Método para usar composiciones de barrera de bentonita mejoradas y revestimientos arcillosos geosintéticos relacionados.

Un método que comprende: proporcionar una composición de barrera de bentonita que comprende: bentonita; y un polímero polianiónico de bajo peso molecular

, donde el polímero polianiónico de bajo peso molecular tiene un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 1.000.000 o menos y donde el polímero comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en: una acrilamida hidrolizada de bajo peso molecular, un poliacrilato, una celulosa polianiónica, poliestireno sulfonato de sodio, pectina, carragenano, un alginato, polivinilpirrolidona y cualquier combinación de ellos; y formar una contención que utiliza la composición de barrera de bentonita para proporcionar al menos una separación parcial de una contención respecto del medio ambiente.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2012/000083.

Solicitante: HALLIBURTON ENERGY SERVICES, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 10200 Bellaire Blvd. Houston, TX 77072 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LANDIS,CHARLES, YOUNGBLOOD,JIMMIE GORDON, LIAO,WEN-CHIN ANDREW, COLES,BRIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > HIDRAULICA; CIMENTACIONES; MOVIMIENTO DE TIERRAS > CIMENTACIONES; EXCAVACIONES; TERRAPLENES (especialmente... > E02D31/00 (Disposiciones de protección de las cimentaciones u obras realizadas con técnicas de cimentación; Medidas tomadas en el marco de las técnicas de cimentación para proteger el suelo o el agua del subsuelo, p. ej. prevención o neutralización de la polución debida al petróleo (medios para recoger los derramamientos de los depósitos B65D 90/24))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Productos arcillosos (refractorios monolíticos o... > C04B33/13 (Ingredientes que entran en la composición (C04B 33/36, C04B 35/71 tienen prioridad))

PDF original: ES-2538841_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para usar composiciones de barrera de bentonita mejoradas y revestimientos arcillosos geosintéticos relacionados Antecedentes La presente invención se refiere a composiciones de barrera de bentonita mejoradas, y más particularmente, al uso de revestimientos arcillosos geosintéticos que comprenden estas composiciones de barrera de bentonita mejoradas con baja permeabilidad incrementada con el transcurso del tiempo en aplicaciones de contención.

Se han desarrollado y utilizado diversos materiales y procedimientos para formar barreras de baja permeabilidad en aplicaciones de contención. Por ejemplo, se necesitan barreras de baja permeabilidad para separar líquidos residuales con el fin de no contaminar el medio ambiente circundante en depósitos de cenizas volantes, sitios mineros de minerales y metales industriales, y vertederos. Estas barreras también son útiles para aplicaciones de contención acuosa tales como lagunas de lixiviado, lagunas de retención y reservorios de almacenamiento de agua. El término "contención", tal como se usa en la presente, se refiere a contenciones acuosas (p.ej., lagunas) así como a otras contenciones cuyos componentes de preferencia deben ser separados del medio ambiente circundante (p.ej., depósitos de cenizas volantes) . Por ejemplo, "contención" puede referirse a la separación entre lagunas de corrientes de líquidos residuales provenientes de procesos industriales o lixiviados producidos por estos u otros procesos industriales, y el medio ambiente circundante. Un "lixiviado", tal como se usa ese término en la presente, se refiere a un efluente que contiene contaminantes, producido por agua (p.ej., agua de lluvia/tormenta) que se filtra a través de un depósito (p.ej., un vertedero, un depósito de cenizas flotantes, etc.) . Usualmente, un lixiviado contiene una elevada concentración de electrólitos, comparado con el agua dulce.

Se han usado materiales arcillosos, tales como la bentonita, como barreras de baja permeabilidad en aplicaciones de contención. La bentonita es un filosilicato de aluminio, cuya composición puede variar en sus elementos dominantes. Cuando recién se extrae de la mina, por ejemplo, la bentonita de sodio extraída de Wyoming, a menudo tiene un contenido de humedad de aproximadamente un 30 %-35 % en peso. En muchas instancias, esta humedad se puede eliminar hasta aproximadamente un 6 %-15 % en peso. Esto se considera en la industria como bentonita "seca", a pesar del significativo contenido de humedad. El contenido de humedad puede variar de una aplicación a otra, y puede depender de la exposición a los fluidos del suelo, que hidratan la bentonita hasta un contenido de humedad mayor.

A menudo, las composiciones de barrera de bentonita se formulan a partir de bentonita natural o de intercambio sódico, mezclada con aditivos fluidos comunes. En muchos casos, las composiciones de barrera de bentonita pueden ser obtenidas por ingeniería a partir de bentonita de sodio granular natural de Wyoming con los aditivos. La granularidad o la distribución del tamaño relativo de partículas, a menudo descrito en la técnica en términos de tamaño de malla, pueden determinar el grado de empaquetamiento de la bentonita y su facilidad de manejo. Un uso común de los revestimientos de bentonita arcillosa geosintéticos es revestir la base de vertederos para impedir la migración de lixiviado y/o soluciones que contienen elevadas concentraciones de electrólitos.

Si bien la bentonita es altamente absorbente, con capacidad para absorber varias veces su masa seca en agua, los fluidos acuosos con compuestos químicos complejos pueden causar efectos adversos sobre su absorción. Estos compuestos químicos complejos a menudo incluyen electrólitos que pueden incluir, sin limitaciones, cationes y aniones tales como calcio, magnesio, potasio, hierro, circonio, plomo, cobalto, cobre, estaño, plata, sulfatos, cloruros, fluoruros, bromuros, y similares. La composición de los electrólitos puede variar, sobre la base del material original de la contención (p.ej., fuente de carbón para un vertedero de cenizas volantes) .

