La presente invención también se relaciona al uso de desecho depurador como un agente fundente en la producción de vidrio. La ceniza de carbón es un desecho particulado que es sustancialmente el residuo incombustible dejado después de la combustión del carbón en plantas de energía caldeadas con carbón, hornos y otras instalaciones industriales. Se recuperan dos tipos de ceniza de carbón: una ceniza de fondo similar a arena gruesa se recupera del fondo de hornos y ceniza volante similar al talco de partículas de tamaño de cieno o de tamaño de arcilla. En una instalación que quema carbón típica aproximadamente una tonelada de ceniza de fondo se recupera por cada cinco toneladas de ceniza volante
recuperada. La cantidad de ceniza de carbón producida es generalmente entre 5% y 13% del peso del carbón no quemado. La composición mineral de la ceniza de carbón depende de la composición del carbón. Generalmente la ceniza de fondo y la ceniza volante de la misma fuente tienen sustancialmente el mismo contenido mineral. Sin embargo, mientras que la ceniza de fondo de carbón es sustancialmente libre de carbono, la ceniza volante de carbón tiene un contenido de carbono no quemado significante. Dependiendo de la eficiencia del proceso de combustión y la naturaleza del carbón quemado, el contenido de carbono de la ceniza volante de carbón es típicamente hasta aproximadamente 12% de carbono en peso, aunque los valores de hasta 25% de carbono en peso no son comunes. En la Tabla 1 se muestra la composición mineral de las cenizas formadas por la incineración de carbones diferentes importados a Israel. Es . importante notar que la Tabla 1 muestra las relaciones en peso de los componentes minerales de la ceniza de carbón y no el por ciento en peso que incluye carbono.
Tabla 1: Composición mineral de la ceniza de carbón que resulta de la combustión del carbón importado a Israel (1999/2000) (relaciones en peso)
La disposición de la ceniza de fondo de carbón no se considera ser un problema mayor. Debido al tamaño grande de las partículas y las cantidades relativamente pequeñas producidas, la ceniza de fondo de carbón se transporta a bajo precio en vehículos abiertos y se utiliza, por ejemplo, como un sustituto de grava en aplicaciones que incluyen la manufactura de concreto, pavimentación de carreteras, lechos de carreteras y como un rellenador de terraplén. En contraste, la disposición de la ceniza volante de carbón es un reto mayor. La ceniza volante de carbón es un particulado fino que se esparce fácilmente, contaminando el aire, el agua de superficie y las áreas grandes de tierra como un polvo. El transporte de la ceniza volante de carbón
se debe realizar en vehículos sellados tales como buques tanques. La disposición del relleno de tierra es el método más común de la disposición de la ceniza volante de carbón. Como el precio de la disposición del relleno de tierra llega a ser implementadámente no económico, los métodos alternativos para la disposición de ceniza volante de carbón están siendo implementados incluyendo como un reemplazo para el cemento Pórtland en la manufactura de concreto, como un relleno estructural en lugar de arena, en la construcción de carreteras, como una cubierta diaria en rellenos de tierra o en tabiques como un sustituto para la arcilla. Se han hecho esfuerzos para encontrar usos de valor altamente adicionados para la ceniza volante de carbón. En la patente norteamericana 2,576,565, Brown enseña' un producto de cerámica sinterizado constituido de por lo menos 80% en peso de ceniza volante de carbón como una matriz que atrapa arcilla calcinada constituida de ceniza de fondo de carbón. La ceniza volante y la ceniza de fondo se mezclan con el agua para formar una composición moldeable que se prensa en una forma. Subsecuentemente la composición formada se enciende a aproximadamente 900 °C para • sinterizar la ceniza volante (pero no la ceniza de fondo) para producir un producto que es útil como un material de construcción. En la patente Rusa RU 2052400, Bajakin y colaboradores, enseñan una composición de vidrio que se hace
de ceniza de fondo. La adición de entre 3% y 8% de grafito en peso a la ceniza de fondo fundida conduce a la reducción de óxidos de metal a carburos durante el proceso de vitrificación. El vidrio resultante, además de los usos en la industria de construcción, es útil en el campo de ópticos de magneto . En la patente norteamericana 6,342,461, Ki-Gang y colaboradores enseñan una composición que incluye entre 15 y 45 partes en peso de ceniza volante de carbón, entre 5 y 55 partes en peso de arcilla y entre 5 y 75 partes en peso de material de desecho sólido (por ejemplo, polvo de horno de arco eléctrico, escoria de acero, ceniza de papel, desecho de aluminio) que se prensa en una forma y se enciende a una temperatura de 900 °C y 1300 °C para sinterizar la composición, produciendo bloques de cerámica útiles en la industria de la construcció . Las cerámicas de vidrio y los vidrios similares a mármol son composiciones que contienen una fase o fases cristalinas incrustadas en una fase amorfa, lo cual la fase o fases cristalinas se producen al enfriar una composición de vidrio fundido a una temperatura que causa que una porción de la composición se cristalice mientras que el resto se solidifica en un estado amorfo. En las cerámicas de vidrio la fase o fases cristalinas constituyen por lo menos 50% en peso de la composición. En los vidrios similares a mármol
(Marbelite) la fase o fases cristalinas constituyen entre aproximadamente 15 por ciento y 50 por ciento en peso de la composición. Las propiedades físicas de las cerámicas de vidrio tal como resistencia, dureza, resistencia al calor, inercia al químico, ataque oxidante y atmosférico, son superiores a aquellas de los vidrios. Las propiedades físicas de los vidrios similares a mármol son intermedias entre aquellos vidrios y las cerámicas de vidrio. Las cerámicas de vidrio se fabrican a partir de una composición precursora de vidrio que incluye un componente que actúa como un agente de nucleación. La composición precursora de vidrio se funde y se coce a una temperatura típicamente arriba de 1300 °C para formar una composición de vidrio fundido homogénea. El vidrio luego se mantiene en un estado fundido durante un período de tiempo y en un régimen de temperatura para permitir la desvitrificación, vide infra . Durante la desvitrificación los componentes de la composición se cristalizan alrededor del agente de nucleación. Finalmente se producen las fases de cristal estequiométricamente precisas incrustadas en una fase amorfa. Generalmente, las propiedades físicas de las cerámicas de vidrio y los vidrios similares a mármol son dependientes sobre un número de propiedades materiales. Una primera propiedad es la identificación de la fase o fases de
cristal. Una segunda propiedad es la relación de la fase cristalina a la fase amorfa: generalmente, mientras más alta es la proporción de la fase cristalina, más duro y menos frangible es el producto. Una tercera propiedad es el tamaño. Mientras más pequeños son los cristales, más difícil es que las cuarteaduras se extiendan por toda una estructura de cerámica de vidrio, haciendo tal estructura más resistente. Generalmente, un tamaño de cristal más pequeño que 1 miera es conocido como que es apropiado para la mayoría de las implementaciones. EL tamaño de cristal y el contenido de cristal en una cerámica de vidrio o vidrio similar a mármol son dependientes de por lo menos dos parámetros del proceso de desvitrificación: la proporción de la formación de centros de nucleación (que ocurre en una proporción máxima en alguna temperatura Tmax?) y la proporción de crecimiento de cristal (que ocurre en una proporción máxima en alguna temperatura Tmax2, donde Traax2> Tmax?) . Idealmente, una vez que Tmax? y Tmax2 son conocidas, se puede formular un régimen de cristalización, ver la Figura 1. Sobre un nivel práctico, sin embargo, es difícil exponer con exactitud un vidrio a la Tmax? y Tm?2 teóricas en un horno de cristalización, un problema agravado por el hecho de que las temperaturas del horno actual fluctúan dependiendo de muchas condiciones. Como un compromiso, en la técnica se conoce por
usar ya sea un régimen de desvitrificación de una etapa o un régimen de desvitrificación de dos etapas cuando producen una cerámica de vidrio o un vidrio similar a mármol a partir de una composición de vidrio fundido. En un régimen de desvitrificación de una etapa, la composición de vidrio fundido es mantenida en un horno ajustado a una temperatura de un punto medio entre Tmax? y Tmax2, la temperatura individual que da un compromiso aceptable de propiedades. En un régimen de desvitrificación de dos etapas, la composición de vidrio fundido es mantenida en un horno ajustado a una primera temperatura, la primera temperatura que es aproximadamente Tmaxl. Después de una cierta cantidad de tiempo considerado suficiente para la formación de centros de nucleación suficientes, el ajuste de temperatura del horno se eleva a una segunda temperatura más alta, la segunda temperatura que es aproximadamente Tmax2. Una composición precursora de vidrio de cerámica de vidrio generalmente incluye entre aproximadamente 30% y 75% en peso de Si02 y entre aproximadamente 7% y 35% en peso de A1203 y un componente adicional que actúa como un agente de nucleación.. Los agentes de nucleación típicos incluyen Ce0 , Cr203, Mn02, P205, Sn02 Ti02 V205 ZnO y Zr02 así como aniones tales como F-, S2~ y S042~. Frecuentemente los agentes fundentes se adicionan a la composición precursora de vidrio.
