Activación térmica de residuos de la minería del carbón (RMC) y mejora de su actividad puzolánica para uso en cemento

Abstract

Diferentes tipos de residuos de origen industrial, especialmente con contenidos bajos de caolinita, actualmente son estudiados como material cementante suplementario, con el doble propósito de encontrar nuevas materias primas para la fabricación de cemento y reducir la emisión de CO2 debida a la producción de clínker. En este trabajo se estudió el efecto de diferentes tratamientos térmicos y mecánicos, sobre la actividad puzolánica de un residuo generado del lavado del carbón, así como las propiedades físico-mecánicas de morteros y pastas adicionadas con el residuo activado térmica y mecánicamente. Para ello, se realizó una caracterización físico-química del residuo, mediante granulometría láser, FRX, DRX, FTIR, BET, análisis térmicos y análisis próximos del carbón. Se determinó el contenido de caolinita y su grado de orden-desorden estructural, mediante el cálculo de índices de cristalinidad, y el porcentaje de contenido de material amorfo de cada muestra calcinada. Se empleó un diseño de experimentos factorial, variando la temperatura de calcinación y el tiempo de residencia en el horno, y analizando el efecto sobre la fijación de cal y la resistencia a la compresión relativa. Finalmente, se estudiaron las propiedades físico – mecánicas de pastas y morteros sustituidos con el residuo del carbón. Se encontró que, aunque el residuo presenta un contenido bajo de caolinita (14%), es posible obtener una puzolana de buen rendimiento si el residuo es sometido a un tratamiento térmico adecuado (800 °C/3h) o a un tratamiento combinado, con una primera etapa de calcinación y luego molienda fina (650 °C/2h, molienda hasta 20 m), obteniendo resistencias a la compresión relativas hasta del 0.99% con sustituciones del 20% de cemento por el residuo activado

Abstract: Different kinds of waste of industrial origin are currently studied as supplementary cementing material, especially with low kaolinite contents, with the dual purpose of finding new raw materials for the manufacture of cement and reducing the emission of CO2 due to the production of clinker. In this work, the effect of the thermal treatment of a residue generated from the coal washing on the pozzolanic activity was studied. Therefore, a physical-chemical characterization of the waste was carried out, using laser granulometry, XRF, XRD, FTIR, and proximate analysis of coal. The kaolinite content and its degree of structural disorder was determined, by calculating crystallinity indexes and the content of amorphous material of each calcined sample. A factorial experiments design was used, varying the calcination temperature and residence time in the furnace, as well as the effect on lime fixed and the relative compressive strength. Finally, the physical - mechanical properties of pastes and mortars substituted with coal residues were studied. It was found that it is possible to obtain a good pozzolan from the coal mining waste although the residue has a low kaolinite content (14%), if the waste is activated through an adequate thermal treatment, obtaining relative resistance to compression up to 0.99% with substitutions of the 20% cement for the activated residue..