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WO1997011041A1 - Procedimiento para la obtencion de bloques ceramicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del proceso bayer - Google Patents

Procedimiento para la obtencion de bloques ceramicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del proceso bayer Download PDF

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WO1997011041A1
WO1997011041A1 PCT/ES1996/000148 ES9600148W WO9711041A1 WO 1997011041 A1 WO1997011041 A1 WO 1997011041A1 ES 9600148 W ES9600148 W ES 9600148W WO 9711041 A1 WO9711041 A1 WO 9711041A1
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red
blocks
clays
accumulator
bayer process
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PCT/ES1996/000148
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English (en)
French (fr)
Inventor
Francisco Guitian Rivera
Rogelio Conde-Pumpido Touron
Salvador De Aza Pendas
José Serafín MOYA CORRAL
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Universidade de Santiago de Compostela
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Universidade de Santiago de Compostela
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
    • C04B33/1321—Waste slurries, e.g. harbour sludge, industrial muds
    • C04B33/1322—Red mud
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Definitions

  • the process object of the invention allows obtaining materials of this type, fulfilling two fundamental objectives a) eliminate red muds as such, which represent an environmental threat and give them an industrial application, and b) replace raw materials of considerable value, applicable to other manufacturing This procedure can be divided into three stages
  • the chamoted and granulated material is mixed with a small percentage of plasticizer, which can be clay, uncalcined red mud, or any other for industrial use, and is formed into blocks by pressing, extrusion or any other procedure. you must add a sufficient amount of water to provide it with the required plasticity 3 -
  • the shaped blocks are dried and thermally processed at temperatures between 900 ° C and 1300 ° C
  • the red mud from the Al ⁇ mina Aluminio SA factory (San Ciprián, Lugo), with 5% humidity, is granulated in a range of grain sizes between 0 and 2 mm
  • the dry material at 120 ° C is calcined in a oven at 1 100 ° C for one hour, to obtain chamotte
  • the granulated chamotte is mixed with 10% of its weight of wet raw red mud, until a homogeneous mass is obtained. This mass is pressed at 550 kg / cm 2 in a 200x100x50 mm steel matrix, and then unmold The blocks obtained are dried and calcined at 1,100 ° C for four hours. Materials are thus obtained with the characteristics indicated in Table 4.
  • Red muds with 5% humidity are extruded in churros of 2 mm in diameter, which are dried at 120 ° C and calcined at 1050 ° C, for one hour.
  • the material obtained is broken by crushing to sizes smaller than 2 mm. diameter
  • the granulate obtained is mixed with 10-15% of wet plastic clay.
  • the mixture is extruded in plates of 20x100 mm of variable section and length, using a laboratory vacuum extruder
  • the plates obtained are dried at 120 ° C, and are calcine at 1,100 ° C for four hours.
  • the pieces present the properties reflected in Table 5 Table 5.- Characteristics of the plates.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Dispersion Chemistry (AREA)
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Abstract

Pracedimiento para la obtención de bloques cerámicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del Proceso Bayer, por chamotado y granulado de dichos barros y posterior conformado de los bloques y cocción a alta temperatura. Permite la obtencíon de bloques densos, de alta resistencia mecánica e inertes químicamente, cuya capacidad calorífica los hace adecuados para su uso como acumuladores de calor, particularmente en acumuladores eléctricos de tarifa nocturna. Las ventajas principales de este procedimiento son la reutilización de un residuo altamente contaminante (barros rojos del Proceso Bayer) para la obtencíon de acumuladores de características térmicas similares a las de los materiales existentes en el mercado.

