Procedimiento para mezclar cenizas volantes con un fluido de tratamiento,

que comprende las etapas siguientes (17); hacer que fluya una corriente de cenizas volantes desde un primer recipiente (13) hasta un depósito móvil medir el cambio de peso del depósito móvil utilizando una báscula (80); determinar el caudal de las cenizas volantes basándose en el cambio de peso del depósito móvil; proporcionar el caudal medido de las cenizas volantes a un controlador (100); presurizar por lo menos un fluido de tratamiento que comprende un agente de sacrificio con un aparato de presurización (24, 44) en comunicación funcional con el controlador; y dispersar el fluido de tratamiento presurizado en la corriente de cenizas volantes a un caudal correspondiente al caudal determinado de las cenizas volantes para proporcionar el agente de sacrificio a una proporción comprendida entre el 0,001% en peso y el 1% en peso basándose en el peso de las cenizas volantes

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a un procedimiento y a un aparato para combinar los componentes en partículas de cenizas volantes con un fluido de tratamiento. En particular, la invención prevé la adición controlada de un fluido para tratar el material a un material de cenizas volantes sueltas. 5

Las cenizas volantes son un polvo de vidrio fino recuperado de los gases de la quema de carbón durante la producción de electricidad. Las partículas de cenizas volantes de tamaño micrométrico están constituidas principalmente por sílice, alúmina, y hierro, y pueden contener diversos óxidos diferentes y carbono residual.

Las cenizas volantes tienen varios usos como aditivos para distintos materiales. Por ejemplo, cuando se mezclan con cal y agua, las cenizas volantes forman una composición cementosa con propiedades muy similares a 10 las del cemento Portland. A causa de esta similitud, las cenizas volantes pueden usarse para reemplazar una parte de cemento en hormigón. Además, como las cenizas volantes están constituidas por unos particulados muy pequeños, las cenizas pueden usarse ventajosamente como una carga de plástico.

En la formación del hormigón, a menudo es ventajoso añadir un tensioactivo, habitualmente denominado mezclas de arrastre de aire, al hormigón para estabilizar los huecos de aire en volúmenes suficientes y con la 15 distribución de burbujas y orientación espacial apropiadas para proporcionar protección contra los ciclos de congelación y descongelación. El modo en que los huecos de aire se distribuyen es esencial para la resistencia a congelación-descongelación del hormigón. Se añaden tensioactivos a las mezclas de hormigón para reducir la tensión superficial del agua para estabilizar el sistema de huecos de aire y para regular de otro modo la cantidad de arrastre de aire durante la mezcla y colocación del hormigón. 20

Aunque las cenizas volantes proporcionan características de cemento favorables cuando se añaden al hormigón, las cenizas volantes, o más específicamente el carbono de las cenizas volantes (a menudo, indicado por la pérdida de ignición) pueden tener un efecto perjudicial en el arrastre de aire en el hormigón. El problema principal está relacionado con el potencial del carbono de las cenizas volantes de adsorber materiales orgánicos tales como mezclas químicas de arrastre de aire, reduciendo de este modo de forma eficaz la concentración de tensioactivo y 25 por lo tanto, el volumen de huecos de aire arrastrados. La variación en el carbono de las cenizas volantes tiene un efecto particularmente perjudicial a causa de la dificultad para determinar una dosificación correcta de mezcla química de arrastre de aire para un volumen específico de aire según fluctúe el contenido de carbono.

Para su utilización en plásticos, las cenizas volantes pueden recubrirse con recubrimientos, tales como agentes de acoplamiento o materiales tensioactivos, que mejoran las propiedades físicas de las cenizas para su 30 utilización como una carga. Además, las cenizas volantes pueden tratarse con otros agentes, según sea necesario, para el uso particular.

Las cenizas volantes pueden tratarse con uno o más compuestos que mejoren las propiedades químicas o físicas de las cenizas volantes antes de mezclarlas con hormigón, plástico, u otro material. Si las cenizas volantes se tratan con un compuesto líquido, entonces la eficacia de dicho tratamiento depende por lo menos parcialmente 35 de la dispersión del líquido de tratamiento dentro del material de cenizas sueltas. Las partículas de tamaño micrométrico de las cenizas volantes presentan problemas especiales para mezclar las cenizas con los líquidos de tratamiento. El pequeño tamaño de partícula dificulta la dispersión del líquido de tratamiento entre las partículas. La combinación del líquido de tratamiento y las cenizas en un tambor o dispositivo de mezcla similar es algo ineficaz debido a la aglomeración del material de cenizas volantes. Dispositivos de mezcla más complejos proporcionan una 40 mezcla adecuada, pero con un coste añadido.

