ES3033083T3 - Process for producing a shaped article - Google Patents

Abstract

Se describe un método y un aparato para producir un artículo moldeado. El método comprende obtener un residuo particulado de aluminosilicato recién producido y, antes de que se enfríe a temperatura ambiente, mezclarlo para formar una mezcla que comprende el aluminosilicato, un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua; moldear la mezcla; y curar la mezcla moldeada, con lo cual se produce el artículo moldeado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso para producir un artículo conformado

Campo técnico

La presente invención se refiere a procesos para producir artículos conformados a partir de un material de desecho. En una forma particular, la presente invención se refiere a procesos para producir artículos conformados utilizando cenizas generadas por la combustión de sustancias como el carbón.

Antecedentes de la técnica

La combustión de combustibles fósiles para la producción de electricidad (por ejemplo, en centrales eléctricas) y calor (por ejemplo, en hornos de fundición) da como resultado la producción de una serie de contaminantes. En las centrales eléctricas de carbón, por ejemplo, la combustión de carbón produce materiales de desecho que incluyen cenizas volantes (las partículas finas de ceniza que quedan arrastradas en el gas de combustión) y cenizas de fondo (las cenizas más pesadas que caen al fondo de la caldera). Para cumplir con los requisitos ambientales, estas cenizas no pueden descargarse en el medio ambiente, sino que deben recogerse para su posterior eliminación o reciclaje.

Materiales de desecho como cenizas volantes se pueden reciclar, por ejemplo, al usarse en cementos hidráulicos o yesos como reemplazo o reemplazo parcial del cemento Portland en la producción de concreto. Debido al gasto relativo del cemento Portland, la incorporación de cenizas volantes en un material cementoso puede proporcionar un ahorro de costes sustancial. Dicho reciclaje es beneficioso no solo porque requiere menos eliminación de cenizas volantes (por ejemplo, en vertederos), sino porque a un producto de desecho se le ha dado una reutilización beneficiosa.

Se han realizado muchos intentos para producir materiales cementosos que consisten esencialmente en cenizas volantes (es decir, que no contienen, o contienen muy poco, cemento Portland). Sin embargo, la gran mayoría de estos materiales cementosos han sido inadecuados por diversas razones, incluida la falta de suficiente resistencia a la compresión, resistencia al ataque ácido o longevidad. Un material cementoso que tiene propiedades estructurales adecuadas, a pesar de no contener cemento Portland, se describe en el documento US 5,718,857. En este material cementoso (denominado "material agregado sólido"), un aluminosilicato que contiene material que no es de suciedad o de desecho se mezcla con óxido de hierro, un álcali, un silicato soluble en agua, agua y aditivos opcionales, se forma en una masa cohesiva y se cura. Se encontró que los artículos conformados resultantes (que se han utilizado como, por ejemplo, ladrillos de construcción, baldosas de techo, baldosas, bloques, tuberías, carreteras, alcantarillas, material de relleno de minas, material de concreto proyectado, taponado de presas de relaves, estabilizadores de terraplenes de carreteras, etc.) tienen una excelente resistencia a la compresión, durabilidad y resistencia a la degradación a lo largo del tiempo.

Sería ventajoso mejorar la eficiencia de la producción de tales artículos.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona un proceso para producir un artículo conformado. El proceso comprende: obtener un material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido y, antes de que el material de desecho se enfríe a temperatura ambiente, mezclar el material de desecho en una mezcla, donde la mezcla comprende el aluminosilicato, un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua; dar forma a la mezcla; y curar la mezcla conformada, mediante lo cual se produce el artículo conformado.

Los inventores han descubierto de manera sorprendente e inesperada que, si el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato utilizado para producir el artículo conformado no se deja enfriar a temperatura ambiente antes de la mezcla, a continuación, su reactividad aumenta considerablemente. Los inventores han descubierto que dicho aumento de la reactividad puede reducir significativamente (hasta en un 50 %) las cantidades de los otros componentes (es decir, el óxido metálico, el álcali y el silicato soluble en agua) que se requieren para formar artículos conformados que tengan propiedades físicas comparables a las obtenidas utilizando el proceso descrito en el documento US 5,718,857. Los inventores también han descubierto que la presente invención puede requerir tiempos de mezclado y curado más cortos (es decir, en comparación con el documento US 5,718,857), lo que puede ayudar a mejorar aún más la eficiencia de producción de los artículos conformados. Sin desear limitarse a la teoría, los inventores creen que se forma una corteza alrededor de las partículas de los materiales de desecho una vez que se han enfriado y, una vez que se ha formado dicha corteza, la reactividad de la partícula y los minerales de aluminosilicato contenidos en ella, disminuye significativamente.

En algunas realizaciones, el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido se transporta (por ejemplo, se transporta neumáticamente) directamente desde una fuente de producción del material de desecho. En algunas realizaciones, el calentamiento durante el transporte del material de desecho puede usarse para ralentizar la velocidad de enfriamiento del material de desecho durante el transporte. Por ejemplo, se puede usar un gas caliente para transportar neumáticamente el material de desecho (con el gas caliente opcionalmente utilizado posteriormente de manera beneficiosa en el proceso de la presente invención, por ejemplo, para calentar la mezcla conformada durante el curado).

Como se describirá con más detalle a continuación, los inventores también han descubierto que se pueden lograr varias sinergias si el proceso de la presente invención se realiza en estrecha proximidad (por ejemplo, en el sitio) a la fuente de producción del material de desecho. En efecto, la presente invención y la fuente de producción del material de desecho forman una relación de tipo simbiótico, donde la presente invención convierte los desechos de la fuente (que de otro modo tendrían que eliminarse) en un producto beneficioso.

Por lo tanto, el proceso de la presente invención idealmente se llevaría a cabo muy cerca de la fuente de producción del material de desecho. En tales realizaciones, al menos parte de cualquier calor requerido por el proceso puede ser proporcionado por la fuente de producción del material de desecho. Como se apreciaría, a menudo es necesario que las centrales eléctricas (y similares) usen grandes cantidades de agua de refrigeración para mantener una temperatura dentro de la planta. La presente invención puede ser capaz de utilizar beneficiosamente el calor de esa agua, lo que reduciría su temperatura y mejoraría beneficiosamente la eficiencia del proceso de la caldera de la planta para generar energía. La rentabilidad y las ventajas de dicha sinergia son evidentes de inmediato.

En algunas realizaciones, se puede obtener y mezclar material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido que tiene diferentes tamaños de partícula. El uso de dichos materiales de desecho particulados de diferente tamaño puede impartir propiedades beneficiosas al artículo conformado resultante, o requerir el uso de menos otros componentes. Por ejemplo, las cenizas volantes (partículas finas) y las cenizas de fondo (partículas más gruesas) se pueden mezclar para formar un material similar al concreto.

