Síntesis de adsorbentes a partir de subproductos microparticulados de la actividad minera de cantera

Abstract

Las actividades de explotación minera de cantera a cielo abierto para la producción de agregados para la industria de la construcción producen un subproducto microparticulado que hasta ahora no presentan aplicaciones económicas ni tecnológicas viables. La distribución de tamaño de partícula de este subproducto impide su aplicación en la formulación de concretos. La carencia de aplicaciones para este material particulado ha llevado a su clasificación como residuo sólido, cuya disposición final es la apilado a cielo abierto; debido a este apilamiento, las partículas sólidas son dispersadas fácilmente por corrientes de aire y aguas lluvias, impactando negativamente fuentes hídricas, suelos, vegetación y establecimientos urbanos alrededor del lugar de disposición final del material. Atendiendo a la problemática ambiental generada por estos sólidos y su disposición final, esta investigación se planteó el objetivo de desarrollar procesos de conversión que permitan transformar a este residuo en materiales con aplicaciones tecnológicas tales como zeolitas. El sólido, denominado usualmente como fino de cantera o fino producido en la molienda de roca de cantera, es una mezcla de arcillas, cuarzo, materia orgánica y pedazos de vidrio, plásticos y metales. El uso de este microparticulado en procesos de conversión físicoquímicos permitirá posicionar a este sólido como una materia prima de bajo costo para síntesis inorgánicas. Así mismo, la percepción de los finos como materia prima se ajusta a los preceptos de la economía circular. El proceso de conversión del fino de cantera está basado en una hidrólisis alcalina hidrotérmica que produce un material sólido además de silicatos solubles. El producto sólido de la hidrólisis, que es el de interés en esta investigación, fue identificado como la zeolita analcima mediante difracción de rayos X. 3 g de zeolita son obtenidos a partir de 12 g de fino de cantera durante el tratamiento hidrotérmico. La zeolita analcima fue empleada en esta tesis como precursor de procesos hidrotérmicos de activación alcalinos y ácidos que buscaron potenciar su capacidad de retención de adsorbatos en procesos de adsorción. Las condiciones empleadas para las activaciones usaron diferentes ácidos y mezclas de estos, así como diferentes bases y mezclas. Las activaciones con diferentes sistemas alcalinos y básicos fueron promovidas por la actividad diferencial que presentan los ácidos o bases en los procesos de remoción de aluminio o silicio de la estructura del precursor. (Texto tomado de la fuente)

The exploitation of open-pit quarries for the production of aggregates used in the construction industry produces microparticulated wastes that so far have no viable economic or technological applications. The particle size distribution of this by-product prevents its application in the concrete formulation. The lack of applications for these particulate matter determines them as solid waste, the final disposal of which is open piles; due to this stacking, the solid particles are easily dispersed by air currents, rainwater, negatively impacting water sources, solids vegetation and urban places around the place of final disposal of the material. Attending to the environmental problems generated by these solids and their final disposal, this research it was proposed to develop conversion processes allow modified this waste in to materials with technological applications such as adsorption. The solid, usually called quarry fines or fines produced in the grinding of quarry rock, is a mixture of clays, quartz, organic matter and pieces of glass, plastics and metals. The use of this microparticle in physicochemical conversion processes will allow this solid to be positioned it as a raw material of low cost for organic synthesis. Likewise, the perception of quarry fines as a raw material is in line with the precepts of the circular economy. The quarry fine conversion process is based on a hydrothermal alkaline hydrolysis that produces a solid material in addition soluble silicates. The solid product of hydrolysis, which is of interest in this research, was identified as analcime zeolite by X-ray diffraction. from 12 g of treated fine quarry solids, three grams of solid product are obtained during the hydrothermal process. Analcime zeolite was used in this research as a precursor for alkaline and acid hydrothermal activation processes that sought to enhance its adsorbate retention capacity in adsorption processes. The conditions used the activation used different acids and mixtures of these, as well as different bases and mixtures of these. The activations whit different alkaline and basic system were promoted by the different activity that the acids or bases present in the aluminum or silicon removal processes from the precursor framework