El documento DE10109903 describe un procedimiento para humedecer las cenizas volantes por un proceso de humedecimiento de dos fases en el que se añade una primera dosis de agua a una corriente de cenizas volantes en un primer punto, se deja que las cenizas volantes reaccionen con el agua durante un periodo de tiempo predeterminado, y a continuación, se añade una segunda dosis de agua a las cenizas volantes. 45

Se desea proporcionar un procedimiento y sistema mejorados para tratar las cenizas volantes que supere la dificultad de mezclar un agente de tratamiento líquido con las cenizas volantes sueltas. Adicionalmente, se desea proporcionar un procedimiento y sistema para producir cenizas volantes uniformes que no requieran grandes cambios en los procedimientos actuales para producir y manipular las cenizas volantes, de modo que se minimice el coste asociado con la aplicación del procedimiento. 50

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN

El procedimiento y el sistema inventados proporcionan un modo mejorado de combinar cenizas volantes y un líquido, de manera que el líquido se disperse bien dentro de las cenizas volantes y esté disponible para reaccionar con las cenizas volantes o para recubrir las partículas de las cenizas volantes. La invención consigue esta combinación dispersando uniformemente un fluido de tratamiento que comprende un agente de sacrificio en 55 una corriente fluida de cenizas volantes. Al dispersar el fluido de tratamiento en las cenizas volantes a medida que

las cenizas volantes fluyen, el procedimiento aprovecha la mezcla natural y el movimiento de partículas que se produce durante el flujo del sólido suelto. Además, cuando las cenizas volantes fluyen libremente, bien en caída libre por gravedad o por transporte neumático, las cenizas volantes muestran características de flujo de un fluido. El tratamiento de las cenizas volantes cuando están fluidificadas mejora adicionalmente la mezcla e interacción del fluido de tratamiento con las cenizas. 5

Según una forma de realización de la invención, la mezcla de cenizas volantes con un fluido de tratamiento se expone en la reivindicación 1.

Según otra forma de realización de la invención, el sistema de tratamiento de las cenizas volantes de la reivindicación 15 es un sistema autónomo que se puede asociar a un sistema de almacenamiento de cenizas volantes preexistente. Un sistema de almacenamiento de cenizas volantes preexistente típico presenta un silo con 10 una descarga de silo y una válvula de descarga del silo, una estación de carga de depósito posicionada bajo la descarga de silo, y una báscula para pesar el depósito. El sistema para la unión a la estación de silo incluye un suministro de fluido de tratamiento, que comprende un agente de sacrificio, tal como un tanque, una línea de suministro de fluido de tratamiento dirigida desde el suministro de fluido de tratamiento, un dispositivo o aparato para presurizar el fluido de tratamiento, y una boquilla al final de la línea de suministro de fluido de tratamiento 15 opuesta al suministro de fluido para recibir fluido y dispersar el fluido. El sistema también incluye un controlador automático con múltiples entradas y salidas, con por lo menos una salida funcionalmente conectada al dispositivo de presurización para el control del caudal del fluido de tratamiento. El sistema puede instalarse fácilmente sobre la estación de silo colocando la boquilla del sistema dentro de la pared de la descarga de silo, conectando funcionalmente la válvula de descarga de silo a una salida del controlador, y conectando funcionalmente la báscula, 20 quizás a través de un indicador de báscula, a una entrada del controlador.

El sistema instalado está automatizado por el controlador. Una vez se ha abierto la válvula de descarga para iniciar el flujo de cenizas volantes, el controlador activa el dispositivo de presurización para suministrar fluido de tratamiento a las cenizas volantes a medida que las cenizas volantes se desplazan a través de la descarga de silo y al interior del depósito, tal como un camión o vagón. Controlando la báscula, el controlador monitoriza de 25 forma continua el caudal de las cenizas volantes. El controlador ajusta la presurización del fluido de tratamiento de acuerdo con parámetros pre-programados para mantener un flujo de fluido de tratamiento en proporción al caudal de cenizas volantes. Cuando el depósito se aproxima a su capacidad máxima,...