En algunas realizaciones, el agua para la mezcla se puede obtener de la fuente de producción del material de desecho. Por ejemplo, las centrales eléctricas producen una gran cantidad de salmuera durante el funcionamiento, que generalmente tendría que desecharse por separado de manera compatible con el medio ambiente (por ejemplo, en una presa de retención, donde la evaporación reduce su volumen). Sin embargo, en la presente invención, esta salmuera puede usarse de manera beneficiosa (es decir, además del material de desecho en partículas) para formar el artículo conformado, lo que aumenta aún más la sinergia descrita anteriormente entre la presente invención y una central eléctrica, o similares.

En algunas realizaciones, el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato puede incluir una fuente de un óxido metálico, álcali y/o silicato soluble en agua. En tales realizaciones, la cantidad de óxido metálico, álcali y/o silicato soluble en agua adicional requerida para la mezcla se reduciría, posiblemente incluso a cero.

En algunas realizaciones, la mezcla consiste solo en el material de desecho, el óxido metálico, el álcali, el silicato soluble en agua y agua. Alternativamente, en algunas realizaciones, también se pueden agregar a la mezcla aditivos adicionales tales como gravas de desecho de cantera adecuadamente clasificadas, arenas de desecho, pigmentos, bauxita de desecho, humos de sílice de desecho, finos de piedra caliza, finos de roca ígnea y volcánica y suelos calcinados. Por lo general, dichos aditivos se incluirían en la mezcla para producir un artículo conformado que tenga una textura, color, apariencia u otras características particularmente deseadas.

En algunas realizaciones, la mezcla puede comprender además relaves de lavado y el artículo conformado se proporciona en forma de pastillas. Los inventores han descubierto que dichas pastillas tienen un contenido de carbono relativamente alto y propiedades no diferentes a las del biochar, lo que los hace especialmente adecuados para mezclar con gránulos de fosfato o urea para su uso como fertilizantes.

Otros aspectos, características y ventajas de la presente invención se describirán a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describirá con más detalle a continuación con referencia a las siguientes figuras, donde:

La Figura 1 muestra un diagrama de flujo para la producción de un artículo conformado en forma de bloque según una realización de la presente invención; y

La Figura 2 muestra un plano de una central eléctrica que tiene un aparato utilizado según una realización de la presente invención ubicado en estrecha proximidad.

Descripción detallada

Como se señaló anteriormente, la presente invención proporciona un procedimiento para producir un artículo conformado. El procedimiento comprende:

obtener un material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido y, antes de que el material de desecho se enfríe a temperatura ambiente, mezclar el material de desecho en una mezcla, donde la mezcla comprende el aluminosilicato, un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua;

dar forma a la mezcla; y

curar la mezcla conformada, por lo que se produce el artículo conformado.

Un ejemplo de un aparato utilizado en el procedimiento para producir un artículo conformado comprende:

una entrada configurada para recibir un material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido aún caliente; un transportador configurado para transportar el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido desde una fuente de producción del material de desecho a la entrada antes de que el material de desecho se enfríe a temperatura ambiente; un mezclador para mezclar el material de desecho particulado aún caliente en una mezcla, donde la mezcla comprende el aluminosilicato, un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua;

un conformador para conformar la mezcla; y

un curador para curar la mezcla conformada para producir el artículo conformado.

La presente invención utiliza ventajosamente lo que de otro modo sería un material de desecho para producir un artículo conformado para su posible reutilización. Dadas las propiedades puzolánicas de los materiales de desecho particulados que contienen aluminosilicato, el artículo conformado a menudo se produciría para su uso en la industria de la construcción. En algunas realizaciones, por ejemplo, el artículo conformado puede producirse en forma de un ladrillo de construcción, un bloque de mampostería, una baldosa (por ejemplo, una baldosa de techo o una baldosa de piso), una pavimentadora, un panel, una tubería, una placa de yeso (por ejemplo, una placa resistente al fuego y/o resistente al agua), un producto de lámina y similares. En una realización particularmente preferida de la invención, la presente invención puede proporcionar artículos conformados en forma de ladrillos que cumplen con la norma australiana AS 1226-1984 para ladrillos de arcilla o AS2733-1984 y los códigos de mampostería AS3700, ISO9002 y ASTM C90 para bloques de mampostería de concreto. También se contemplan artículos conformados de menor tamaño, como materiales agregados (por ejemplo, para su uso en concreto o asfalto) o arenas (por ejemplo, arena frac, mortero o arenas finas). En otras realizaciones, el artículo conformado puede proporcionarse en forma de pastillas, gránulos o similares, tales como las pastillas de fertilizante descritas en esta invención. Los artículos conformados producidos por la presente invención también pueden encontrar aplicación en alcantarillas, como relleno de minas, material de concreto proyectado, taponado de presas de relaves, como estabilizadores de terraplenes de carreteras, etc.

En muchas realizaciones, el artículo conformado será capaz de una reutilización beneficiosa. Sin embargo, debe apreciarse que este no siempre es el caso. Por ejemplo, la presente invención podría usarse en cambio para producir artículos conformados que tengan una resistencia mínima, pero donde el material de desecho particulado esté lo suficientemente unido como para evitar que sea arrastrado por la acción del viento o lixiviado a través de la acción del agua después de su eliminación (por ejemplo, como vertedero). En tales formas, a pesar de que el material de desecho no se recicla de manera beneficiosa, su volumen se reduce en gran medida y hay muchas menos posibilidades de que se escape de su contención (es decir, dentro del artículo conformado).

Los inventores han encontrado que los artículos conformados producidos por los procedimientos de la presente invención tienen propiedades físicas comparables a las obtenidas utilizando el proceso descrito en el documento US 5,718,857. Específicamente, se ha encontrado que los artículos conformados producidos por los procedimientos de la presente invención tienen resistencias a la compresión y transversales más altas que las de los artículos comparables formados utilizando cemento Portland, así como una excelente durabilidad (pasando 40 ciclos de la prueba de resistencia a la sal sin deterioro de la superficie) y resistencia a los ácidos (siendo capaces de soportar la inmersión en ácido sulfúrico y clorhídrico durante más de seis meses sin ningún efecto perjudicial para el artículo). También se ha descubierto que los artículos conformados producidos mediante los procedimientos de la presente invención son mejores para incorporar contaminantes en su matriz (y retenerlos) que en el caso de los artículos que contienen cemento Portland, lo cual es importante porque algunos materiales de desecho pueden incluir metales pesados como cadmio, arsénico o cromo. Además, se ha encontrado que los artículos conformados producidos mediante los procedimientos de la presente invención tienen una clasificación térmica de entre 5 a 8 veces mayor que la de los artículos comparables formados utilizando cemento Portland que contiene concreto o arcilla.