Los agentes fundentes típicos incluyen CaO, K20, Na20, Li20, PbO, MgO, MnO y B203. Frecuentemente, los agentes de afinación se adicionan a una composición precursora de vidrio. Los agentes de afinación típicos incluyen As203 y Sb203. Otros componentes típicamente encontrados en las composiciones precursoras de vidrio de cerámica de vidrio incluyen Fe203, BaO, ZnO, Mn304 NiO, CoO y óxidos de Ge, Ga, Se, Nb y Sb. Los requerimientos indulgentes de las composiciones precursoras de vidrio de cerámica de vidrio permiten el uso de materiales de partida económicos e impuros para la producción de cerámicas de vidrio. Por ejemplo, un número de métodos para la disposición de ceniza de carbón al utilizar la ceniza de carbón como un componente de una cerámica de vidrio se han descrito en la técnica. En la patente U.K. GB 1,459,178, Dostal enseña el uso de ceniza volante de carbón para la producción de vidrios y cerámicas de vidrio. Dostal enseña una composición precursora de vidrio que incluye aproximadamente 10%, pero preferiblemente por lo menos 50% y hasta 90% de ceniza volante de carbón. Para lograr las propiedades de producto final deseadas, Dostal enseña la adición de varios materiales a la ceniza volante que incluye arena, MgO (como MgCo3 o MgO), CaO (como CaCo3 o Ca(OH2), ZnO (como Zn) , y BaO (como Ba(N03)2). En una primera etapa antes de la adición de los componentes, Dostal enseña una etapa de ignición mediante la
cual el carbono se remueve como C02. En la patente Francesa FR 2367027 , Santt enseña el uso de ceniza volante de carbón, "desecho rojo" (material rico en hierro) , esquisto de minería de carbón, escoria de zinc, escoria de plomo, lodo rojo de la producción de A1203 o Ti02, cada uno como un componente de una composición precursora de vidrio que se utiliza para hacer vidrio o producto de cerámica de vidrio. Las relaciones de mineral deseadas se obtienen mediante la adición de arena, CaO, MgO, Na2C03, escoria de alto horno, feldespato de sodio o fonolita. En una modalidad, 50% en peso de ceniza volante se mezcla con 30% de CaO y 20% de feldespato de sodio para obtener una composición precursora de vidrio. En la patente norteamericana 5,935,885, Hnat y colaboradores enseñan una composición precursora de vidrio que incluye entre 60% y 100% en peso de ceniza volante (que incluye cenizas volantes de la quema de carbón, incinerares de desechos sólidos municipales y residuos de trituradoras de autos) y entre 0% y 40% en peso de otros aditivos tales como piedra caliza, yeso, dolomita, sílice, vidrio de desecho, titania, circona y polvo de horno de arco eléctrico. Una etapa crítica enseñada por Hnat y colaboradores es la oxidación de materiales orgánicos y contaminantes metálicos que previenen • la formación de una cerámica de vidrio de calidad suficiente en una primera etapa llevada a cabo a
1000°C a 1500°C mediante la oxidación de suspensión. En la patente norteamericana 6,825,139, los inventores de la presente invención enseñan un método para la disposición de ceniza de carbón al mezclar la ceniza de carbón con un agente de formación de vidrio (por ejemplo, carbonato de calcio, óxido de alúmina o magnesio) y un agente de nucleación para hacer una composición precursora de vidrio de cerámica de vidrio. En todos los ejemplos se enseña una etapa donde el carbón y en la ceniza volante se oxida y se remueve como C02. A pesar de todos los usos citados en lo anterior para la ceniza de carbón, las cantidades grandes de ceniza de carbón restantes no se explotan. Por ejemplo de las aproximadamente 130 millones de toneladas de los productos de combustión de carbón producidos en los Estados Unidos anualmente, únicamente de manera aproximada un tercio se utiliza mientras que el resto, principalmente ceniza volante de carbón, se deposita en rellenos de tierra. Además de la ceniza de carbón, la sociedad moderna produce grandes cantidades de desechos minerales diferentes, que incluyen pero no se limitan a, asbestos, ceniza de residuo de trituradora de autos, baterías, suelos contaminados, desecho de demolición, polvo de horno de arco eléctrico, residuos de minas geológicas (tal como esquisto) , desecho de hospital y cuidado de la salud, ceniza de fango de
alcantarilla, ceniza de incinerador de desechos sólidos municipales, desechos de pintura, desechos de barnices, auxiliares de filtro gastados de plantas de tratamiento de agua y desechos de las industrias de metal y semiconductores (que incluye escoria, "lodo rojo", desecho de galvanoplastia) . Importantemente, tales desechos minerales son frecuentemente tóxicos debido a las concentraciones relativamente altas de compuestos y metales pesados tales como asbestos, antimonio, arsénico, bario, bario, cromo, cobalto, cobre, plomo, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, fósforo, selenio, plata, azufre, torio, estaño, tungsteno, uranio, vanadio y zinc. Una característica de desechos minerales es la gran variación de la composición. Por ejemplo, las cenizas de incinerador de desecho de sólidos municipales es el resultado de la incineración de desechos municipales, basura y desperdicios, la composición de la ceniza de incinerador de desechos sólidos municipales es mal definida e incluye componentes minerales de muchas - y fuentes variadas que incluyen baterías, materiales de construcción, desechos de demolición, pinturas, desechos fotográficos, asbestos, alfombras, cauchos, bicicletas, máquinas de coser, dispositivos mecánicos, dispositivos electrónicos y tintas. Por ejemplo, puesto que el desecho de recorte de metal es el resultado de la fundición de metal y desechos metálico de
carreteras y montones de recortes, la composición de desecho de recorte de metal es mal definida, y depende de si los metales puros se recuperan del recorte o no, incluyen un porcentaje alto de zinc de desecho galvanizado, magnesio, hierro y plomo de automóviles desechados, un azufre relativamente alto y contenido de halógeno de partes de plástico y caucho, así como muchos componentes inorgánicos de pinturas, recubrimientos de vehículos, fluidos de vehículos (por ejemplo, molibdeno) y recorte de metal "exótico". La disposición segura del desecho mineral tóxico es un reto significante. El método principal de disposición de desecho tóxico es la internación en los rellenos de tierra. Las desventajas de Ja internación de desecho tóxico son bien conocidas e incluyen la necesidad de volver áreas de tierra grandes en tierras de desecho tóxico, las condiciones de trabajo peligrosas en los sitios de internación, fuga de desecho tóxicos en la tierra, contaminación acuífera eventual y el costo y peligro involucrado en el transporte del desecho a la ubicación remota. Además, es conocido que finalmente los centros de población crecen a la proximidad con los sitios de internación de desecho, conduciendo a una demanda para republicar el desecho y la tierra contaminada a ubicaciones de internación nuevas y aun más remotas. Se reconoce que es preferible neutralizar permanentemente el desecho mineral tóxico.
