Estudio de la estabilización/solidificación de residuos industriales mediante la tecnología de geopolímeros basados en cenizas volantes procedentes de centrales térmicas
- Autores: Yolanda Luna- Galiano
- Directores de la Tesis: Constantino Fernández Pereira (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Número de páginas: 348
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rosario Villegas Sánchez (presid.), Ignacio Fernández Olmo (secret.), Hendrik Willwm Nugteren (voc.), José Vale Parapar (voc.), Maria Izquierdo Ramonet (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
En la presente tesis se ha realizado un estudio sobre las posibilidades que ofrecen los geopolímeros basados en cenizas volantes procedentes de la combustión de carbón pulverizado en Centrales Térmicas en su aplicación a la Estabilización/Solidificación (E/S) de residuos industriales que contienen metales pesados y otros elementos. La aplicación de la tecnología de la geopolimerización a la E/S de residuos es relativamente nueva y ha sido promovida por la amplia variedad de propiedades y características favorables de los geopolímeros, entre ellas su alta resistencia mecánica, resistencia a los ácidos, alta integridad estructural y baja permeabilidad.
La primera parte de esta tesis ha ido dirigida a la preparación de geopolímeros usando distintas cenizas volantes. Las cenizas volantes de combustión son unos materiales frecuentemente utilizados como elemento precursor en la síntesis de geopolímeros, ya que poseen propiedades y características similares a las de los aluminosilicatos naturales y tienen buenas propiedades puzolánicas y de reactividad. Las principales cenizas usadas en esta tesis proceden, una de la combustión de carbón pulverizado en la Central Térmica de Los Barrios (Cádiz), y la otra de la Central Térmica de Compostilla (León), en la que el combustible utilizado ha sido carbón y coque de petróleo. Además, se han usado otros componentes activos tales como escorias de alto horno y otras escorias metalúrgicas, para favorecer la reacción de geopolímerización. Como soluciones activadoras se han utilizado silicatos sódico o potásico e hidróxidos sódico o potásico, solos o combinando cada silicato con su respectivo hidróxido. Los geopolímeros se han curado al ambiente en el laboratorio o en horno a 60 ºC. A todos los geopolímeros se les ha medido la resistencia a compresión, la porosidad, el grado de reacción y se les ha realizado un estudio microestructural mediante microscopía por barrido electrónico.
En la segunda parte de la tesis se ha estudiado la E/S de dos residuos industriales reales, considerados residuos peligrosos por la normativa vigente. El primero, denominado EAFD, es un polvo que proviene de los sistemas colectores de materia particulada en hornos de arco eléctrico utilizados para la fabricación de aceros al carbono. Los metales peligrosos normalmente presentes en este residuo suelen ser zinc, plomo, cadmio y cromo. El segundo residuo estudiado, denominado APC, procede del sistema de separación mediante filtro de mangas de las partículas presentes en el gas de combustión de una incineradora de residuos sólidos urbanos. Este residuo suele contener elevadas cantidades de cloruros y sulfatos, junto a distintos metales y otros elementos.
En relación al proceso de E/S del residuo EAFD en matrices geopoliméricas, en primer lugar se ha estudiado la influencia de distintos componentes y de distintas soluciones activadoras para definir las composiciones de las mezclas. Los sólidos E/S se han curado en distintas condiciones, a temperatura ambiente y a 60ºC, tras lo cual, algunos se han sometido a un proceso de carbonatación acelerada para ver la influencia de dicho fenómeno sobre la E/S de los metales. A otros sólidos se les ha estudiado su evolución con el tiempo, para ver su comportamiento tras el curado. Además, se ha realizado un estudio a mayor escala para ver las diferencias entre las características de los sólidos E/S preparados en el laboratorio y los preparados en un equipo de mezcla semi-industrial. Con fines comparativos se han preparado sólidos E/S del residuo usando métodos convencionales con cemento Pórtland ordinario (CPO) y cal. También con fines comparativos y con intención de conocer mejor los mecanismos de estabilización de metales en las matrices geopoliméricas, se ha llevado a cabo un estudio de la E/S de este residuo usando la ceniza de Los Barrios atacada hidrotérmicamente y parcialmente zeolitizada, tanto en mezclas convencionales, como en mezclas geopoliméricas. También se han preparado sólidos E/S geopoliméricos del residuo, utilizando la ceniza volante de la central térmica de Compostilla en lugar de la ceniza de la central de Los Barrios, para analizar las diferencias entre las propiedades mecánicas y lixiviatorias de ambos tipos de sólidos E/S. La eficacia de los procesos de E/S se ha determinado midiendo la resistencia a compresión de los sólidos y realizando un amplio estudio de lixiviabilidad, utilizando los ensayos de lixiviación: UNE EN 12457-4, USEPA TCLP, NEN 7341, NEN 7345 y GANC.