La presente invención, sin embargo, proporciona un proceso significativamente mejorado para formar estos artículos conformados, en comparación con el proceso descrito en el documento US 5,718,857. Específicamente, la cantidad de los reactivos requeridos en la presente invención puede ser hasta un 50 % (más típicamente un 20-30 %) menor que la requerida por el proceso del documento US 5,718,857, con todos los beneficios de costos concomitantes. Además, la presente invención puede requerir tiempos de mezclado y curado más cortos, lo que significa que se pueden producir mayores cantidades de producto (es decir, más artículos conformados). De hecho, los inventores creen que debería ser posible hacer funcionar continuamente el aparato utilizado según el procedimiento de la presente invención junto con una central eléctrica (o similar) de una manera mediante la cual sustancialmente toda la ceniza volante producida por la central eléctrica se utiliza para formar artículos conformados antes de que pueda enfriarse a temperatura ambiente, con aquellos artículos conformados que a menudo requieren solo un período de tiempo relativamente corto para curarse antes de que puedan transportarse fuera del sitio.

El material de desecho utilizado en la presente invención incluye minerales de aluminosilicato, que son una clase de minerales que incluyen aluminio, silicio y oxígeno (más contracationes). Estos minerales de aluminosilicato contenidos en el material de desecho particulado son capaces de reaccionar con los otros componentes de la mezcla para producir los artículos conformados descritos en esta invención.

La fuente del material de desecho para su uso en la presente invención puede ser cualquier instalación que produzca un material de desecho particulado que contenga aluminosilicato. Ejemplos de tales instalaciones incluyen centrales eléctricas, como centrales eléctricas de carbón, acerías, hornos de fundición de metales no ferrosos, plantas de alúmina, incineradores y biogeneradores. Estas instalaciones producen grandes cantidades de material de desecho adecuado para su uso en la presente invención, que de otro modo requeriría una eliminación cuidadosa para cumplir con las regulaciones ambientales. Además, como reconocen los autores de la invención, la presente invención también se puede utilizar beneficiosamente para reducir los requisitos de energía o aumentar de otro modo la eficiencia de la instalación (por ejemplo, separando el calor del agua de la torre de enfriamiento o utilizando gases calientes que de otro modo tendrían que enfriarse) o utilizar otros productos de desecho (es decir, además del material de desecho en partículas) tales como salmuera producida. Los inventores reconocieron la importancia de esta relación de tipo simbiótico entre la presente invención y la fuente del material de desecho, tanto desde una perspectiva de reutilización de desechos beneficiosa, como para los aumentos adicionales de eficiencia que pueden obtenerse. Por ejemplo, la presente invención no solo requiere el material particulado de desecho producido por la central eléctrica, sino que algunos de los requisitos de energía de la presente invención pueden cumplirse mediante el calor residual u otros subproductos de la central eléctrica.

Por lo tanto, la presente invención se lleva a cabo idealmente muy cerca de la fuente de producción del material de desecho caliente (por ejemplo, una central eléctrica de carbón). Idealmente, el aparato estaría ubicado muy cerca de la fuente de producción del material de desecho, y preferiblemente en el mismo sitio que la fuente. El aparato puede, por ejemplo, estar ubicado en el mismo sitio que una central eléctrica, con solo unos pocos cientos de metros (hasta aproximadamente 1000 m, pero preferiblemente menos de aproximadamente 700 m) como máximo separando el aparato y la central eléctrica (y, en particular, la fuente del material de desecho particulado que contiene aluminosilicato caliente en la central eléctrica, por ejemplo, sus humos). Como se apreciaría, minimizar la distancia entre el aparato y la central eléctrica (sujeto, por supuesto, a otras restricciones de espacio en la central eléctrica) sería más eficiente y económico. A continuación, se describen algunas de las posibles sinergias entre la presente invención y la fuente del material de desecho.

Al menos parte del calor requerido por el proceso de la presente invención puede ser proporcionado por la fuente del material de desecho (por ejemplo, una central eléctrica). El aparato puede, por ejemplo, tener intercambiadores de calor que extraen el calor del agua de enfriamiento de la central eléctrica para calentar un componente del aparato. Por lo tanto, la central eléctrica no tiene que suministrar tanta energía (si la hay) a un sistema de refrigeración para enfriar esa agua.

El agua para mezclar con los otros componentes en la mezcla también se puede obtener de la central eléctrica (u otra fuente de producción del material de desecho). El aparato puede, por ejemplo, tener conductos a través de los cuales se puede obtener agua para el mezclador a partir de aguas residuales de la fuente de producción del material de desecho. Dichas aguas residuales a menudo son salmuera (que puede incluir otros contaminantes como metales pesados) y, de lo contrario, tendrían que eliminarse cuidadosamente, por ejemplo, en un estanque de evaporación. Como es de esperar, estos procedimientos de eliminación convencionales consumen mucha tierra y conllevan una serie de riesgos ambientales inherentes, especialmente si se acumula un lodo concentrado en metales pesados u otros contaminantes. Al reducir el volumen de este subproducto, la presente invención puede, por lo tanto, ser aún más atractiva comercialmente: no solo muchas de las materias primas se suministran esencialmente de forma gratuita, sino que su incorporación en un artículo conformado que puede reutilizarse de forma potencialmente beneficiosa reduce (y posiblemente incluso elimina) los productos de desecho producidos por la generación de energía (etc.).

Además, el gas utilizado para transportar el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido en el transportador neumático es típicamente un gas caliente, que puede ser objeto de un uso beneficioso adicional en la presente invención. El aparato puede, por ejemplo, comprender además un conducto que dirige el gas caliente desde la entrada al curador (o cualquier otra parte del aparato que podría beneficiarse de ser calentada). En algunas realizaciones, el gas puede ser un gas de combustión de la central eléctrica (etc.), en cuyo caso es probable que sea rico en dióxido de carbono. Los inventores han descubierto que los gases ricos en dióxido de carbono pueden ayudar a acelerar aún más la velocidad de curado de los artículos conformados.

Además, cuando la presente invención se realiza cerca de la central eléctrica (etc.), los costos relativos asociados con el transporte del material de desecho, y opcionalmente del agua, son más bajos de lo que sería el caso con los sistemas convencionales de eliminación/transporte. En los sistemas convencionales, por ejemplo, los desechos de cenizas volantes se transportan a su instalación de procesamiento a través de camiones, lo que requiere un flujo casi constante de camiones dentro y fuera de la central eléctrica.

