Proceso de tratamiento previo de cenizas de alperujo y uso de dichas cenizas de alperujo en productos cerámicos Campo de la invención La presente invención se refiere a un tratamiento previo de cenizas de alperujo y uso de dichas cenizas 5 previamente tratadas en la fabricación de productos cerámicos.
La invención se dirige al sector de los productos cerámicos de arcilla cocida para albañilería y, al mismo tiempo, está relacionada con la gestión medioambiental de residuos provenientes de las plantas de producción de calor y de energía eléctrica.
Antecedentes de la invención 10
En la fabricación de aceite de oliva se producen residuos concentrados procedentes de las almazaras, que siguen un sistema de molturación en diversas fases, tales como, orujos, alpechín y alperujos, y residuos dispersos por el suelo agrario.
Específicamente, el alperujo es una mezcla semi-sólida de hueso, resto de pulpa y agua vegetal, que tiene como características una humedad elevada (65-70%) , un bajo contenido de azufre y, por tanto, menor 15 impacto medioambiental desde el punto de vista de emisión de gases perjudiciales (SO2) y un poder calorífico de 17.807 MJ/kg. Fundamentalmente, este residuo es utilizado como combustible, tras un proceso de secado que logre la eliminación o reducción significativa de la humedad.
Por ello, una vez reducida o eliminada su humedad, grandes cantidades de alperujo se destinan a plantas productoras de energía eléctrica o también a plantas de cogeneración, precisamente, para aportar el calor 20 suficiente a los procesos de secado necesarios para lograr una biomasa apta para su utilización como biocombustible. Así, se logra un aprovechamiento de un residuo inevitable de la industria aceitera.
Sin embargo, como consecuencia de su utilización como combustible en la generación de electricidad, se producen enormes cantidades de cenizas de alperujo. Por lo tanto, grandes extensiones de tierra, cual vertederos, han de ser destinadas a almacenar esas cenizas de alperujo. Cualquier experto conoce los 25 perjuicios que, para el suelo, provocan estos residuos.
Descripción de la invención La presente invención se refiere a un uso de las cenizas de alperujo en la producción de materiales cerámicos que se considera novedosa. En este caso, en la fabricación de productos cerámicos de arcilla cocida para albañilería, tales como ladrillos, bloques, etc. 30
Sin embargo, para hacer viable dicho uso, las cenizas de alperujo procedentes de las plantas cogeneradoras y eléctricas han de ser tratadas previamente debido a sus características intrínsecas de elevada alcalinidad (pH aproximado de 13) y su notable contenido de sales solubles, por ejemplo, cloruros y sulfatos, las cuales constituyen desventajas técnicas. Se sabe que esas características son perjudiciales, ya que representan un riesgo medioambiental elevado. 35
Desde el punto de visto tecnológico, la presencia de esas sales afecta muy negativamente a los productos cerámicos fabricados con las cenizas que las contienen y a la propia tecnología de fabricación de tales productos. Así, por ejemplo, el contenido de sulfatos y cloruros en las materias primas para los productos cerámicos de arcilla cocida causará defectos en éstos: velos de secado, esto es decoloración o blanqueamiento de la superficie (el término inglés es scumming) , eflorescencias, entre otros. 40
Por tanto, para superar esas desventajas, es necesario realizar un proceso previo de tratamiento de las cenizas de alperujo para su inclusión en las composiciones dirigidas a la fabricación de productos cerámicos.
Según un primer aspecto, se desarrolla un proceso de tratamiento previo de cenizas de alperujo con el fin de evitar las desventajas técnicas citadas arriba y, así, poder usarlas e incorporarlas en la fabricación de productos cerámicos. Novedosamente, este proceso consigue valorizar las cenizas de alperujo, que de otro 45 modo permanecen en extensiones de tierra contaminando el medio ambiente.