Un procedimiento conocido en la técnica para neutralizar el desecho mineral tóxico es producir un material que incluye una matriz en donde los componentes tóxicos del desecho mineral se atrapan. En algunos casos el material producido se moldea en un producto útil. En otros casos el material producido se quema. En la patente norteamericana 5,008,503, Hashimoto y colaboradores enseñan un método para combinar cenizas de fango de alcantarillas con arcilla, polvos finos de agregados granulados de agua, arena de río, polvo de azulejo de pared, feldespato y encender el producto combinado a 1100°C para hacer un producto sinterizado adecuado como un material de pavimentación de carretera. En la patente norteamericana 4,112,033, Lingl enseña un ladrillo hecho al encender una mezcla de entre 30% y 50% en peso de fango de alcantarilla con arcilla a aproximadamente 1100°C para producir un producto sinterizado que atrapa los componentes tóxicos del fango. En la patente norteamericana 5,175,134, Kaneko y colaboradores enseñan un método para neutralizar el fango al combinar ceniza fundida solidificada de escoria de fango incinerada con agalmatolita y arcilla y encender la combinación para producir un azulejo sinterizado. En la patente norteamericana 4,120,735, Smith enseña un producto sinterizado hecho de una composición de
ceniza de incinerador de desechos municipales, ceniza volante de carbón y un aglutinante (por ejemplo silicato de sodio) encendido en hasta aproximadamente 1230 °C. Similarmente en la patente norteamericana 4,977,837, Roos y colaboradores enseñan un producto sinterizado hecho de una composición de ceniza volante de incinerador de desecho municipal, y un agente de vitrificación tal como vidrio de desecho o arcilla quemada hasta aproximadamente 1180°C. En la patente norteamericana 4,911,757, Lynn y colaboradores enseñan el atrapamiento de metales pesados en un material similar al concreto basado en ceniza volante de carbón y otros componentes . En la patente norteamericana 4,988,3756, Masón y colaboradores enseñan la sinterización de aceite rico en sílice contaminado con metales pesados tales como plomo en la presencia de un agente fundente (por ejemplo, trona, óxido de bario, óxido de litio) hasta aproximadamente 1200°C. En casos donde la tierra tiene sílice insuficiente, se adiciona vidrio de desecho o cuarzo. Algunos metales (por ejemplo, plomo, oro, plata, platino) se separan del vidrio mediante la adición de agentes de reducción (por ejemplo harina de trigo, carbón de leña, azufre) y ser recuperan. Lo anterior y otros métodos conducen al atrapamiento del desecho tóxico sustancialmente no cambiado en una matriz sinterizada de modo que el peligro de
exposición al desecho tóxico permanece. En la técnica, un método preferido para atrapar desecho tóxico es mediante la vitrificación completa, como es opuesto al atrapamiento en un material sinterizado como se describe en lo anterior. En un proceso de vitrificación, los componentes tóxicos se mezclan homogéneamente dentro de un vidrio impermeable al agua. Desafortunadamente, la composición química de la mayoría de desechos tóxicos industriales es tal que la vitrificación no es una materia para simplificar el calentamiento del desecho a una temperatura apropiada. Frecuentemente el desecho se descompone antes de la temperatura de vitrificación se alcanza o la temperatura de vitrificación es tan alta que 1 proceso llega a ser no económico. Como resultado la mayoría de los procesos de vitrificación de desecho requieren la adición de agentes de vitrificación relativamente costosos, por ejemplo, alúmina, concreto, dolomita, piedra caliza, fonolita y arena. En la patente norteamericana 4,666,490, Drake enseña la neutralización de una corriente acuosa (por ejemplo, un líquido de desecho de galvanoplastia) incluye contaminantes minerales tóxicos al calentar la corriente para remover el agua y subsecuentemente para convertir los compuestos de la misma a óxidos inorgánicos en una fusión de frita de vidrio a temperaturas de hasta 1400°C para asegurar
la vitrificación completa mientras que evaporiza los contaminantes volátiles y luego enfriar el material fundido para formar un vidrio que atrapa los componentes tóxicos no volátiles . En la patente norteamericana 2,217,808, Nye enseña un método para convertir escoria de hornos en una composición similar al vidrio al adicionar sílice para fundir la escoria que emerge desde un horno a una temperatura de aproximadamente 1400°C-1500°C. Un problema que frecuentemente ocurre cuando el procesamiento de desecho mineral ocurren cuando el deseco contiene un porcentaje alto de componentes de formación de gas tal como haluros (fluoruros, cloruros, bromuros, yoduros) , los compuestos de azufre y compuestos de fósforo que son únicamente de manera ligera solubles en las composiciones de vidrio fundido. Durante el procesamiento de tales desechos mediante la vitrificación, los volúmenes grandes de gas de escape tóxico, corrosivo y ambientalmente no favorable, tal como HCl, Cl2, HBr, Br2, S02 y S03 son producidos. La producción de los gases requiere la liberación de estos gases en el medio ambiente (defendiendo la raison dr tre del proceso) o instalación de sistemas depuradores costosos que producen un desecho mineral tóxico nuevo. Además, la formación de estos gases crea una dificultad para manejar, la espuma tóxica, corrosiva, caliente que presenta
un peligro de seguridad del lugar de trabajo significante. En la patente norteamericana 5,035,735, Pieper y colaboradores divulgan un proceso para la vitrificación de desechos que tienen un contenido alto de componentes que forman gas (asbestos, material de construcción y demolición, fangos de alcantarilla, fangos de barniz, cenizas y polvo de filtros) al formar una capa de escoria que flota sobre una capa de vidrio fundido para absorber una proporción grande de gases liberados. La vitrificación y la formación de la capa de escoria se logran mediante la adición de materiales tales como CaS0 , CaCl2 MgS04 MgCl2, fonolita, arena de sílice o vidrio de desperdicio al desecho. En la solicitud de patente PCT (CS92/00025 publicada como Wo 93/05894, Vicek y colaboradores enseñan un método de vitrificación de desecho polvoso, tal como ceniza volante de incinerador rica en azufre con vidrio de desecho de vidrio de ámbar que contiene hierro. El hierro en el vidrio de desecho reduce los aniones de azufre al azufre previniendo la formación de una espuma sulfatada. Como se discute en lo anterior, el desecho mineral tóxico frecuentemente se vitrifica para la disposición a largo plazo. La vitrificación del desecho tóxico involucra el mezclado del desecho tóxico con un material que forma vidrio para producir una mezcla vitrificable . En la mayoría de los casos, es requerido que una cantidad suficiente de un
material que forma vidrio se adicione al desecho de modo que el atrapamiento completo de los minerales tóxicos ocurre. Una "cantidad suficiente" de material de formación de vidrio es dependiente sobre la composición del desecho. En algunos casos, donde los componentes tóxicos no son muy solubles en el vidrio, una "cantidad suficiente" es muy alta. La mezcla se funde y en el enfriamiento se solidifica para formar un vidrio. El vidrio es insoluble en agua y, como tal, es una matriz adecuada para atrapar los desechos tóxicos. Sin embargo, es conocido que los metales se lixivian de vidrios. Además, los vidrios son frangibles, suaves, y ni resistentes a la erosión tan poco resistentes al desgaste, hechos que surgen de los problemas para la seguridad a largo plazo del desecho tóxico almacenado en un vidrio. Tales problemas de seguridad se multiplican debido a que el desecho tóxico vitrificado es sustancialmente un vidrio contaminado que incrementa la capacidad frangible y hace tal ' vidrio menos resistente al desgaste que otros vidrios. Sería ventajoso tener un método para la disposición de desechos minerales tales como ceniza de carbón y desechos tóxicos libres de las desventajas de los métodos conocidos en la técnica. Específicamente, se desea tener un método para la disposición segura de ceniza volante de carbón para el entierro o para usar la ceniza de carbón para hacer productos valiosos adicionados altos. Se desea tener un método seguro
para la disposición a largo plazo de desechos minerales que superan los problemas asociados con los componentes que forman gas del desecho mineral, pero que no usa aditivos de vitrificación costosos. Se prefiere que tal método atrape los componentes tóxicos más seguramente que es lograble con el vidrio . BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo menos algunos de los objetivos en lo anterior se logran mediante las enseñanzas de la presente invención. Las enseñanzas de la presente invención proporcionan la disposición de desecho mineral y ceniza de carbón mediante la vitrificación del desecho mineral conjuntamente con la ceniza de carbón para producir un material sólido. En modalidades preferidas, en una etapa de desvitrificación una cerámica de vidrio o un material de vidrio similar a mármol se obtienen. De acuerdo a las enseñanzas de la presente invención se proporciona un método para usar ceniza de carbón que comprende: a) proporcionar una composición de vidrio fundido que incluye una primera cantidad de ceniza de carbón y una segunda cantidad de desecho mineral; b) mantener la composición de vidrio fundido en un estado fundido durante un período de tiempo para reducir los componentes de composición precursora de vidrio; y c) solidificar la composición de
vidrio fundido para obtener un material sólidos. En una modalidad de la presente invención, proporcionar la composición de vidrio fundido incluye: i) mezclar la ceniza de carbón con el desecho mineral para obtener una composición precursora de vidrio; y ii) fundir la composición precursora de vidrio para obtener la composición de vidrio fundido. En una modalidad de la presente invención, la composición de vidrio fundido incluye un agente de reducción, preferiblemente carbono. En una modalidad de la presente invención, el agente de reducción es un componente de carbono del desecho mineral. En una modalidad de la presente invención, el agente de reducción es un componente de carbono de la ceniza de carbón. La ceniza de carbón comprende ceniza volante de carbón, ceniza de fondo de carbón, o una combinación de ambos. En una modalidad de la presente invención, el componente de carbono de la ceniza de carbón es mayor que aproximadamente 0.5%, mayor que aproximadamente 1%, mayor que aproximadamente 5% o aun mayor que aproximadamente 10% en peso de la ceniza de carbón. En una modalidad de la presente invención, la ceniza de carbón comprende entre aproximadamente 30% y aproximadamente 75%, o entre aproximadamente 40% y aproximadamente 71%, en peso de Si02 sin carbono.