Como el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato se produce mediante un proceso de combustión, está muy caliente cuando se forma, pero, debido a su tamaño de partícula relativamente pequeño, se enfría rápidamente. Como se describió anteriormente, los inventores han descubierto sorprendente e inesperadamente que, si no se permite que el material de desecho se enfríe a temperatura ambiente antes de mezclarlo con los otros componentes, a continuación, su reactividad aumenta considerablemente en comparación con el caso del proceso descrito en el documento US 5,718,857. Por lo tanto, transportar el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido directamente desde su fuente a la mezcla antes de que el material de desecho pueda enfriarse a temperatura ambiente es crítico para el rendimiento de la presente invención.

El tiempo que tarda el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido en enfriarse a temperatura ambiente depende de una serie de factores, que incluyen la temperatura ambiente, el volumen de material de desecho y el entorno donde se transporta. Estos factores se describirán con más detalle a continuación.

Se puede usar cualquier material de desecho particulado que contenga aluminosilicato recién producido en la presente invención. El material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido puede, por ejemplo, seleccionarse de uno o más de los siguientes: cenizas de centrales eléctricas; cenizas de centrales eléctricas alimentadas con carbón (incluyendo cenizas de centrales, cenizas volantes y cenizas de fondo); residuos de fábricas de acero; residuos de hornos de fundición de metales no ferrosos; lodo rojo de plantas de alúmina; cenizas de incineradores; y cenizas de fundiciones y calderas de biogeneración.

En algunas realizaciones, se pueden usar mezclas o combinaciones de materiales de desecho de diferentes fuentes en la presente invención. Por ejemplo, las mezclas de uno o más de escoria de Horno Básico de Oxígeno, escoria de horno de acero, residuos de polvo de un horno de acero, cenizas de un incinerador, escorias de horno de níquel, plata, plomo y zinc, finos de lodo rojo de canteras de roca dura y residuos de polvo de piedra caliza de canteras, por nombrar algunos, pueden mezclarse con cenizas volantes (por ejemplo) para hacer un artículo conformado de alta calidad que tenga buena resistencia a la compresión y baja absorción de agua.

El material de desecho particulado que contiene aluminosilicato utilizado en la presente invención puede tener cualquier tamaño de partícula apropiado, o intervalo de tamaños de partícula. En algunas realizaciones, puede ser ventajoso usar material de desecho que tenga un tamaño de partícula relativamente homogéneo (por ejemplo, cenizas volantes clasificadas), por ejemplo, si se requieren artículos conformados que tengan propiedades de tipo cerámico (el pequeño tamaño de partícula de las cenizas volantes permite que se forme un artículo conformado muy denso). De manera alternativa, puede ser ventajoso usar material de desecho que tenga un tamaño de partícula relativamente heterogéneo. Por ejemplo, los ladrillos de construcción que tienen características de resistencia apropiadas pero que son mucho más ligeros que los bloques de forma similar que contienen cemento Portland, por ejemplo, se pueden formar utilizando una mezcla de cenizas volantes y cenizas de fondo de una central eléctrica de carbón, con las partículas de cenizas de fondo de mayor tamaño que proporcionan una función de tipo agregado en la mezcla. Por lo tanto, en la presente invención, se puede obtener y mezclar material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido que tiene diferentes tamaños de partícula. En tales realizaciones, la entrada del aparato puede configurarse para recibir material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido que tiene diferentes tamaños de partícula.

Se puede incluir en la mezcla una cantidad de hasta aproximadamente el 95 % en peso del material de desecho particulado que contiene aluminosilicato, proporcionando así la posibilidad de eliminar y utilizar cantidades sustanciales de un material de desecho que de otro modo habría requerido una eliminación cuidadosa (y probablemente a un costo para el productor).

En la presente invención, el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato debe haberse producido recientemente y debe mezclarse con los otros componentes mientras aún está caliente o todavía caliente (es decir, antes de que el material de desecho se enfríe a temperatura ambiente). Por lo tanto, el material de desecho debe transportarse desde su fuente de producción hasta la mezcla (es decir, la entrada del aparato) lo más rápido posible. En algunas realizaciones, el material de desecho se transporta directamente desde su fuente de producción a la mezcla, pero este no siempre es el caso (como se describe a continuación).

Cualquier procedimiento mediante el cual el material de desecho pueda transportarse rápidamente y sin una pérdida sustancial de temperatura puede usarse en la presente invención. Idealmente, el material de desecho puede transportarse directamente desde su fuente de producción hasta la entrada del aparato, por ejemplo, a través de un transportador neumático. Los transportadores neumáticos se utilizan en la técnica para transportar materiales particulados arrastrándolos dentro de un flujo de gas relativamente fuerte a través del transportador. En algunas realizaciones, se puede usar un gas caliente para transportar neumáticamente el material de desecho, el calor del gas ralentiza efectivamente la velocidad de enfriamiento del material de desecho durante su transporte. Como se describe en esta invención, el calor del gas caliente también se puede utilizar de manera beneficiosa en la invención, por ejemplo, para calentar la mezcla conformada durante el curado. La fuente del gas caliente puede, por ejemplo, ser un gas de combustión generado durante la producción del material de desecho particulado.

En algunas centrales eléctricas, las cenizas volantes se almacenan temporalmente en una “cámara de estallido” después de su producción. Los gases de combustión, donde se arrastran las cenizas volantes, se alimentan a una cámara y se almacenan hasta que la presión en la cámara alcanza un valor predeterminado, con lo cual una válvula de alivio "estalla" y el gas de combustión/cenizas volantes a presión se dirige a un conducto. La presión con la que la mezcla de gases se dirige hacia el conducto es típicamente suficiente para llevar la mezcla de gases a su destino final que, en implementaciones de ejemplo, será la entrada del aparato.

A pesar de la preferencia de que el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato se transfiera directamente desde su fuente de producción al aparato, el material de desecho producido puede, en algunas realizaciones, almacenarse durante un breve período de tiempo, siempre que el material de desecho no se enfríe a temperatura ambiente durante dicho almacenamiento. Por ejemplo, silos de almacenamiento pueden proporcionarse con el aparato, con el material de desecho producido que se dirige a los silos desde su fuente para su almacenamiento temporal, con el material de desecho aún caliente que se recoge según sea necesario para su transferencia a la entrada del aparato. El flujo continuo de gases calientes frescos y material de desecho hacia los silos actuaría para mantener el material de desecho caliente, y los silos pueden aislarse y/o calentarse cuando sea necesario.