1. Procedimiento para mezclar cenizas volantes con un fluido de tratamiento, que comprende las etapas siguientes

hacer que fluya una corriente de cenizas volantes desde un primer recipiente (13) hasta un depósito móvil (17);

medir el cambio de peso del depósito móvil utilizando una báscula (80); 5

determinar el caudal de las cenizas volantes basándose en el cambio de peso del depósito móvil;

proporcionar el caudal medido de las cenizas volantes a un controlador (100);

presurizar por lo menos un fluido de tratamiento que comprende un agente de sacrificio con un aparato de presurización (24, 44) en comunicación funcional con el controlador; y

dispersar el fluido de tratamiento presurizado en la corriente de cenizas volantes a un caudal 10 correspondiente al caudal determinado de las cenizas volantes para proporcionar el agente de sacrificio a una proporción comprendida entre el 0,001% en peso y el 1% en peso basándose en el peso de las cenizas volantes.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de circulación comprende transportar las cenizas volantes a través de un conducto (15) en un flujo fluidificado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el aparato de presurización (24, 44) es una 15 bomba.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el grado de presurización se determina mediante la velocidad de bomba de la bomba.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las cenizas volantes fluyen en caída libre por gravedad. 20

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las cenizas volantes fluyen por un transportador neumático.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa de dispersión de un fluido de tratamiento en las cenizas volantes comprende pulverizar un fluido de tratamiento líquido en la corriente fluida de cenizas volantes. 25

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el líquido está atomizado.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el líquido está atomizado en el aire.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el agente de sacrificio es un compuesto orgánico aromático que contiene por lo menos un grupo funcional seleccionado de entre el grupo constituido por sulfonato, carboxilato o amino. 30

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el agente de sacrificio es un glicol o derivado de glicol que presenta un peso molecular de aproximadamente 2000 Da o menos.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además la etapa de medir la actividad de carbono original de las cenizas volantes;

en el que la etapa de dispersión comprende dispersar un agente de sacrificio reactivo con carbono en las 35 cenizas volantes en una cantidad suficiente para reducir la actividad de carbono de las cenizas volantes a un valor que sea menor que la actividad de carbono original de las cenizas volantes.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la etapa de dispersión de un agente de sacrificio reactivo con carbono en las cenizas volantes comprende dispersar un agente de sacrificio reactivo con carbono en las cenizas volantes en una cantidad suficiente para reducir la actividad de carbono de las cenizas volantes a un 40 valor predeterminado.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicha etapa de circulación comprende hacer que las cenizas volantes fluyan desde un primer recipiente a través de una descarga de cenizas volantes hasta un depósito móvil abriendo la válvula de descarga de un silo de almacenamiento de cenizas volantes y que comprende además la etapa de cerrar la válvula de descarga y suspender la dispersión de fluido de 45 tratamiento una vez se ha tratado una cantidad predeterminada de cenizas volantes.

15. Sistema de tratamiento de cenizas volantes, que comprende

una línea de suministro de fluido adaptada para unirse a un conducto de transporte de cenizas volantes (15) corriente abajo de un primer recipiente (13);

un primer aparato de presurización de fluido que presenta una salida en comunicación fluídica con la línea de suministro de fluido;

una báscula (80) para medir el cambio de peso de un depósito móvil (17) que recibió las cenizas volantes 5 que fluyen; y

un sistema de control automatizado en comunicación funcional con el primer aparato de presurización de líquido y la báscula (80).

16. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según la reivindicación 15, en el que el primer aparato de presurización de fluido es una bomba. 10

17. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según la reivindicación 15 ó 16, en el que la línea de suministro de fluido está conectada al conducto de cenizas volantes y comunica con el conducto de cenizas volantes a través de una boquilla de pulverización (30).

18. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según la reivindicación 17, que comprende además un segundo aparato de presurización de fluido, en el que el segundo aparato de presurización de fluido está en 15 comunicación funcional con el sistema de control automatizado y el segundo aparato de presurización de fluido presenta una salida en comunicación fluídica con la línea de suministro de fluido.

19. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según la reivindicación 18, en el que el segundo aparato de presurización de fluido es una segunda bomba.

20. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19, que 20 comprende además una válvula de control de cenizas volantes (70) para controlar el flujo de cenizas volantes a través del conducto de cenizas volantes, en el que la válvula de control de cenizas volantes está conectada funcionalmente al sistema de control automatizado (100).

21. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, en el que la báscula (80) está en conexión funcional con un indicador de báscula. 25

22. Sistema de tratamiento de cenizas volantes según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, en el que el conducto de transporte de cenizas volantes está previsto dentro de un silo de almacenamiento de cenizas volantes.