En una modalidad de la presente invención, la ceniza de carbón comprende entre aproximadamente 10% y aproximadamente 40%, o entre aproximadamente 15% y aproximadamente 35%, en peso de A1203 sin carbono. En una modalidad de la presente invención, la ceniza de carbón comprende entre aproximadamente 2% y aproximadamente 20%, o entre aproximadamente 3% y aproximadamente 16%, en peso de Fe203 sin carbono. En una modalidad de la presente invención, el desecho mineral comprende un desecho seleccionado del grupo de desechos que consiste de desecho de aluminio, asbestos residuo de trituradora de autos, baterías, escoria de altos hornos, desecho de cemento, esquisto de minas de carbón, suelos contaminados, desecho de demolición, polvo de horno de * arco eléctrico, desecho de galvanoplastia, desecho de desulfuración de gas de chimenea, residuos de mina geológicos, desechos de metal pesado, desecho de incinerador de cuidados de la salud, desecho de incinerador, medios de
. filtros inorgánicos, resinas de intercambio de iones, escoria de plomo, residuo de incinerador de desechos municipal, desecho de pintura, ceniza de papel, desecho fotográfico, desecho rojo, desecho de caucho, deseco depurador, ceniza de fango de alcantarilla, desecho de recorte de metal, sólidos de fango, residuos de sólidos de corrientes de desecho acuosas, auxiliares de filtro gastados, escoria de acero,
polvo de azulejo, desecho urbano, fango de barniz, zeolitas, escoria de zinc y mezclas de los mismos. En una modalidad de la presente invención, el desecho mineral comprende más de aproximadamente 2%, 4%, 6%, 10% o aun 20% en peso de componentes que forman gas (tales como componentes que incluyen por lo menos un átomo de fósforo, azufre o halógeno) . En una modalidad de la presente invención, la primera cantidad es más de aproximadamente 30%, más de aproximadamente 50%, más de aproximadamente 80%, más de aproximadamente 100 o aun más de aproximadamente 50% de la segunda cantidad. En una modalidad de la presente invención, un agente fundente se adiciona para obtener la composición precursora de vidrio. Preferiblemente el agente fundente es un material de desecho, tal como desecho depurador. En una modalidad de la presente invención, durante el período de tiempo cuando la composición de vidrio fundido, la temperatura de la composición de vidrio fundida es más alta que aproximadamente 1200 °C, más alta que aproximadamente
1250 °C, más alta que aproximadamente 1300 °C o aun más alta que aproximadamente 1350 °C. En una modalidad, durante el período de tiempo cuando la composición de vidrio fundido se mantiene en un estado fundido, la temperatura de la composición de vidrio fundido es más baja que aproximadamente
1600°C aun más alta que aproximadamente 1500°C. En una modalidad de la presente invenció el período de tiempo durante el cual la composición de vidrio fundido se mantiene en un estado de fundido es más larga que aproximadamente 1 hora, más larga que aproximadamente 2 horas o aun más larga que aproximadamente 3 horas. En una modalidad de la presente invención, la solidificación de la composición de vidrio fundido incluye el enfriamiento de la composición de vidrio fundido de modo que el material sólido obtenido es un vidrio. En una modalidad de la presente invención, el vidrio es vaciado, enrollado, soplado, prensado o estirado. En una modalidad de la presente invención, la solidificación de la composición de vidrio fundido incluye la desvitrificación de la composición de vidrio fundido. Preferiblemente, la desvitrificación incluye mantener la composición de vidrio fundido en un estado fundido durante un período de tiempo suficiente para permitir la cristalización de por lo menos algo de la composición de vidrio fundido. En una modalidad de la presente invención, la solidificación d la composición de vidrio fundido incluye la desvitrificación de la composición de vidrio fundido de modo que el material sólido obtenido es un vidrio similar a mármol. En una modalidad de la presente invención, la solidificación de la composición de vidrio fundido incluye la desvitrificación de
la composición de vidrio fundido de modo que el material sólido obtenido es una cerámica de vidrio. De acuerdo a las enseñanzas de la presente invención también se proporciona un material sólido, sustancialmente producido de acuerdo al método de la presente invención. De acuerdo a las enseñanzas de la presente invención también se proporciona un artículo, el artículo que-comprende un material sólido hecho de acuerdo al método de la presente invención. En modalidades de la presente invención el material sólido es un vidrio, una cerámica de vidrio o un vidrio similar a mármol . De acuerdo a las enseñanzas de la presente invención también se proporciona para el uso el desecho depurador como un agente fundente. De acuerdo a las enseñanzas de la presente invención también se proporciona para el uso el desecho depurador como un agente fundente en la producción de vidrio. A menos que de otra manera se defina, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente tienen el mismo significado como es entendido comúnmente de habilidad ordinaria en la técnica por lo cual esta invención pertenece. Aunque los métodos y materiales equivalentes a aquellos descritos en la presente se pueden utilizar en la práctica o prueba de la presente invención, los métodos y
materiales adecuados se describen enseguida. En caso de conflicto, se controlarán la especificación de patente, incluyendo las definiciones. Además, los materiales, métodos y ejemplos son ilustrativos únicamente y no se proponen ser limitativos . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se describe en la presente, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos acompañantes. Con referencia específica ahora a los dibujos en detalle, se acentúa que los particulares mostrados son a manera de ejemplo y para propósitos de discusión ilustrativa de las modalidades preferidas de la presente invención, y se presentan en la causa para proporcionar que se cree que es la descripción más útil y fácilmente entendida de los principios y aspectos conceptuales de la invención. En este respecto, ningún intento se hace para mostrar detalles estructurales de la invención en mayor detalle que es necesario para un entendimiento fundamental de la invención, la descripción tomada con los dibujos que se hace evidente para los expertos en la técnica como las diversas formas de la invención se pueden incluir en la práctica. En los dibujos: La FIG. 1 (técnica previa) es una gráfica que muestra la relación entre la temperatura y la proporción de formación central de nucleación (de rayas) y la proporción de
cristalización (sólida) . DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención es de un método para utilizar ceniza de carbón para la disposición de desecho mineral mediante la vitrificación de una mezcla de desecho mineral y ceniza de carbón bajo condiciones de reducción. En modalidades preferidas de la presente invención, el carbono en la ceniza de carbón se utiliza para reducir los componentes del desecho, especialmente componentes que forman gas previniendo de esta manera la formación de gases peligrosos. Así, las enseñanzas de la presente invención proporcionan un método para la disposición de desecho mineral que es más simple, más económico y más seguro que los métodos conocidos en la técnica. En muchas modalidades de la presente invención, el vidrio producido ha sido encontrado que es adecuado para la desvitrificación para producir cerámicas de vidrio y vidrios similares a mármol. La desvitrificación conduce al atrapamiento de algo, sino todo, los componentes tóxicos dentro de las fases cristalinas, el atrapamiento que se reconoce como que es superior a otras formas.de atrapamiento. Además, las propiedades físicas mejoradas y la atracción estética de las cerámicas de vidrio y vidrios similares a mármol producidos en algunas modalidades de la presente invención toman en cuenta cualquier enterramiento de gran
alcance seguro o para manufactura de productos valiosos adicionados altos. La presente invención también es de un método para el uso de desecho depurador como un agente fundente en la producción de vidrio. Los principios y usos de las enseñanzas de la presente invención pueden ser mejor entendidas con referencia la descripción acompañante y la figura. En el examen de la descripción y la figura presentados en la presente, un experto en la técnica es capaz de implementar las enseñanzas de la presente invención sin el esfuerzo o experimentación indebida . Antes de explicar por lo menos una modalidad de la invención en detalle, va a ser entendido que la invención se limita en su aplicación a los detalles expuestos en la presente. La invención se puede implementar con otras modalidades y se pueden practicar o llevar a cabo en varias maneras. También se entiende que la fraseología y la terminología empleadas en la presente son para propósito descriptivo y no se deben considerar como limitativas. Generalmente, la nomenclatura utilizada en la presente y los procedimientos de laboratorio utilizados en la presente invención incluyen técnicas de los campos de la química e ingeniería. Tales técnicas se explican minuciosamente en la literatura. A menos que de otra manera
