Intensificación de la síntesis de zeolitas a partir de residuos mineros microparticulados mediante el uso de microondas como tecnología no convencional de suministro de energía

Abstract

La actividad minera desarrollada por la empresa Agregados Cantarrana S.A.S., ubicada en la ciudad de Bogotá - Colombia, genera un residuo sólido que se caracteriza por la alta presencia de óxidos de silicio en su composición, lo que lo convierte en materia prima potencial para la cristalización de zeolitas por medio de activación hidrotérmica, objetivo del presente trabajo de investigación. Fueron llevados a cabo procesos de conversión directa encaminados a la producción de un donor de silicatos acuoso a partir del residuo sólido minero, el cual, junto con el donor de aluminatos solubles, se utilizó en la síntesis hacia la obtención del material zeolítico. La zeolitización involucró la cristalización hidrotérmica del hidrogel precursor, donde el calentamiento fue realizado por microondas a temperaturas entre los 65 °C y 90 °C, intensificando el proceso de reacción permitiendo tiempos de síntesis más cortos. Variables como la temperatura de reacción y el tiempo se controlaron automáticamente. Para la determinación de los tipos de zeolitas obtenidos, fueron realizados procesos de caracterización del material cristalizado. La Difracción de Rayos X (DRX) permitió establecer zeolitas tipo A, Na – X, y sodalita resultados de la síntesis, la Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) permitió dilucidar la morfología de las partículas y agregados de estas zeolitas y la Fluorescencia de Rayos X (FRX) permitió establecer la composición química del material, especialmente la relación [Si / Al] (donor de silicatos / donor de aluminatos). Las zeolitas Na – X fueron evaluadas en la remoción de plomo de soluciones acuosas mediante contacto de equilibrio durante un tiempo de 15 horas. La interpretación de los resultados se efectuó mediante la isoterma de adsorción de Langmuir. (Texto tomado de la fuente)

The mining activity carried out by the Agregados Cantarrana SAS company, located in Bogotá - Colombia, generates a solid residue that is characterized by the high presence of silicon oxides in its composition, which makes it a potential raw material for the crystallization of zeolites by hydrothermal activation medium, which was the objective of this research work. Direct conversion processes were carried out aimed at the production of an aqueous silicate donor from the solid mining residue, which, together with the soluble aluminate donor, was used in the synthesis to obtain the zeolitic material. Zeolitization involved hydrothermal crystallization of the precursor hydrogel, where the heating was carried out by microwaves at temperatures between 65 °C and 90 °C, intensifying the reaction process, allowing shorter synthesis times. Variables such as reaction temperature and time were automatically controlled. To determine the types of zeolites obtained, characterization processes of the crystallized material were carried out. X – Ray Diffraction (XRD) allowed to establish A, Na – X and Sodalite zeolites types for synthesis results, Scanning Electron Microscopy (SEM) allowed to elucidate the morphology of the particles and aggregates of these zeolites and the X – Ray Fluorescence (XRF) allowed to establish the chemical composition of the material, especially the [Si / Al] ratio (silicate donor / aluminate donor). The Na – X zeolites were evaluated in the removal of lead from aqueous solutions by equilibrium contact for a time of 15 hours. The interpretation of the results was carried out using the Langmuir adsorption isotherm.