Tales silos de almacenamiento pueden ser ventajosos porque pueden proporcionar un amortiguador de material de desecho para su uso con mezcla por lotes, en lugar de un lote que posiblemente tenga que esperar hasta que se haya entregado la cantidad requerida de material de desecho (y la entrega de material de desecho fresco tenga que mantenerse hasta el momento en que el mezclador esté libre nuevamente).

La temperatura a la que se suministra el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato a la mezcla en la presente invención dependerá de una serie de factores, principalmente la naturaleza del material de desecho, la distancia que debe transportarse y el entorno donde se transporta. Idealmente, el material de desecho se suministrará lo más caliente posible, pero, en realidad, se producirá cierta pérdida de calor durante su transporte. Algunos materiales de desecho pueden ser más tolerantes al enfriamiento que otros (por ejemplo, la corteza que los inventores creen que se forma al enfriarse y que disminuye la reactividad de las partículas puede ser más lenta de formar para algunos materiales de desecho). La velocidad de enfriamiento y la temperatura útil mínima podrían ser determinadas con relativa facilidad por un experto en la materia según las enseñanzas contenidas en esta invención y los ensayos de rutina.

En algunas realizaciones, el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido obtenido está por encima de una temperatura de aproximadamente 25 °C, preferentemente por encima de una temperatura de aproximadamente 30 °C, más preferentemente por encima de una temperatura de aproximadamente 35 °C, más preferentemente por encima de una temperatura de aproximadamente 40 °C, más preferentemente por encima de una temperatura de aproximadamente 45 °C, e incluso más preferentemente por encima de una temperatura de aproximadamente 50 °C, cuando se mezcla en la mezcla.

En la presente invención, el material de desecho en partículas aún caliente, el óxido metálico, el álcali, el silicato soluble en agua y el agua se mezclan en un mezclador. Se puede usar cualquier mezclador adecuado para este propósito, teniendo en cuenta la naturaleza de los componentes (por ejemplo, su fluidez, corrosividad, temperatura, etc.) y la velocidad relativamente alta a la que se suministraría el material de desecho (y, por lo tanto, otros componentes de la mezcla).

Los mezcladores que los inventores esperan que sean adecuados para su uso en la presente invención tendrían una capacidad de hasta aproximadamente 10.000 litros. Dichos mezcladores están disponibles comercialmente y generalmente son fabricados para aplicaciones específicas por empresas como Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co KG, por ejemplo. Los inventores prevén que un mezclador capaz de mezclar hasta 10 toneladas continuamente o en mezclas discontinuas continuamente cada 1 a 3 minutos sería adecuado para su uso en realizaciones comerciales de la presente invención.

La mezcla producida por la presente invención también incluye al menos un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua. Dado un material de desecho que contiene aluminosilicato particular, el experto en la materia podría determinar fácilmente las cantidades apropiadas de cada uno de estos componentes para producir un artículo conformado de una resistencia a la compresión requerida y que tenga otras características. Cada uno de estos componentes se describirá a continuación.

El óxido metálico está presente en la mezcla (los inventores creen) para reaccionar con los minerales de aluminosilicato en el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido, de modo que se forma una estructura cristalina de metal-aluminosilicato, que imparte una resistencia relativamente alta al artículo conformado resultante. La cantidad de óxido metálico requerida en una mezcla específica variará dependiendo de factores tales como la naturaleza del material de desecho y las propiedades deseadas de los artículos conformados resultantes, y puede ser determinada por un experto en la materia según las enseñanzas contenidas en esta invención y los ensayos de rutina. La proporción de óxido metálico en la mezcla puede, por ejemplo, estar entre aproximadamente 1 y 20%en peso de la mezcla total. La cantidad de óxido metálico utilizada puede ser tan baja como aproximadamente el 1 % en peso con respecto al material que contiene aluminosilicato. A niveles de hasta aproximadamente el 7 %, la resistencia a la compresión del artículo conformado aumenta, pero por encima de ese nivel la resistencia a la compresión permanece sustancialmente constante. Los inventores han descubierto que una reducción de aproximadamente el 20 % de óxido metálico en comparación con la del documento US 5,718,857 se puede lograr en la presente invención, sin pérdida de propiedades beneficiosas.

Se puede usar cualquier óxido metálico, prefiriéndose el óxido de hierro. En algunas realizaciones, se pueden lograr ventajas al incluir dos o más óxidos metálicos en la mezcla. En algunas realizaciones, una cantidad de óxido metálico puede estar presente en otro componente de la mezcla, y no es necesario añadir por separado tanto (o incluso más) óxido metálico. Por ejemplo, el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato puede comprender un material tal como un polvo de combustión, que puede tener un alto contenido de óxido de hierro. De manera alternativa (o adicional), el agua obtenida de la central eléctrica (etc.) puede contener una cantidad de un óxido metálico.

El álcali está presente en la mezcla (los inventores creen) para reaccionar con restos químicos en la superficie de las partículas que contienen aluminosilicato recién producidas para facilitar las reacciones en las mismas, de modo que se forme una estructura cristalina de metal-aluminosilicato, que imparta una resistencia relativamente alta al artículo conformado resultante. La cantidad de álcali requerida en una mezcla específica variará dependiendo de factores tales como los descritos anteriormente, y puede ser determinada por un experto en la materia según las enseñanzas contenidas en esta invención y los ensayos de rutina. La proporción de álcali en la mezcla puede, por ejemplo, estar entre aproximadamente 0,25 y 3 % en peso del material de desecho. Los inventores han descubierto que una reducción de aproximadamente el 20 % de álcali en comparación con la del documento US 5,718,857 se puede lograr en la presente invención, sin pérdida de propiedades beneficiosas.

Se puede usar cualquier álcali, prefiriéndose álcalis fuertes tales como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. En algunas realizaciones, se pueden lograr ventajas al incluir dos o más álcalis en la mezcla. En algunas realizaciones, puede no ser necesario añadir por separado un álcali a la mezcla (o se requiere una cantidad menor del álcali) porque uno de los otros componentes en la mezcla es alcalino. Por ejemplo, muchas aguas de salmuera (por ejemplo, del agua de purga de centrales eléctricas y calderas) son de naturaleza alcalina y su uso como agua en la mezcla niega (o reduce) la necesidad de una adición de álcali por separado.