se defina, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente tienen el mismo significado como es entendido comúnmente por uno de habilidad ordinaria en la técnica por lo cual la invención pertenece. Además, las descripciones, materiales, métodos y ejemplos son ilustrativos únicamente y no se proponen ser limitativos. Los métodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en la presente se pueden utilizar en la práctica o prueba de la presente invención. Todas las publicaciones, solicitudes de patente, patentes y otras referencias mencionadas se incorporan por referencia en su totalidad como si se exponen completamente en la presente. En caso de conflicto, la especificación en la presente, incluyendo las definiciones, se controlarán. Como se utiliza en la presente, los términos "que comprende" y "que incluye" o variantes gramaticales de los mismos van a ser tomados como especificación de las características establecidas, números enteros, etapas o componentes pero no excluyen la adición de una o más características adicionales, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos. Ese término incluye los términos "que consiste de" y "que consiste esencialmente de". La frase "que consiste esencialmente de" o variantes gramaticales del mismo cuando se utiliza en la presente va a ser tomado como especificación de las
características establecidas, números enteros etapas o componentes pero no excluyen la adición de una o más características adicionales, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos sino únicamente si las características adicionales, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos no alteran materialmente las características básicas y novedosas de la ' composición, dispositivo o método reclamado. El término "método" se' refiere a manera, medios, técnicas y procedimientos para lograr una tarea dada que incluye, pero . no se limita a, aquellas maneras, medios, técnicas y procedimientos ya sea conocidos a, fácilmente desarrollados de maneras conocidas, medios, técnicas y procedimientos por practicantes de las técnicas químicas, farmacológicas, biológicas, bioquímicas y médicas. La implementación de los métodos de la presente invención involucran la realización o completación de tarea seleccionadas o etapas manualmente, automáticamente o una combinación de las mismas. La presente invención involucra el uso de dos materiales de desecho, ceniza de carbón y desecho mineral, para producir un material sólido que es seguro para enterrar, o preferiblemente, para el uso en la producción de productos valiosos de adición alta. En la presente, el término "desecho mineral" se
entiende que significa una composición de desecho que tiene menos de aproximadamente 70% o 50% o 50% o 40% o 30% en peso de componentes orgánicos. Frecuentemente, un desecho mineral es un producto de incineración de un desecho no mineral. Una etapa del método de la presente invención incluye proporcionar una composición de vidrio fundido que incluye una primera cantidad de una ceniza de carbón y una segunda cantidad de un desecho mineral. La composición de vidrio fundido es mantenida en un estado fundido durante un período de tiempo para permitir la reducción de componentes de la composición precursora de vidrio. Finalmente, la composición de vidrio fundido se solidifica para obtener un material sólido. La composición de vidrio fundido se proporciona en cualquiera de las muchas maneras diferentes. Por ejemplo, en una modalidad de la presente invención el desecho mineral primero se funde y la ceniza de carbón subsecuentemente se adiciona. En una modalidad de la presente invención la ceniza de carbón primero se funde y el desecho mineral subsecuentemente se adiciona. En otra modalidad de la presente invención, una cierta cantidad de ceniza de carbón se mezcla y se funde conjuntamente con una cantidad de desecho mineral y subsecuentemente más de tanto la ceniza de carbón como el desecho mineral se adicionan (en serie o simultáneamente) hasta que una composición de vidrio fundido
se proporciona que constituye la primer cantidad de la ceniza de carbón y la segunda cantidad del desecho mineral. Una modalidad preferida para proporcionar una composición de vidrio fundido de la presente invención incluye mezclar la ceniza de carbón (preferiblemente la primera cantidad) con el desecho mineral (preferiblemente la segunda cantidad) para obtener una composición precursora de vidrio y subsecuentemente fundir la composición precursora de vidrio para obtener la composición de vidrio fundida. Subsecuentemente, la composición de vidrio fundido es mantenida en el estado fundido en una cierta temperatura de "cocimiento" (generalmente más alta que aproximadamente 1200°C, más alta que aproximadamente 1250°C, más alta que aproximadamente 1300 °C o aun más alta que aproximadamente 1350 °C, pero generalmente menos de aproximadamente 1600 °C y más preferiblemente menos de aproximadamente 1500 °C) durante un período de tiempo (generalmente más largo que 1 hora, más largo que 2 horas, a un más largo que 3 horas) durante el cual la vitrificación completa de la composición de vidrio se asegura, los componentes volátiles se liberan de la composición de vidrio y los componentes de la composición de vidrio fundido se reducen. Generalmente, para los componentes de la composición de vidrio para ser reducidos, la composición de vidrio fundido incluye un agente de reducción,
preferiblemente carbono. En la presente, el término "agente de reducción" se entiende que significa un agente capaz de reducir óxidos de azufre (tales como S04 y/o S03) , y/u óxidos de fósforo y/o uno o más halógenos bajo las condiciones presentes en la composición de vidrio fundido. En una modalidad de la presente invención, la fuente de carbono es el componente de carbono del material de desecho. Sin embargo, en el mejor modo conocido actualmente de la implementación de las técnicas de la presente invención, la fuente de carbono es la ceniza de carbón, vide infra . Un objetivo de las modalidades de la presente invención es atrapar con seguridad los componentes tóxicos del desecho mineral. Como las enseñanzas de la presente invención se proponen ser generalmente útiles, hay poco, sino ninguna, limitaciones como a la naturaleza e identidad del desecho mineral. Generalmente es preferible remover el agua del desecho que tiene contenido de agua alto para evitar la formación de volúmenes grandes de vapor. Preferiblemente, el desecho mineral utilizado en la proporción de una composición de vidrio fundido comprende o es sustancialmente desecho mineral, que incluye pero no se limita a desecho de aluminio, asbestos, residuos de trituradores de autos, baterías, escoria de altos hornos, desecho de cemento, esquisto de
minas de carbón, suelos contaminados, desecho de demolición, polvo de horno de arco eléctrico, desecho de galvanoplastia, desecho de desulfuración de gas de chimenea, residuos de minas geológicos, desecho de metal pesado, desecho de incinerador de cuidados personal, ceniza de incinerador, medios de filtros inorgánicos, resinas de intercambio de iones, escoria de plomo, residuo de incinerador de desecho municipal, desecho de pintura, ceniza de papel, desecho fotográfico, desecho rojo, desecho de caucho, desecho depurador, ceniza de fango de alcantarilla, desecho de recorte de metal, sólidos de fango, residuos sólidos de corrientes de desecho acuosas, auxiliares de filtro gastados, escoria de acero, polvo de azulejo, desecho urbano, fango de barniz, zeolitas, escoria de zinc y mezclas de los mismos. Una ventaja de la presente invención es que las formas volátiles de los componentes que forman gas (por ejemplo, componentes que incluyen fósforos, azufre y halógenos) se reducen a formas no volátiles que llegan a ser atrapadas en o parte del material sólido producido de acuerdo al método de la presente invención. Así, comparado a los métodos conocidos en la técnica, la presente invención reduce la cantidad de escape tóxico al reducir .los componentes que forman gas a una forma que permanece atrapada en el material sólido producido. En modalidades de la presente invención el desecho mineral comprende más de aproximadamente 2%, más de
aproximadamente 4%, más de aproximadamente 6%, más de aproximadamente 10% y aun más de 20% en peso de los componentes que forman gas especialmente fósforo, azufre y halógenos. En este contexto, el por ciento en peso de los componentes que forman gas se propone que la pérdida de peso por el desecho mineral subsecuente al calentamiento al calentamiento a 1500 °C en la presencia de oxígeno mediante un período de tiempo suficiente para la estabilización del peso. El propósito primario de la ceniza de carbón utilizada en la proporción de la composición de vidrio fundido de la presente invención es un agente de vitrificación para vitrificar el desecho mineral. Las ventajas de la ceniza de carbón como un agente de vitrificación para " el desecho mineral son múltiples e incluyen que la composición de ceniza de carbón es tal que muchos desechos minerales diferentes se vitrifican efectivamente utilizando la ceniza de carbón. Además, se ha encontrado que la ceniza de carbón tiene la composición apropiada para permitir la desvitrificación suficiente cuando se desee para producir una cerámica de vidrio o vidrio similar a mármol. Además, varias cenizas de carbón tienen composiciones diferentes (ver, por ejemplo, la Tabla 1) para permitir la adaptación de una ceniza específica o combinación de ceniza para permitir la vitrificación más eficiente de un desecho mineral dado o para producir un material sólido que