El proceso de tratamiento previo de cenizas de alperujo comprende las siguientes etapas: molienda y tamizado de las cenizas de alperujo, lavado consistente en mezclado con agua y agitación; filtración y secado de las cenizas lavadas a una temperatura de 40º a 110º C hasta obtener un producto a base de cenizas de alperujo lavadas. Este producto obtenido presenta un contenido de humedad apto para su posterior 50
almacenamiento, dosificación, mezcla y, en su caso, incluso una disminución adicional del tamaño de partícula del orden de las micras (conocido en la técnica como 'micronización') .
Además, el proceso aquí descrito también logra un producto lixiviado rico en potasio, que se puede destinar a la fabricación de fertilizantes.
Opcionalmente, tras el secado de las cenizas de alperujo lavadas, se puede incorporar una etapa de 5 molienda adicional con el fin de lograr una disminución del tamaño de partícula de las cenizas lavadas y obtener un producto más fino ('micronización') .
En adelante, las cenizas de alperujo procesadas según el tratamiento descrito aquí serán citadas como cenizas de alperujo lavadas.
En primer lugar, la molienda de las cenizas de alperujo se realiza mediante cualquiera de los dispositivos de 10 trituración, molienda y tamizado que se conocen comúnmente en la técnica, para lograr un tamaño de partícula deseado.
A continuación, se procede a un lavado de las cenizas de alperujo molidas, que consiste en mezclar con agua y agitar durante un tiempo, a fin de obtener una suspensión de cenizas/agua, según una proporción en peso comprendida en el intervalo 1:3 a 1:10 (p/p) , preferentemente 1:4. 15
Posteriormente, se realiza una filtración de la suspensión cenizas/agua. Por un lado, se obtiene una torta húmeda, o sea, cenizas de alperujo lavadas y, por otro, un lixiviado o filtrado líquido. Este último presenta una elevada alcalinidad (pH de aproximadamente 13) y es rico en potasio. Las condiciones de obtención del lixiviado (proporción cenizas:aguas, nº de operaciones de lavado, uso de lavado en contracorriente, etc. ) se deben adecuar a las características de las cenizas. 20
Las cenizas de alperujo lavadas (torta húmeda) se someten a secado, para obtener finalmente un producto con un contenido de humedad adecuado a base de cenizas de alperujo lavadas.
Según una realización opcional, con el objetivo de disminuir aún más el tamaño de partícula del producto seco a base de cenizas de alperujo lavadas y conseguir un producto de tamaño de partícula más fino, del orden de las micras, se incorpora una etapa de molienda adicional ('micronización') después del secado. 25
Según un segundo aspecto, se proporciona un uso de las cenizas de alperujo lavadas, como una materia prima en composiciones destinadas a fabricar productos cerámicos de arcilla cocida para albañilería. Según este uso, las cenizas de alperujo lavadas se incorporan entre 0, 5 y 10%, en peso, en la composición cerámica.
Según otro aspecto, se proporciona una composición cerámica a base de arcilla y cenizas de alperujo 30 procesadas según el tratamiento previo descrito arriba, que incorpora entre 0, 5 y 10%, p/p, de dichas cenizas lavadas.
A continuación se describen ejemplos del procesamiento previo de las cenizas de alperujo lavadas antes de su uso en composiciones y de los usos de las mismas.
Ejemplos de realización 35
Ejemplo 1
Se destinan 100 kg de cenizas de alperujo provenientes de plantas eléctricas, que utilizan el alperujo como material combustible, al procesamiento previo de la presente invención, con el fin de hacerlas viables como materia prima en composiciones para fabricar productos cerámicos. De otra forma, esas cenizas irían a vertederos. 40
Primeramente, se realiza una molienda en molino de martillos de dicha materia prima. El molino cuenta con un tamiz de malla redonda de 1mm.
A las cenizas tamizadas, se añaden 400 kg de agua. Se mezclan y se agita durante 1 hora, y a una temperatura entre 30 y 80º C, preferiblemente, a temperatura constante de 45º C, para obtener una suspensión. 45
Dicha suspensión se somete a filtración en un filtro de los que se conocen normalmente en la técnica, a fin de obtener por una parte un filtrado líquido y, por otra, una torta húmeda. El filtrado líquido obtenido es un producto rico en potasio, que se destinará como materia prima a la producción de fertilizantes para la agricultura.