El silicato soluble en agua está presente en la mezcla (los inventores creen) para dar al artículo conformado una resistencia verde adecuada y para contribuir a las reacciones químicas que dan como resultado el endurecimiento del artículo conformado. El silicato soluble en agua también ayuda a impartir altos niveles de resistencia al ataque de sal y ácido al artículo conformado resultante. La proporción de silicato soluble en agua en la mezcla está entre aproximadamente el 1 y el 3 % en peso de la mezcla total. Se puede usar cualquier silicato soluble en agua, prefiriéndose el silicato de sodio. En algunas realizaciones, se pueden lograr ventajas al incluir dos o más silicatos solubles en agua en la mezcla. Los inventores han descubierto que una reducción de aproximadamente el 20 % del silicato soluble en agua en comparación con la del documento US 5,718,857 se puede lograr en la presente invención, sin pérdida de propiedades beneficiosas.

Hasta cierto punto, la cantidad de agua incorporada en la mezcla dependerá de la manera en que se forme el artículo conformado. Una cantidad de agua equivalente a entre aproximadamente el 1 y el 10 % en peso del material que contiene aluminosilicato generalmente será suficiente para formar la mayoría de los artículos conformados. Como la mayoría de la mezcla (es decir, el material de desecho particulado) se proporciona en forma seca, la mezcla siempre requerirá la adición de cantidades significativas de agua (los componentes utilizados en el documento US 5,718,857 a menudo se proporcionaron como una suspensión, lo que significa que no se requirió agua adicional). Como se apreciaría, esto es especialmente ventajoso cuando el agua también es un subproducto de la instalación que produjo las partículas de desecho.

En algunas realizaciones, el orden de adición de los componentes en la mezcla puede afectar a la naturaleza del artículo conformado resultante. Ensayos y experimentos de rutina, basados en las enseñanzas contenidas en esta invención, podrán determinar si este es el caso para una composición/artículo con forma particular y, de ser así, la metodología más adecuada.

Una vez mezclada adecuadamente, la mezcla se convierte en una forma que, una vez curada, tendrá la forma del artículo conformado. Puede usarse cualquier procedimiento o aparato adecuado para dar forma a la mezcla. En algunas realizaciones, por ejemplo, la conformación de la mezcla puede comprender compactación, moldeo, extrusión o conformado deslizante de la mezcla (es decir, el conformador en el aparato está configurado para compactar, moldear, extruir o conformar deslizantemente la mezcla). El procedimiento elegido estará determinado en gran medida por la composición de la mezcla y la naturaleza del artículo conformado terminado.

Una vez conformada adecuadamente, la mezcla conformada se cura para producir el artículo conformado. Curar la mezcla conformada puede implicar calentar la mezcla conformada a una temperatura y durante un tiempo eficaces para producir el artículo conformado. Típicamente, el curado comprende calentar la mezcla conformada a una temperatura (por ejemplo, de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 60 °C) y durante un tiempo (hasta aproximadamente 7 días, a temperaturas relativamente bajas) eficaz para producir el artículo conformado. Sin embargo, se ha encontrado que es posible acelerar sustancialmente el tiempo de curado aumentando la temperatura de curado, por ejemplo, curando a 100 °C en un entorno confinado. Como se señaló anteriormente, la presencia de dióxido de carbono durante el curado (por ejemplo, del gas de combustión) también puede ayudar a acelerar el proceso.

Sin embargo, en algunas realizaciones, puede no ser necesario calentar la mezcla conformada, y pueden curar a temperatura ambiente (aunque durante un tiempo más largo). De hecho, como los procesos químicos que dan como resultado la formación de los artículos conformados son exotérmicos, el calor generado por la mezcla durante el curado podría, en algunas realizaciones, ser suficiente. La resistencia de los artículos moldeados continuará aumentando con el tiempo, y el pH no debe caer (como sucede con el cemento Portland, que limita la esperanza de vida de los productos que contienen cemento Portland). Como se apreciaría, si no se requiere calentamiento para formar los artículos conformados de la invención, a continuación, esto se comparará favorablemente con los requisitos de energía relativamente altos requeridos para formar ladrillos y baldosas de arcilla convencionales. Dichos requisitos de energía relativamente bajos de la invención pueden contribuir al coste de producción relativamente bajo de estos artículos conformados.

El curador en el aparato puede configurarse para calentar la mezcla conformada a una temperatura y durante un tiempo efectivos para producir el artículo conformado. Como se señaló anteriormente, el aparato puede incluir conductos que dirigen el gas calentado (por ejemplo, desde el transportador neumático) desde la entrada al curador.

En algunas realizaciones, la mezcla (y, por lo tanto, el artículo conformado) puede consistir solo en el material de desecho, el óxido metálico, el álcali, el silicato soluble en agua y el agua. De manera ventajosa, los artículos conformados de la presente invención no necesitan contener ningún cemento Portland y, por lo tanto, evitan algunos de los problemas asociados con los concretos que contienen cemento Portland (por ejemplo, una susceptibilidad al ataque de ácido y sal, etc.).

Como se describió anteriormente, sin embargo, en algunas realizaciones, también se pueden agregar aditivos adicionales tales como grava, arena, pigmentos y suelos calcinados adecuadamente clasificados a la mezcla. Por lo general, dichos aditivos se incluirán para producir artículos conformados que tengan una textura, color, apariencia u otra característica particularmente deseada. Estos aditivos se pueden añadir al mezclador al mismo tiempo que el material de desecho, etc., o en un momento diferente, dependiendo de la naturaleza del artículo conformado final. Está dentro de la capacidad de un experto en la materia determinar si un aditivo adicional puede ser necesario o deseable y, de ser así, en qué etapa del proceso debe añadirse.

En algunas realizaciones, se pueden añadir materiales agregados o similares a agregados (por ejemplo, artículos conformados que tienen un tamaño similar al de un agregado y producidos en una aplicación anterior de la presente invención) a la mezcla, adoptando el artículo conformado producido resultante la forma de un artículo similar al concreto.

En algunas realizaciones, la mezcla puede comprender además relaves de lavado, que son ricos en materiales carbonosos y, por lo tanto, tienen potencial para su uso como fertilizantes, acondicionadores del suelo o similares, y especialmente si se combinan con una fuente de nitrógeno (por ejemplo, urea) o fósforo (por ejemplo, superfosfato). Tales usos para relaves de lavado no se han realizado previamente debido a la dificultad de proporcionar relaves de lavado en una forma que sea capaz de distribuirse fácilmente en aplicaciones agrícolas. Los inventores han descubierto que los relaves de lavado (hasta el 50 % en peso) se pueden incorporar en la mezcla de la presente invención, y que los artículos conformados en forma de pastillas se pueden producir con un contenido de humedad que permite que las pastillas sean fluibles (los gránulos de superfosfato y urea tienden a absorber la humedad rápidamente y formar grumos, especialmente en el almacenamiento en presencia de partículas relativamente húmedas como granos).