tiene propiedades deseadas. No menos importante es el hecho de que la ceniza de carbón es económica (siendo un producto de desecho disponible en cantidades prácticamente sin límite) permitiendo el uso de sustancialmente cualquier cantidad de ceniza de carbón para vitrificar una cantidad dada de un desecho mineral. Como se observa en la Tabla 1, aunque existen diferentes significantes en las composiciones de ceniza diferentes todas tienen similarmente contenido de sílice y alúmina alto, así como un contenido de hierro y tierra alcalina significante. Esas propiedades vuelven la ceniza de carbón un agente de vitrificación adecuado para la disposición de desecho mineral. Preferiblemente, una ceniza de carbón adecuada para la implementación de las técnicas de la presente invención comprende entre aproximadamente 30% y aproximadamente 75% en peso de Si02 sin carbono, o aun entre aproximadamente 40% y aproximadamente 71% en peso de Si02 sin carbono. Preferiblemente, -una ceniza de carbón adecuada para la implementación de las técnicas de la presente invención comprende entre aproximadamente 10% y aproximadamente 40% en peso de A10 sin carbono, o aun entre aproximadamente 15% y aproximadamente 35% en peso de A103 sin carbono. Preferiblemente, una ceniza de carbón adecuada para la implementación de las técnicas de la presente invención
comprende entre aproximadamente 2% y aproximadamente 20% en peso de FE203 sin carbono, o aun entre aproximadamente 3% y aproximadamente 16%- en peso de FE203.sin carbono. Generalmente, la ceniza volante, la ceniza de fondo o una combinación de ambas son útiles en la implementación de las técnicas de la presente invención. Esto es, como se menciona en lo anterior en la presente, se prefiere que una composición de vidrio fundido de la presente invención incluya un agente de reducción, especialmente carbono. Puesto que la ceniza volante de carbón es naturalmente rica en carbono, en un método preferido de la presente invención la ceniza de carbón utilizada es ceniza volante de carbón o una
' mezcla de ceniza volante de carbón o ceniza de fondo que tiene suficiente contenido de carbono, "contenido de carbono suficiente" es un término funcional como se discute enseguida en la presente. Esto es, de acuerdo a las técnicas de la presente invención, el componente de carbono de la ceniza de carbón es mayor que aproximadamente 0.5% en peso, mayor que aproximadamente 1% en peso, mayor que aproximadamente 5% y aun mayor que aproximadamente 10% en peso de la ceniza de carbón. En una modalidad preferida, la composición exacta de la ceniza de carbón utilizada así como la relación de la primera cantidad (ceniza de carbón utilizada) y la segunda cantidad (desecho mineral utilizado) se eligen para asegurar
el escape mínimo de componentes tóxicos como emisiones volátiles durante la fusión y las etapas de cocción del vidrio del método de la presente invención y para seleccionar las propiedades del material producido. Se ha encontrado que es generalmente de manera preferible, antes del procesamiento un lote de un desecho mineral, para primero realizar un número de experimentos de escala pequeña con relaciones variantes de la primera cantidad de la ceniza de carbón a la segunda cantidad del desecho mineral hasta que un resultado aceptable se logre. Tales experimentos preliminares no se consideran experimentación indebida ya que la necesidad por experimentos preliminares surge del hecho que tanto la composición de la ceniza de carbón como la composición del desecho mineral son generalmente mal definidos y el cambio sobre una base regular, y la determinación de las composiciones exactas es una tarea que consume tiempo costosa . Se ha encontrado que aunque cualquier cantidad de ceniza de carbón es potencialmente suficiente para proporcionar resultados aceptables, es preferible que la primera cantidad sea más de aproximadamente 30% en peso, más de aproximadamente 50% en peso, más de aproximadamente 80% en peso, más de aproximadamente 100% en peso o más de aproximadamente 150% en peso de la segunda cantidad, dependiendo de la composición de la ceniza de carbón, el
contenido de carbono de la ceniza de carbón y la composición del desecho mineral. En una modalidad de la presente invención, la solidificación de la composición de vidrio fundido incluye el enfriamiento de la mezcla fundida de modo que el material sólido obtenido es un vidrio. El vidrio luego se procesa de acuerdo a lo métodos conocidos en la técnica incluyendo tales métodos como vaciado, enrollado, soplado, prensado y estirado . En una modalidad preferida de la presente invención, la solidificación de la composición de vidrio fundido incluye la desvitrificación de la composición de vidrio fundido. La desvitrificación generalmente incluye el mantenimiento de la composición de vidrio fundido en un estado fundido durante un período de tiempo suficiente para permitir la cristalización de por lo menos algo de la composición de vidrio fundido o primero producir un vidrio sólido y luego refundir el vidrio sólido para desvitrificación. La desvitrificación de una composición de vidrio fundido de la presente invención generalmente se realiza utilizando ya se un régimen de temperatura de una etapa o dos etapas. En las modalidades de la presente invención, la desvitrificación se realiza para obtener un vidrio similar a mármol se ha encontrado que los vidrios
similar a mármol hechos de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención son excepcionalmente estéticas, así adecuadas para el uso como alternativas para el mármol. En modalidades de la presente invención, la desvitrificación se realiza para obtener una cerámica de vidrio. Un problema común y difícil particular para procesar desecho tóxico incluye las baterías desechadas. Las baterías desechadas se consideran tan tóxicas como para asegura la separación de otras formas de desecho doméstico y separar la internación como desecho tóxico. El proceso completo del manejo de las baterías que incluye el acopio de los domésticos, transporte separado, internación costosa y esfuerzo de educación pública costosos para la conveniencia de los consumidores para separar las baterías que indican el nivel alto de toxicidad atribuido a las baterías. En una modalidad preferida de la presente invención, las baterías se proporcionan como un componente de desecho mineral de una composición precursora de vidrio de la presente invención. Las baterías se adicionan a la ceniza de carbón ya sea completas o no completas, por ejemplo molidas. Los agentes fundentes son componentes importantes en la manufactura del vidrio y los productos relacionados. La adición de un agente fundente a una composición precursora de vidrio significante disminuye la temperatura de fusión, reduciendo los requerimientos de energía, y subsecuentemente
el costo, de la producción de vidrio. Además, los agentes fundentes reducen la viscosidad de una composición de vidrio fundido, tomando en cuenta el manejo más simple del vidrio fundido. Los agentes fundentes conocidos incluyen CaO, K20, Na20, Li20, PbO, MgO, MnO y B203. En modalidades de la presente invención, un agente fundente se adiciona a una composición precursora de vidrio. Claramente, una desventaja para adicionar un agente fundente es el precio adicional involucrado en proporcionar el agente fundente por si mismo. Por lo tanto, en una modalidad preferida de la presente invención, un agente fundente adicionado a una composición precursora de vidrio es un material de desecho, especialmente un desecho mineral, por ejemplo desecho depurador. Los depuradores son sustancialmente dispositivos utilizados para reducir el nivel de unos tóxicos, tal como humos de óxido de azufre, relacionados en la atmósfera por varias industrias tales como plantas de energía eléctrica que queman carbón. Ciertos tipos de depuradores usan compuestos alcalinos inorgánicos tales como CaO, CaC02, NaOH, Mg(OH)2 o Ca(OH)2 para reaccionar con los gases de escape tal como SO antes de liberarlos en la atmósfera. Un tipo preferido de depurador es el sistema de desulfuración de tas de chimenea depurador mojado (FGD) . Los sistemas FGD introducen el compuesto alcalino inorgánico en la chimenea como un rocío