También se puede usar la bentonita en conjunción con una capa geosintética para formar un revestimiento arcilloso geosintético. Esta técnica permite el transporte y la instalación convenientes de la bentonita, y reduce en gran medida la cantidad requerida de bentonita. El indicador primario de la efectividad de un revestimiento es la "permeabilidad." Tal como se usa en la presente, el término "permeabilidad" se refiere a la velocidad de flujo de un fluido a través de un medio poroso (p.ej., un revestimiento arcilloso) medido en cm/s. Estas composiciones de barrera deberían cumplir las especificaciones de permeabilidad fijadas por las regulaciones (p.ej., estándares locales, internacionales, estatales y federales, etc.) . Es deseable que un revestimiento sea menos permeable (es decir, que tenga menor permeabilidad) por lo que menos materiales son transportados a través del revestimiento y al medio ambiente circundante.

US4048373 describe un panel de barrera de agua que comprende bentonita y un polímero hidrosoluble seleccionado del grupo de ácido poliacrílico, sales hidrosolubles de ácido poliacrílico, poliacrilonitrilo hidrolizado, acetato de polivinilo, copolímeros de los anteriores y un copolímero de ácido acrílico y anhídrido maleico. WO 2012/025564 A1, que es la tecnología de avanzada de conformidad con el Art. 54 (3) EPC, describe el uso de una composición como barrera hidráulica arcillosa que comprende bentonita y un polímero aniónico, en donde dicho polímero aniónico es carboximetilcelulosa de sodio.

Síntesis de la invención La presente invención se refiere a composiciones de barrera de bentonita mejoradas, y más particularmente, al uso 5 de revestimientos de arcilla geosintéticos que comprenden estas composiciones de barrera de bentonita mejoradas que tienen baja permeabilidad incrementada con el paso del tiempo, en aplicaciones de contención.

De conformidad con un primer aspecto de la presente invención, se provee un método de conformidad con la reivindicación 1 que comprende: proporcionar una composición de barrera de bentonita que comprende: bentonita y 10 un polímero polianiónico de bajo peso molecular, y formar una contención que utiliza la composición de barrera de bentonita para proporcionar al menos la separación parcial en la contención respecto de su medio ambiente.

El polímero polianiónico de bajo peso molecular comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en: una acrilamida hidrolizada de bajo peso molecular, un poliacrilato, una celulosa polianiónica, poliestireno sulfonato 15 de sodio, pectina, carragenano, un alginato, polivinilpirrolidona y cualquiera de sus combinaciones.

El polímero polianiónico de bajo peso molecular tiene un peso molecular de 1.000.000 o menos.

En una forma de realización, la composición de barrera de bentonita también comprende tierra.

En una forma de realización, la contención está localizada en una laguna decorativa, una laguna de peces, una laguna de irrigación, un sitio de vertedero, un sitio de mineral industrial, un sitio de minería, un sitio de vertedero de cenizas volantes o un sitio de vertedero de cenizas de carbón.

En una forma de realización, el método también comprende el revestimiento de las paredes de la contención con la composición de barrera de bentonita.

En una forma de realización, la contención comprende materia retenida que comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: una solución acuosa, un lixiviado, una salmuera y cualquiera de sus combinaciones.

En una forma de realización, la bentonita tiene un contenido de humedad inicial mayor de aproximadamente el 5 %.

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Reivindicaciones:

1. Un método que comprende: proporcionar una composición de barrera de bentonita que comprende: bentonita; y un polímero polianiónico de bajo peso molecular, donde el polímero polianiónico de bajo peso molecular tiene un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 1.000.000 o menos y donde el polímero comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en: una acrilamida hidrolizada de bajo peso molecular, un poliacrilato, una celulosa polianiónica, poliestireno sulfonato de sodio, pectina, carragenano, un alginato, polivinilpirrolidona y cualquier combinación de ellos; y formar una contención que utiliza la composición de barrera de bentonita para proporcionar al menos una separación parcial de una contención respecto del medio ambiente.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende: revestir las paredes de la contención con la composición de barrera de bentonita.

3. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la contención comprende materia

contenida que comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: una solución acuosa, un lixiviado, una salmuera y cualquiera de sus combinaciones.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la bentonita tiene un contenido de humedad inicial mayor de aproximadamente el 5 %.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el método también comprende proporcionar al menos una primera capa geosintética.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, donde la primera capa geosintética es un geotextil o una

geomembrana, y donde la primera capa geosintética comprende una estructura seleccionada del grupo que consiste en: una estructura no tejida, una estructura tejida y cualquiera de sus combinaciones.

7. Un método de acuerdo con las reivindicación 5 o 6, donde la capa geosintética está laminada con una geopelícula o revestida con una cubierta.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, donde la composición de barrera de bentonita está adherida a la capa geosintética mediante un adhesivo y/o por medios mecánicos.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, que además comprenden una segunda 35 capa geosintética que es un geotextil, una geopelícula o una geomembrana.

10. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, donde la composición de barrera de bentonita está presente en una cantidad de aproximadamente 0, 25 a aproximadamente 3 lb/pie2 (1, 23 a 14, 80 kg/m2) del revestimiento arcilloso geosintético.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, donde el revestimiento arcilloso geosintético tiene una permeabilidad de retención de aproximadamente 1x10-8 cm/s o inferior, o 1x10-9 cm/s o inferior.

12. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, donde el revestimiento arcilloso geosintético es un revestimiento arcilloso geosintético en emparedado que comprende: una primera capa geosintética, al menos una segunda capa geosintética, y donde la composición de barrera de bentonita está en emparedado entre la primera capa geosintética y la segunda capa geosintética.

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5 a 12, donde la contención está localizada en un sitio de vertedero, un sitio de mineral industrial, un sitio de minería, un sitio de vertedero de cenizas volantes o un sitio de vertedero de cenizas de carbón.