Dichas pastillas tienen un contenido de carbono relativamente alto y propiedades no muy diferentes a las del biochar, lo que las hace especialmente adecuadas para mezclar con gránulos de fosfato o urea para su uso como fertilizantes. Las pastillas pueden tener un tamaño similar al de un grano de semilla, de modo que podrían almacenarse y sembrarse con semillas, lo que proporcionaría una serie de ventajas en el cultivo de siembras.

Artículos conformados producidos según la presente invención pueden tener numerosas propiedades ventajosas. Por ejemplo, se ha encontrado que los artículos conformados de la presente invención tienen una resistencia estructural (tanto de compresión como transversal), durabilidad, peso y resistencia al ataque de sal y ácido comparables (si no superiores) a la de los artículos conformados comparables formados a partir de materiales convencionales. Los artículos conformados de la presente invención también tienen una clasificación de fuego mejorada y pueden tener mejores cualidades acústicas y clasificaciones térmicas.

Además, debido a las sinergias descritas anteriormente, y debido a que la presente invención se lleva a cabo típicamente cerca de la fuente del material de desecho, es posible producir artículos conformados según la presente invención utilizando una fracción de la energía requerida para producir ladrillos, tejas, bloques de construcción, etc. utilizando medios convencionales. Para tomar solo un ejemplo, los inventores han encontrado que la energía requerida para formar bloques de construcción según la presente invención es tan baja como el 1,5 % de la energía requerida para formar bloques de concreto convencionales. También se observa que la producción de artículos conformados según la presente invención no da como resultado la generación de dióxido de carbono, lo que ciertamente no es el caso para la producción de materiales que contienen cemento Portland.

Además, dado que el coste de las cenizas volantes y materiales similares es prácticamente nulo y el coste de otros ingredientes en la mezcla es relativamente bajo (e incluso menor que en el caso anterior debido a la reactividad mejorada del material de desecho), se apreciará que el coste de producción de los artículos conformados de la invención también será relativamente bajo. Los presentes inventores han descubierto que el coste de producción de artículos conformados según la presente invención puede ser hasta un 75 % menor que el de los artículos producidos mediante técnicas convencionales.

Ahora se describirán realizaciones específicas de la presente invención a modo de ejemplos solamente. Con referencia en primer lugar a la Figura 1, se muestra un diagrama de flujo para la producción de un artículo conformado en forma de bloque según una realización de la presente invención. Los bloques resultantes 10 producidos por el proceso incluyen un material agregado formado a partir de cenizas volantes en un proceso preliminar 12 según una primera realización de la presente invención y una matriz cementosa (es decir, que incorpora el agregado) formada a partir de cenizas volantes en un proceso secundario 14 según una segunda realización de la presente invención.

En el proceso preliminar 12, la ceniza volante caliente 16 se obtiene de una central eléctrica y se mezcla con una cantidad apropiada de un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua 18 en el mezclador 20. Una vez mezclada adecuadamente, la mezcla se transfiere de un granulador 22, donde se reproducen los artículos conformados en forma de pastillas. A continuación, las pastillas se transfieren a un curador 24, donde se curan, y las pastillas curadas se tamizan en un filtrador 26 para garantizar que tengan un tamaño de partícula sustancialmente homogéneo. Las pastillas así formadas son de un tamaño apropiado para usar un material agregado en un bloque de construcción. Sin embargo, las pastillas son significativamente más ligeras que los agregados más tradicionales (por ejemplo, guijarros o metal azul).

En el proceso posterior 14, se obtienen más cenizas volantes frescas y calientes 28 de la central eléctrica y se mezclan con una cantidad adecuada de un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua 18 en el mezclador 30. Las pastillas curadas formadas en el proceso preliminar 12 también se añaden al mezclador 30, donde abultan la mezcla y proporcionan las propiedades y características de un material agregado típico. Una vez mezclada adecuadamente, la mezcla se transfiere a una planta de formación de bloques 32, donde se producen artículos conformados en forma de bloques a partir de la mezcla fluida. A continuación, los bloques se transfieren a un curador 34, donde se curan. Una vez curados, los bloques 10 se empaquetan 36 y se envían 38 a su destino previsto (por ejemplo, un sitio de construcción, no se muestra). Se ha descubierto que los bloques 10 producidos según esta realización son significativamente más ligeros que los bloques comparables producidos utilizando cemento Portland y componentes más tradicionales, pero tienen una resistencia a la compresión de hasta aproximadamente 25 MPa.

Los inventores han descubierto que se pueden seguir procesos similares para producir ladrillos o adoquines que tengan resistencias a la compresión de hasta 50-100 MPa.

Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra un plano de una central eléctrica que tiene un aparato utilizado según el procedimiento de realizaciones de la presente invención ubicado en estrecha proximidad. En la Figura 2, el aparato se muestra en forma de aparato 100 que se encuentra en el mismo sitio que la central eléctrica. El silo de cenizas de rechazo de la central eléctrica se muestra en 102, y es aquí donde el gas de combustión caliente y las cenizas volantes arrastradas se transfieren inmediatamente después de producirse. La ceniza volante caliente en el silo de cenizas de rechazo 102 se transporta inmediatamente al aparato 100 a través de un transportador neumático representado como la línea 104, a una distancia de aproximadamente 400 m. Las torres de enfriamiento 106, 106 se muestran para dar una idea de la escala del plan.

Ejemplos

Experimentos comparativos

Con fines comparativos y para ilustrar algunas de las propiedades ventajosas de la presente invención, los inventores han llevado a cabo una serie de experimentos. En el primero de estos experimentos, se obtuvo una corrida de cenizas volantes de estación de una central eléctrica y se mezcló con óxido de hierro, hidróxido de sodio, silicato de sodio y agua en las proporciones mostradas en la Tabla 1 a continuación. En una primera serie de experimentos, se utilizó el proceso descrito en el documento US 5,718,857, donde la ceniza volante mezclada con los otros componentes se dejó enfriar a temperatura ambiente antes de mezclar. En la segunda serie de experimentos, que estaban según una realización de la presente invención y están marcados con asteriscos en la Tabla 1, no se permitió que la ceniza volante se enfriara a temperatura ambiente, sino que se mezcló inmediatamente con los otros componentes.