acuoso. Por ejemplo, cuando el copuelo alcalino inorgánico es CaO, el CaO reacciona con el gas de escape y se asienta como un fango acuoso de sulfito de calcio (CaS03) o sulfato de calcio (CaS04) . Frecuentemente el fango de FGD incluye un porcentaje significante de ceniza volante de carbón. La disposición del fango de FGD es un reto ambiental mayor y solamente incluye la oxidación del difícil de manejar sulfito de calcio a sulfato de calcio. El desecho depurador, que incluye fango de FGD es un tipo excepcionalmente adecuado de desecho para el procesamiento de acuerdo a las enseñanzas de la presente invención. El fango de FGD se adiciona a la ceniza de carbón y los componentes que contienen azufre se reducen para producir el azufre elemental y CaO, el CaO que actúa como un agente fundente en la composición de vidrio fundido. En algunas modalidades de la presente invención, el contenido de ceniza volante de carbón y subsecuentemente el contenido de carbón del fango de FGD es tal que el fango de FGD es la fuente de tanto la ceniza de carbón como los componentes de desecho mineral de la composición de vidrio fundido. Otro aspecto de la presente invención es el uso de desecho apurador como un agente fundente en la producción de vidrio, cerámicas de vidrio, vidrio similar a mármol y los similares. En lo general, cuando el desecho depurador es principalmente CaO, CaC03 o los similares, el desecho
depurador se adiciona directamente como un agente fundente. Las impurezas volátiles se expulsan y las impurezas tóxicas permanecen atrapadas en el material sólido finalmente formado. Cuando el desecho depurador incluye una proporción significante de compuestos tales como CaS03 o CaS04, una primera etapa de reducción se realiza para producir el agente fundente deseado. La ventaja primaria del uso del desecho depurador como un agente fundente de acuerdo a las enseñanzas de la presente invención es el reemplazo de los agentes fundentes puros relativamente costosos con un material de desecho. Las enseñanzas de la presente invención se caracterizan por la producción de un material sólido de ceniza de carbón y desecho mineral. Las enseñanzas de la presente invención son generalmente útiles y aplicables a virtualmente cualquier tipo de desecho mineral. En el campo de la disposición del desecho, la presente invención toma en cuenta el uso de una cantidad suficiente de ceniza de carbón económica como un agente de vitrificación para atrapar con seguridad desecho mineral tóxico. Como se discute en la introducción, es conocida en la técnica combinar desecho mineral con un precursor de vidrio para ser una mezcla precursora de vidrio que subsecuentemente se vitrifica. Por ejemplo la patente norteamericana 4,820,328 enseña en uso de vidrio de desecho y sosa cáustica como un
agente de vitrificación. Los agentes de vitrificación conocidos son generalmente costosos, y ciertamente más costosos que la ceniza de carbón. El hecho de que el agente de vitrificación de la presente invención es un material de desecho abundante tiene una ventaja fisiológica, adicional que se traslada en una ventaja comercial importante. Para algunos desechos minerales es necesario es necesario aficionar una proporción relativamente alta del agente de vitrificación. Como los agentes de vitrificación de la técnica previa son costosos, los operadores no escrupulosos pueden tender a escatimar con el agente de vitrificación, produciendo un producto de vidrio potencialmente tóxico que se cree que no es tóxico. En contraste, puesto que el agente de vitrificación utilizado en la implementación de las enseñanzas de la presente invención es un producto de desecho, no existe motivación para tal conducta no escrupulosa . En modalidades de la presente invención, el material producido no es un vidrio sino una cerámica de vidrio o vidrio similar a mármol. Puesto que los óxidos de muchos metales actúan como agentes de nucleación (por ejemplo, Ce02, Cr203, Mn02, P205, Sn02, Ti02/ V205, ZnO y Zr02) subsecuente a la desvitrificación una proporción relativamente grande de componentes tóxicos de desecho mineral llegan a ser una parte integral de un cristal y como
tal sustancialmente inmunes a la lixiviación. Los componentes tóxicos son más efectivamente neutralizados por el atrapamiento en un material desvitrificado que en un vidrio y así los materiales cristalinos tales como cerámicas de vidrio y vidrio similar a mármol de la presente invención son preferidos para la internación de desecho tóxico a largo plazo. Debido a las características físicas superiores y propiedades de neutralización de desecho tóxico mejoradas, las cerámicas de vidrio producidas de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención son útiles para producir artículos de consumidor de valor adicionado alto y no solo para la internación. Excepcionalmente preferido es el uso de tales cerámicas de vidrio en la construcción de carreteras y estructuras de concreto (como un sustituto de la grava) y como un artículo de construcción, por ejemplo como un material de revestimiento (como un sustituto de mármol) o como un azulejo. Las técnicas de la presente invención también se caracterizan por la seguridad incrementada. La reducción, y aun la prevención, de la formación de gases corrosivos, tóxicos, calientes y espumas reducen los peligros para los trabajadores implementado las enseñanzas de la presente invención. Las enseñanzas de la presente invención también se caracterizan por no ser costosas y económicas, un hecho que
sigue del uso de los productos de desecho económicos como sustratos. En modalidades preferidas, aun los agentes fundentes, útiles en disminuir la temperatura de vitrificación de la composición precursora de vidrio de la presente invención y reduciendo de esta manera los costos de energía, son un producto de desecho. Además, el hecho de que los componentes de la composición de vidrio se reducen, conduce a una minimización de productos de desechos adicional producidos mediante el método de la presente invención. Puesto que la producción de gases tóxicos es reducida, la cantidad del desecho depurador producido (o gases tóxicos liberados en la atmósfera) cuando la práctica de la presente invención es significantemente disminuida. Puesto que la ceniza volante de carbón es un polvo, similar a talco, fino, el transporte de la ceniza volante de carbón es preferible hacerlo en un contenedor sellado, un factor que incrementa el costo de la disposición de la ceniza volante de carbón. En una modalidad preferida, las enseñanzas de la presente invención se practican en la proximidad de una fuente de ceniza volante de carbón, tal como una planta de energía que quema carbón. Puesto que la ceniza volante de carbón es disponible sin la necesidad de transporte y puesto que la energía necesaria para vitrificar la composición precursora de vidrio de la presente invención es cercana, es únicamente necesaria transportar el sustrato de desecho
mineral. La práctica de las enseñanzas de la presente invención en la proximidad de una fuente de ceniza volante de carbón reduce los costos de e incrementa la seguridad del método inherentemente económico y seguro de la presente invención aun más . La presente invención también se caracteriza por la capacidad favorable excepcional ambiental. La presente invención recicla el desecho, que incluye el desecho tóxico, en formas seguras y útiles. La presente invención tiene requerimientos de energía relativamente modestos cuando se utilizan los productos de desecho adecuados como agentes fundentes. La presente invención reduce las emisiones de los gases tóxicos y contaminantes. Como se discute en lo anterior en la presente, el método de la presente invención conduce la producción de un material sólido, generalmente un vidrio, un vidrio similar a mármol o una cerámica de vidrio. En modalidades de la presente invención el material sólido producido se entierra. En modalidades de la presente invención, el material sólido producido se utiliza para formar muchos productos útiles diferentes, que incluyen pero no se limitan a azulejos, azulejos de piso, materiales de revestimiento, placas, materiales de construcción y material sustituto de la grava para el uso, por ejemplo, en la construcción de carreteras, lechos de carreteras y rellenos
de tierra. EAJEMPLOS La referencia ahora se hace al siguiente ejemplo que, conjuntamente con la descripción anterior, ilustra la invención en una forma no limitativa. MATERIALES Se obtuvieron dos cenizas volantes de carbón diferentes de Rutenberg Power Plant (Ashkelon, Israel) . Una primera ceniza volante de carbón que resulta de la combustión de carbón de la Rep blica de Sudáfrica tuvo una composición mineral de Si02 (38-44 partes en peso) , Fe203
(4.5-5.5 parte en peso), A1203 (32-36 partes en peso), Ti02
(1.0-1.5 partes en peso), CaO (10-14 partes en peso), MgO
(1.8-2.5 partes en peso), S03 (2.0-4.0 partes en peso), Na20 (0.3-0.5 partes en peso), y K20 (0.1-0.5 partes en peso) y aproximadamente 13% en peso de carbono. La vitrificación de la ceniza a 1500 °C durante 2 horas conducto y dio por resultado en la pérdida de aproximadamente 30% en peso de la ceniza . Una segunda ceniza volante de carbón que resulta de la combustión del carbón Australiano tuvo una composición mineral de Si02 860-62 partes en peso), Fe203 (8.0-9.0 partes en peso), A1203 (19-20 partes en peso), Ti02 (0.8-1.5 partes en peso), CaO (2.5-3.5 partes en peso), MgO (1.0-1.7 partes en peso), S03 (2.0-3.0 partes en peso), Na20 (0.3-0.5 partes
en peso), y K0 (1.5-2.0 partes en peso), y aproximadamente
