Aprovechamiento de residuos industriales para la obtención de clínker

Abstract

En este trabajo se estudió la incorporación de residuos industriales, como sustitutos de las materias primas para obtener clínker. Para ello se seleccionaron tres residuos: (i) lodo papelero, generado en la industria papelera; (ii) polvo de horno de cemento, formado por la reacción incompleta de la caliza y el polvo arrastrado durante la evacuación de los gases de combustión; y (iii) ceniza de cascarilla de arroz, resultante de la quema de cascarilla para aprovechar su poder energético. Inicialmente se caracterizaron los residuos química, física y mineralógicamente y luego se prepararon distintas formulaciones de mezclas usando los módulos empíricos LSF (Factor de saturación de cal), MS (Módulo de sílice) y MA (módulo de alúmina) para producir clínker a temperaturas de 1300 °C, 1350 °C y 1400 °C y un tiempo de residencia en el horno de 45 minutos. El clínker obtenido se caracterizó químicamente mediante fluorescencia de rayos-X para conocer los cambios en la composición química durante el proceso de clinkerización y por el método de etilenglicol para calcular su contenido de cal libre como un parámetro para definir la calidad del clínker obtenido. Se caracterizó mineralógicamente usando las técnicas de microscopía óptica y difracción de rayos-X para identificar las fases formadas durante el proceso de clinkerización y sus características mineralógicas. Se encontró que al mezclar 20-25% en peso de lodo papelero, 64-69% en peso de polvo de horno de cemento y 9-11% en peso de ceniza de cascarilla de arroz, es posible obtener clínker belítico con contenidos de cal libre inferiores al 0,5%, a temperaturas de clinkerización entre 1350 °C y 1400 °C sin el uso de materias primas de origen natural.

Abstract: In this thesis the incorporation of industrial waste as a substitute for the raw materials to obtain clinker was studied. Three wastes were selected: (i) paper sludge, generated in the paper industry; (ii) cement kiln dust, formed by the incomplete reaction of limestone and dust entrained by combustion gases; and (iii) rice husk ash, resulting from rice husk that is burned to make use of its energetic power. Initially, a chemical, physical and mineralogical characterization was carried out for each residue. Then, various formulations were prepared using the empiric models LSF (Lime saturation factor), MS (silica modulus) and MA (alumina modulus) for producing clinker at clinkering temperatures of 1300 ° C, 1350 ° C and 1400 ° C and an oven residence time of 45 minutes. The obtained clinker was chemically characterized by X-ray fluorescence to observe composition changes during clinkering process and by the ethylene glycol method to calculate its free lime content as a parameter to evaluate the quality of the clinker. Obtained clinker was also mineralogically characterized by optical microscopy and X-ray diffraction to identify the phases that were formed during clinkering process. It was found that by mixing 20-25 weight percent of paper sludge, 64-69 weight percent of cement kiln dust and 9-11 weight percent of rice husk ash it is possible to obtain belite clinker with a free lime content less than 0.5%, at clinkerization temperatures between 1350 ° C and 1400 ° C without using raw material of natural origin.