Como se puede observar, las cantidades de óxido de hierro, hidróxido de sodio y silicato de sodio requeridas en los ejemplos según la presente invención son mucho menores que las requeridas para los ejemplos que incluyen la misma ceniza volante, pero que se habían enfriado antes de la mezcla. Las resistencias a la compresión de los artículos conformados resultantes también son significativamente mayores para los ejemplos según la presente invención. Además, los inventores también observaron que los artículos conformados producidos en los ejemplos según la presente invención no exhibieron ninguna contracción o agrietamiento, y permanecieron dimensionalmente estables durante el curado, lo que no fue el caso para algunos de los otros artículos conformados (que exhibieron algún agrietamiento superficial menor).

Los Ejemplos 1 y 2 demuestran que el proceso descrito en el documento US 5,718,857 no siempre produciría productos que tuvieran propiedades consistentes, siendo el tiempo de curado dependiente de factores tales como el contenido de agua de los componentes. La presente invención, sin embargo, puede permitir un control más preciso sobre dichos factores, lo que resulta en la producción de artículos conformados que tienen propiedades más consistentes. Ejemplo Porcentaje en peso en relación con la materia prima

Tabla 1 - Composición y propiedades de artículos conformados producidos usando cenizas volantes enfriadas o cenizas volantes calientes (es decir, según una realización de la presente invención), estando marcadas estas últimas con un asterisco.

Varios materiales de desecho particulados

Otros artículos conformados según realizaciones de la presente invención se prepararon utilizando diferentes tipos de material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido. Las composiciones utilizadas para formar estos artículos conformados y sus resistencias a la compresión resultantes se muestran en la Tabla 2, a continuación. El material de desecho particulado de lodo rojo de los Ejemplos 13 y 14 incluye una proporción significativa de óxido de hierro, por lo tanto, no fue necesario añadir óxido de hierro adicional a la mezcla en esas muestras. De manera similar, los finos de mineral de hierro son altamente alcalinos, por lo que no fue necesario añadir óxido de hierro o álcali (hidróxido de sodio) adicional a la mezcla en esas muestras.

Como se apreciará, las resistencias a la compresión de los artículos conformados producidos según las realizaciones de la presente invención se comparan muy favorablemente con las de los bloques de construcción tradicionales.

Tabla 2 - Composición y propiedades de los artículos conformados producidos utilizando diversos materiales de

Pastillas de fertilizante

Otros artículos conformados producidos según las realizaciones de la presente invención se prepararon utilizando otros tipos de material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido, así como una fuente de material carbonoso (relaves de lavado en el Ejemplo 18 y lignito en el Ejemplo 19). Los artículos moldeados se proporcionaron en forma de un producto en forma de semilla, que se descompone lentamente durante 12 meses para liberar el material carbonoso. El producto en forma de semilla no era en absoluto pegajoso y fluía bien, incluso cuando se almacenaba en un ambiente húmedo y en contacto íntimo con el grano. Había cantidades suficientes de óxido de hierro en los materiales de desecho utilizados para producir estos artículos conformados, señalando que la resistencia a la compresión no es un parámetro particularmente importante para las pastillas de fertilizantes.

Tabla 3 - Composición y propiedades de artículos conformados producidos utilizando diversos materiales de

Se apreciará que la presente invención proporciona una serie de resultados y ventajas nuevos y útiles sobre los procesos existentes. Por ejemplo, las realizaciones específicas de la presente invención pueden proporcionar una o más de las siguientes ventajas:

• reciclaje beneficioso de uno o más productos de desecho;

• se pueden producir artículos conformados que tienen propiedades comparables o mejores que los artículos que contienen cemento Portland;

• se requieren menos reactivos que en el caso de los procesos existentes; y

• ya que los reactivos se pueden suministrar en forma seca, se requiere agua, que se puede obtener a partir de una fuente de agua residual asociada con la fuente del material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido (por ejemplo, salmuera de una central eléctrica).

También se entenderá que, si bien la descripción anterior se refiere a secuencias específicas de etapas de proceso, piezas de aparato y equipo y su configuración para realizar dichos procesos en relación con composiciones de gas particulares, presiones y temperaturas de funcionamiento, etc., dicho detalle se proporciona solo con fines ilustrativos y no pretende limitar el alcance de la presente invención, que se define por las reivindicaciones.

En las reivindicaciones que siguen y en la descripción anterior de la invención, excepto cuando el contexto requiera lo contrario debido a un lenguaje expreso o implicación necesaria, la palabra "comprender" o variaciones tales como "comprende" o "comprendiendo" se usa en un sentido inclusivo, es decir, para especificar la presencia de las características indicadas, pero no para excluir la presencia o adición de características adicionales en diversas realizaciones de la invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para producir un artículo conformado, comprendiendo el proceso:

obtener un material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido y, antes de que dicho material de desecho se enfríe a temperatura ambiente, mezclar dicho material de desecho en una mezcla, donde la mezcla comprende dicho material de desecho particulado que contiene aluminosilicato, un óxido metálico, un álcali, un silicato soluble en agua y agua;

dar forma a la mezcla; y

curar la mezcla conformada mediante la cual se produce el artículo conformado.

2. Un proceso según la reivindicación 1, donde el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido se transporta neumáticamente directamente desde una fuente de producción del material de desecho.

3. Un proceso según la reivindicación 2, donde se usa un gas caliente para transportar neumáticamente el material de desecho.

4. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido está por encima de una temperatura de aproximadamente 25 °C cuando se mezcla con la mezcla.

5. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una fuente de producción del material de desecho es una central eléctrica de carbón, una fábrica de acero, una fundición de metales no ferrosos, una planta de alúmina, un incinerador o un biogenerador.

6. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el proceso se lleva a cabo muy cerca de una fuente de producción del material de desecho.

7. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido se selecciona de uno o más de los siguientes: cenizas de centrales eléctricas; cenizas de centrales eléctricas alimentadas con carbón, que incluyen cenizas de centrales, cenizas volantes y cenizas de fondo; residuos de fábricas de acero; residuos de hornos de fundición de metales no ferrosos; lodo rojo de plantas de alúmina; cenizas de incineradores; y cenizas de fundiciones y calderas de biogeneración.

8. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde se obtiene y mezcla material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido que tiene diferentes tamaños de partícula.

9. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el óxido metálico es óxido de hierro.

10. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el álcali es hidróxido de sodio o hidróxido de potasio.

11. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el silicato soluble en agua es silicato de sodio.

12. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material de desecho particulado que contiene aluminosilicato recién producido

también proporciona una fuente de uno o más de óxido metálico, álcali y silicato soluble en agua.

13. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua se obtiene de una fuente de producción del material de desecho.

14. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la mezcla comprende además relaves de lavado y el artículo conformado se proporciona en forma de pastillas.