% en peso de carbono. La vitrificación de la ceniza a 1500°C durante 2 horas condujo y dio por resultado la pérdida de aproximadamente 25% en peso de la ceniza. Disposición del desecho industrial tóxico Una compañía de manejo de desecho suministró un desecho industrial tóxico pulverizado. El desecho tóxico puede una combinación de muchas fuentes pero la hoja de ruta que acompaña el desecho indicó que el desecho se compuso de hasta 50% de A1203, hasta 35% de S, hasta 7% de Si02 hasta 4% de CdO, hasta 2% de NiO, hasta 1% de Cr203, hasta 2% de Br y hasta 4% de Cl . La vitrificación de la ceniza a 1500°C durante 2 horas dio por resultado la pérdida de aproximadamente 40% del peso de la ceniza. Se hicieron diez mezclas precursoras de vidrio diferentes al mezclar el desecho industrial tóxico con la primera ceniza volante de carbón en relaciones (desecho/ceniza) de 34:66, 33:67, 32:69, 30:70, 29:71, 28:72, 27:73, 26:74 y 25:75. Se fundió 1 Kg de cada una de las mezclas precursoras de vidrio para formar una composición de vidrio fundido y se calentó a una temperatura de 1450 °C y 1550 °C durante aproximadamente 4 horas en un horno de cámara Nabertherm HT 12/17 (Nabertherm GMBH, Bremen Alemania) . Cada mezcla se vació como una placa de 20 cm x 20
cm y se desvitrificó en un régimen de dos etapas. Para formar los centros de nucleación, la mezcla se enfrió en una proporción de 60°C/h a y se mantuvo durante dos 'horas a en una temperatura de 800°C. Subsecuentemente, la mezcla se calentó en una proporción de 60°C/h a y se mantuvo durante 2 horas a una temperatura de 1100 °C. Las placas de cerámica de vidrio resultantes tuvieron un patrón dispersado delgado de estructuras de café claro y café oscuro. Todas las placas de cerámica de vidrio tuvieron una fase cristalina densa y apretadamente empacada. La placa que incluye únicamente 25% de desecho tóxico tuvo cristales de aproximadamente 1 miera en tamaño y tuvo propiedades mecánicas y una apariencia atractiva adecuada para el uso como un azulejo de piso. Las placas que incluyen porcentajes más altos de desecho tóxico se encontraron que tiene cristales aproximadamente de 10 mieras en tamaño. Todas las placas fueron cristalinas y como tales adecuadas para el entierro seguro del desecho tóxico. De manera importante, la pérdida de peso total de la mezcla precursora de vidrio 34.66 para formar la cerámica de vidrio fue únicamente de manera aproximada 9% del peso combinado total-, que indica que los compuestos que forman gas tales como halógenos, compuestos de azufre y compuestos de fósforo se redujeron y no se liberaron en la atmósfera. Además, se asume que por lo menos algunos metales se
redujeron a carburos. Disposición del desecho de recorte de metal Yehuda Pladot (Ashdod, Israel) suministró tres tipos de desecho mineral tóxico pulverizado. El primer tipo de desecho mineral tóxico fue el producto de recorte de metal fundido. La hoja de ruta del desecho de recorte de metal indicó una composición de 0.75-90% A1203, 0.06-0.10% BaO, 5.90-7.40% CaO, 0.25-0.30% CuO, 18.3-21.7% Fe203, 1.25-1.55% K20, 1.0-1.7% MgO, 1.8-2.4% MnO, 1.4-1.7 Na20, 0.06-0.10 P205 4.5-6.3 PbO, 0.5-0.7 S02, 0.3-0.6 Si02, 0.06-0.10% son y 55.0-61.0% ZnO. El segundo tipo de desecho tóxico fue un desecho rico en magnesio que incluye por lo menos 96% en peso de magnesio. El tercer tipo de desecho tóxico fue óxido de calcio contaminado de los depuradores del fundidor. Se reportó que el fundidor produjo, durante la operación regular, los tres tipos de desecho en una relación en peso de 10:1:1. Se hicieron trece mezclas precursoras de vidrio diferentes al mezclar el desecho de recorte de metal, la segunda ceniza volante de carbón, el desecho depurador tóxico y el desecho rico en magnesio en relaciones (desecho/ceniza/desecho depurador/Mg) de 50:50:0:0, 45:55:0:0, 40;60;0:0, 35:65:0:0, 30:70:0:0, 24;75:0:0, 20:80:0:0, 50:50:10:0, 20:80:10:0, 50:50:0:10, 20:80:0:10, 50:50:10:10 y 20:80:10:10.
Se fundió 1 kg de cada una de las mezclas y se calentó a una temperatura de 1350 °C y 1450 °C durante aproximadamente tres horas en un horno de cámara Nabertherm HT 12/17 (Nabertherm GMBH, Bremen Alemania) . Se encontró que tanto el desecho depurador contaminado como el desecho rico en magnesio actuaron como agentes fundentes, disminuyendo la temperatura de vitrificación por hasta 50 °C. En algunos casos, el vidrio fundido se granuló en agua. El granulo vitreo negro resultante se encontró que es un material de pavimento adecuado o para la disposición segura por el entierro. En otros casos, la mezcla de vidrio fundido se vació como una placa de 20 cm x 20 cm y se desvitrificó en un régimen de dos etapas. Para formar los centros de nucleación, la mezcla se enfrió a una proporción de 60°C/h a y se mantuvo durante a 2 horas a una temperatura de 800 °C. Subsecuentemente, la mezcla se calentó en una proporción de 60°C/h a y se mantuvo durante 2 horas a una temperatura de 1100°C. Las placas de cerámica de vidrio resultantes tuvieron un patrón dispersado delgado de estructura gris, café claro, café oscuro y negro. Importantemente, en todos los casos, la pérdida de peso total de las mezclas precursoras de vidrio para formar la cerámica de vidrio no fue mayor que aproximadamente 10% del peso combinado total, que indica que los compuestos que
forman gas tales como halógenos, compuestos de azufre y compuestos de fósforo se redujeron y no se liberaron en la atmósfera . Disposición de los residuos del incinerador de desechos municipales . Se suministró el residuo del incinerador de desecho municipal (M IE) suministrado por la ciudad de Ashkelon. El análisis del desecho indicó que el MWIR se compuso de hasta 62% Fe203, hasta 23% de A1203, hasta 7% de MgO, hasta 2.2% de Na20, hasta 5% de K20, hasta 1% de Mn2, hasta 0.2% de Cr203, hasta 0.3% de B203, hasta 0.2% de ZnO, y hasta 0.1% de CuO así como un total de 0.4% de Li, V, Co, Ni, Sn, W y pb. Se hicieron cinco mezclas precursoras de vidrio diferentes al mezclar el MWIR con la primera ceniza volante de carbón en relaciones (desecho/ceniza) de 34:66, 32:68, 30:70, 28:72 y 25:75. Se fundió 1 kg de cada una de las mezclas precursoras de vidrio y se calentó a una temperatura de aproximadamente 1500 °C durante hasta aproximadamente dos horas en un horno de cámara Nabertherm HT 12/17 (Nabertherm GMBH, Bremen Alemania) . Cada mezcla se vació como una placa de 20 cm x 20 cm y se desvitrificó en un régimen de dos etapas. Para formar los centros de nucleación, la mezcla se enfrió en una proporción de 60°C/h a y se mantuvo durante dos horas a en
una temperatura de 900 °C. Subsecuentemente, la mezcla se calentó en una proporción de 60°C/h a y se mantuvo durante 2 horas a una temperatura de 1100 °C. Las placas de cerámica de vidrio resultantes tuvieron un patrón dispersado delgado muy bonito de estructuras verde claro y verde oscuro. Todas las placas tuvieron propiedades mecánicas adecuadas para el uso como azulejos de piso. Importantemente, en todos los casos, la pérdida de peso total de las mezclas precursoras de vidrio para formar la cerámica de vidrio no fueron mayor que aproximadamente 8% del peso combinado total, que indica que los compuestos que forman gas tales como halógenos, compuestos de azufre y compuestos de fósforo se redujeron y no se liberaron en la atmósfera. Disposición de Baterías 1 kg de baterías desechadas diversas se mezcló con
9 kg de la segunda ceniza volante de carbón. La mezcla batería/ceniza se calentó a una temperatura de aproximadamente 1500 °C durante hasta aproximadamente dos horas en un horno de fusión de vidrio caldeado con gas. La mezcla fundida se vació como placa de 20 cm x 20 cm y se desvitrificó en un régimen de dos etapas como se describe en
anterior. Generalmente, la nomenclatura utilizada en la
presente y en los procedimientos de laboratorio utilizados en la presente invención incluyen técnicas de los campos de la biología, química e ingeniería. Tales técnicas se explican completamente en la literatura. Se aprecia que ciertas características de la invención, que son, para claridad, descritas en el contexto de modalidades separadas, también se pueden proporcionar en combinación en una modalidad individual. A la inversa, varias características de la invención, que son, para brevedad, descritas en el contexto de una modalidad individual, también se pueden proporcionar separadamente o en cualquiera subcombinación adecuada. Aunque la invención ha sido descrita en relación con las modalidades específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para aquellos expertos en la técnica. Por consiguiente, la presente invención se propone incluir todas las alternativas, modificaciones y variaciones que caen dentro del espíritu y amplio alcance de las reivindicaciones adjuntas. Todas las publicaciones, patentes y solicitudes de patentes mencionadas en esta especificación se incorporan en la presente en su totalidad por referencia en la especificación, el mismo grado como si cada publicación individual, patente o solicitud de patente fuera específicamente e individualmente indicada para ser
incorporada en la presente por referencia. Además, la cita o identificación de cualquier referencia en esta solicitud no será constituida como una admisión que tal referencia es disponible como técnica previa a la presente invención.