Description

TITULO
Procedimiento para la obtención de bloques cerámicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del Proceso Bayer.
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la obtención de bloques cerámicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del Proceso Bayer.
Como es sabido, en el Proceso Bayer para la obtención de alúminas a partir de bauxitas, estos minerales se atacan con una disolución concentrada de NaOH a alta temperatura y presión Los materiales insolubles de la bauxita y los hidróxidos metálicos, particularmente el hidróxido de hierro se desechan formando los barros rojos, cuya composición aproximada se presenta en las Tablas 1 y 2.
Estos residuos, que se producen por millones de toneladas anualmente, son altamente contaminantes del medio ambiente, por lo que es deseable su aprovechamiento en posteriores procesos industriales.
Tabla 1.- Composición mineralógica de los barros rojos.
Figure imgf000003_0001
Por otro lado, en la fabricación de bloques acumuladores de calor se utilizan en la actualidad distintas materias primas, de las cuales las más importantes son las arcillas ricas en óxidos de hierro, los óxidos de hierro prerreducidos y las magnesitas.
Tabla 2.- Análisis químico de los barros rojos.
Figure imgf000003_0002
Las propiedades de dichos bloques acumuladores están determinadas por sus materias primas y por su procedimiento de fabricación. (Tabla 3). En general se busca una alta capacidad calorífica, una buena resistencia al choque térmico, una alta densidad y un precio razonable
Tabla 3.- Propiedades de bloques acumuladores del mercado.
Figure imgf000004_0001
El procedimiento objeto de la invención permite obtener materiales de este tipo, cumpliendo dos objetivos fundamentales a) eliminar los barros rojos como tales, que representan una amenaza ambiental y darles una aplicación industrial, y b) sustituir materias primas de valor considerable, aplicables a otras fabricaciones Dicho procedimiento puede dividirse en tres etapas
1 ,- Los barros rojos, con baja humedad residual se extrusionan o peletizan para obtener un granulado con distribución de tamaños adecuada, se secan, y se precalcinan a alta temperatura (900 °C - 1200 °C) Esta calcinación produce en el seno del material las transformaciones químicas y estructurales necesarias para dotar a la chamota obtenida de estabilidad química y mecánica Tras la transformación, las principales fases presentes en el material son hematita, titanato de aluminio y hierro, y un vidrio de composición variable En el caso de que la calcinación se realice en atmósfera reductora se obtienen cantidades variables de magnetita
2 - El material chamotado y granulado se mezcla con un pequeño porcentaje de plastifícante, que puede ser arcilla, barro rojo sin calcinar, o cualquier otro de uso industrial, y se conforma en bloques por prensado, extrusión o cualquier otro procedimiento A la masa se le debe añadir una cantidad de agua suficiente para dotarla de la plasticidad requerida 3 - Los bloques conformados se secan y se procesan térmicamente a temperaturas entre 900 °C y 1300 °C
Ejemplo 1
Los barros rojos procedentes de la factoría de Alúmina Aluminio S.A , (San Ciprián, Lugo), con el 5 % de humedad se granulan en un rango de tamaños de grano entre 0 y 2 mm El material seco a 120 °C se calcina en un horno a 1 100 °C durante una hora, para obtener chamota
Una vez fría, la chamota granulada se mezcla con el 10 % de su peso de barro rojo crudo húmedo, hasta obtener una masa homogénea Esta masa se prensa a 550 Kg/cm2 en una matriz de acero de 200x100x50 mm, y posteriormente se desmoldea Los bloques obtenidos se secan y calcinan a 1 100 °C durante cuatro horas Se obtienen así materiales con las características indicadas en la Tabla 4
Tabla 4.- Características de los bloques obtenidos.
Figure imgf000005_0001
Ejemplo 2
Los barros rojos con el 5 % de humedad se extrusionan en churros de 2 mm de diámetro, que se secan a 120 °C y se calcinan a 1050 °C, durante una hora El material obtenido se rompe por aplastamiento a tamaños menores de 2 mm de diámetro
Se mezcla el granulado obtenido con un 10 - 15 % de arcilla plástica húmeda La mezcla se extrusiona en placas de 20x100 mm de sección y de longitud variable, utilizando una extrusionadora de vacío de laboratorio Las placas obtenidas se secan a 120 °C, y se calcinan a 1 100 °C durante cuatro horas. Las piezas presentan las propiedades reflejadas en la Tabla 5 Tabla 5.- Características de las placas.
Figure imgf000006_0001

Claims

O 97/11041 PC17ES96/00148
5
REIVINDICACIONES
1 - Procedimiento para la obtención de bloques cerámicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del Proceso Bayer, caracterizado por el uso de dichos barros chamotados previamente entre 900 °C y 1300 °C, granulados, conformados en bloques y procesados térmicamente de nuevo a 900 °C - 1300 °C.
2 - Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el granulado previo de los barros rojos se realiza por peletizado, extrusión, molienda, o cualquier otra técnica de uso industrial.
3 - Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual se utilizan como plastificante para el proceso de conformación el propio barro rojo crudo, arcilla plástica, sus mezclas o cualquier otro plastificante de uso industrial.
4 - Procedimiento según la reivindicación 1, por el cual se obtienen bloques para acumuladores de calor, o para otras aplicaciones, utilizando barros rojos chamotados previamente como único componente, mezclas de barros rojos chamotados y crudos, o mezclas de barros rojos chamotados con otras materias primas cerámicas.
PCT/ES1996/000148 1995-09-19 1996-07-16 Procedimiento para la obtencion de bloques ceramicos acumuladores de calor a partir de barros rojos del proceso bayer Ceased WO1997011041A1 (es)

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