Las cenizas de alperujo lavadas (torta húmeda) se someten a secado, en un secadero a 110º C, hasta lograr un producto seco de cenizas de alperujo lavadas, en el que la fracción con menos de 0, 063 mm alcanza un 23%.
Ejemplo 2
En este caso, se describe un procesamiento que, partiendo de la misma materia prima y realizando las 5 etapas descritas en el ejemplo 1, ahora incorpora opcionalmente una molienda adicional. El objetivo es lograr un producto seco con un tamaño más fino (tamaño de partícula del orden de las micras, 'micronización') . Por tanto, tras el secado en secadero a 110º C, el producto seco de cenizas de alperujo lavadas se introduce en un molino de carburo de tungsteno durante 4 minutos, a 1400 rpm, para obtener un producto de cenizas de alperujo lavadas en el que la fracción con menos de 0, 063 mm representa un 98%. 10
Ejemplo 3
Uso de cenizas de alperujo lavadas en composiciones de partida para fabricar productos cerámicos de arcilla cocida para albañilería.
A una mezcla arcillosa usualmente destinada a fabricar estos productos, que proviene de una etapa de molienda y tamizado, se añaden cenizas de alperujo lavadas según el ejemplo 1. En este ejemplo, se 15 incorporan, en un caso, 5% (p/p) y, en otro, 10% (p/p) de cenizas de alperujo lavadas. Se observaron las siguientes características técnicas de los productos cerámicos, para los respectivos porcentajes empleados:
- consistencia: 3, 2 kg/cm2 utilizando un penetrómetro de 6, 35 mm de diámetro.
- humedad: 22, 0 y 23, 4%, respectivamente. Comparativamente, en un producto normal de referencia se observa un contenido de humedad de un 21% y una consistencia de 2, 4 kg/cm2. 20
- valores de contracción lineal de secado más bajos (1% aproximadamente, en valores absolutos) respecto de los productos normales (sin cenizas de alperujo lavadas) . Pero, en la práctica, los valores son similares en unos y otros productos.
- pérdida de masa: valores ligeramente mayores para las composiciones de arcillas de este ejemplo respecto de un producto normal de referencia. 25
- absorción de agua: a la temperatura de 1025º C, 11 y 14%, para 5% (p/p) y 10% (p/p) de cenizas de alperujo lavadas, respectivamente. En un producto normal de referencia, la absorción es de un 8%. Se aprecia una mayor absorción de agua a cualquier temperatura de cocción.
- densidad aparente en cocido: a la temperatura de 1025º C, una disminución de 150 y 210 kg/m3 para 5% (p/p) y 10% (p/p) de cenizas, respectivamente, frente a un producto normal de referencia. 30
- resistencia a flexión en cocido: de 10 a 14 N/mm2 para todas las composiciones y temperaturas de cocción desde 1000º C a 1050º C, excepto para la adición de 10 % (p/p) de cenizas y 1050º C de cocción donde la resistencia es 9.4 N/mm2.
- conductividad térmica: disminución de 0, 16 W/mK para la composición con 10% (p/p) de cenizas, con relación al producto normal (sin cenizas de alperujo lavadas) . 35
Ejemplo 4
Uso de cenizas de alperujo lavadas y sometidas a una molienda adicional ('micronización') , en composiciones de partida para fabricar productos cerámicos de arcilla cocida.
A una mezcla arcillosa usualmente destinada a fabricar estos productos, que proviene de una etapa de molienda y tamizado, se añade un 5% (p/p) de cenizas de alperujo lavadas y que se muelen adicionalmente 40 según el ejemplo 2. Se obtienen unos productos finales con las siguientes características esenciales:
- densidad aparente en cocido: a la temperatura de 1025º C, una disminución de 190 kg/m3 y 40 kg/m3, en comparación con un producto sin cenizas y un producto con cenizas sin molienda adicional.
- conductividad térmica: disminución de 0, 13 W/mK, con relación al producto normal.
