Procedimiento de tratamiento de sedimentos marinos y utilización del producto sólido resultante en morteros u hormigones.

Procedimiento de tratamiento de sedimentos de dragado marinos o fluviales,

especialmente sedimentos dezonas portuarias, cuyo contenido de agua libre se encuentra entre 40% y 80% en peso, para el propósito de obtenerun material sólido que resulta fácil de manipular, caracterizado porque comprende las etapas sucesivas siguientes:

- mezclar dichos sedimentos con una composición de tratamiento que comprende un ligante sulfoaluminato y porlo menos otro componente seleccionado de entre una fuente de sulfato y un catalizador de las reacciones dehidratación del ligante sulfoaluminato,

- una etapa de fraguado de dicha mezcla, que conduce a una mezcla compacta que presenta un contenido deagua libre inferior a 20% en peso,

- fraccionar a continuación dicha mezcla compacta.

Procedimiento de tratamiento de sedimentos marinos y utilización del producto sólido resultante en morteros u hormigones.

La presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de sedimentos marinos o fluviales de dragado, especialmente sedimentos de zonas portuarias, con el propósito de solidificarlos y asimismo a la utilización en morteros u hormigones del material sólido así obtenido.

Los estuarios de puertos se están colmatando progresivamente con sedimentos marinos, que los bloquean y dan lugar a una acumulación de sustancias potencialmente tóxicas. La legislación medioambiental (GEODE, Convención de Londres) prohíbe la descarga de estos sedimentos contaminados en el mar y obliga a las autoridades portuarias a su depósito y tratamiento en tierra.

Sin embargo, la muy elevada fluidez de estos materiales en estado crudo (en efecto contienen entre 40% y 80% de agua marina) dificulta mucho su manipulación y tratamiento en tierra. Además, estos sedimentos pueden contener grandes cantidades de metales pesados, particularmente arsénico, cromo y plomo, y también cinc, cobre, cadmio y mercurio, en cantidades del orden de varias decenas de miligramos/kg de materia seca sólida de dicho sedimento. Estos sedimentos también pueden contener PCB. Su tamaño de partícula es muy fino, inferior al milímetro, siendo el tamaño de partícula medio de aproximadamente unas cuantas decenas de micrómetros.

Debido a que los sedimentos marinos no pueden verterse en el mar, especialmente en el caso de que se encuentren contaminados, se han contemplado diversos procedimientos para tratar estos sedimentos, en particular destinados a convertir el sedimento contaminado crudo en estado líquido en un material que sea más sólido y por lo tanto más fácil de manipular.

Uno de los tratamientos utilizados más habitualmente en la actualidad es el tratamiento mediante reacción con cal viva. Esto se debe a que la cal reacciona instantáneamente, y muy exotérmicamente, con el agua presente en el sedimento (el incremento de temperatura puede alcanzar 140ºC) , formando portlandita, Ca (OH) 2. La eliminación del agua libre del sedimento que acompaña a la producción de este precipitado y la evaporación del agua libre producida por exotermia, conducen al secado parcial del sedimento y por lo tanto a su mayor manipulabilidad.

Por ejemplo, el tratamiento de un sedimento marino con cal viva a una concentración de aproximadamente 20% permite convertir muy rápidamente el sedimento a una forma manipulable, de hecho en menos de dos horas. Sin embargo, tras estas dos horas, se producen pocos cambios, o ninguno, en su textura.

Además, la cal viva es un producto extremadamente peligroso, ya que se convierte en cal apagada mediante un proceso violento y peligroso. Por lo tanto, debe transportarse y utilizarse con precaución. El calor desprendido es tan elevado que, al extinguirse, puede iniciarse la ebullición del agua, escupiendo cal, que es corrosiva. En el contexto de la nueva norma química europea REACH, la cal viva (o la cal grasa) pueden entrar dentro de la clasificación de sustancias que resultan peligrosas o para las que, como mínimo, el fabricante debe demostrar que dispone de procedimientos de utilización segura.

Tras el tratamiento con cal, el sedimento tratado generalmente se descarga en un vertedero, sin ser utilizado.

Tal como se ha mencionado anteriormente, los sedimentos de dragado, especialmente los obtenidos de zonas portuarias, contienen niveles elevados de metales pesados. Por consiguiente, los sedimentos tratados con cal, al verse sometidos a lixiviación, presentan fracciones solubles considerables y pueden ir desprendiendo los metales pesados. Por lo tanto, deben enviarse a vertederos especiales (centros de almacenamiento final de residuos) .

Por lo tanto, existe una verdadera necesidad de procedimientos de tratamiento que, por una parte, utilicen composiciones de tratamiento que resulten de utilización menos peligrosa que la cal viva y que, por otra parte, permitan obtener sedimentos tratados que sean resistentes a la lixiviación, principalmente de los metales pesados.

También es conocido a partir de la patente EP nº 0 120 097 un procedimiento para el tratamiento de lodos, los cuales contienen metales pesados y un contenido de agua de entre 50 y 60 por ciento en peso, con cemento Portland y cenizas volantes, que conduce a agregados sólidos para el posterior uso en hormigón.

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, la presente invención proporciona un procedimiento de tratamiento de sedimentos marinos o fluviales de dragado, especialmente de sedimentos de zonas portuarias, cuyo contenido de agua libre es de entre 40% y 80% en peso, para el propósito de obtener un material sólido que resulte fácil de manipular, caracterizado porque comprende las etapas sucesivas siguientes:

-mezclar dichos sedimentos con una composición de tratamiento que comprende un ligante sulfoaluminato y por lo menos otro componente seleccionado de entre una fuente de sulfato y un catalizador de las reacciones de hidratación del ligante sulfoaluminato,

-una etapa de fraguado de dicha mezcla, que conduce a una mezcla compacta que presenta un contenido de agua libre inferior a 20% en peso,

-fraccionar a continuación dicha mezcla compacta.

La composición de tratamiento puede comprender:

-un ligante sulfoaluminato y una fuente de sulfato, o

-un ligante sulfoaluminato y un catalizador de las reacciones de hidratación de dicho ligante sulfoaluminato, o

-un ligante sulfoaluminato, una fuente de sulfato y un catalizador de las reacciones de hidratación de dicho ligante sulfoaluminato.

En el presente procedimiento según la invención, la composición de tratamiento que comprende un ligante sulfoaluminato y una fuente de sulfato y también un catalizador opcional es una composición de utilización menos peligrosa que la cal viva. Esta composición puede utilizarse con el sedimento en un procedimiento simple que implica simplemente mezclar los sedimentos con dicha composición a temperatura ambiente. La etapa de fraguado es una etapa de reposo de la mezcla, durante la que el ligante sulfoaluminato experimenta hidratación en presencia de la gran cantidad de agua libre presente en el sedimento de dragado.

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, tras una etapa de fraguado con una duración de entre aproximadamente 1 y 7 días, se obtiene una mezcla sólida, seca y compacta que presenta un contenido de agua libre reducido respecto al sedimento inicial. Este contenido de agua libre generalmente es inferior a 20% en peso e incluso puede alcanzar tan sólo 10% en peso de la mezcla total.

Finalmente, dicha mezcla compacta se fracciona para su uso posterior (manipulación con palas u otro uso) .

El ligante sulfoaluminato preferentemente es un clínker sulfoaluminato que comprende ye'elimita C4 A3 $ como la fase principal (en por ciento en peso) . La expresión clínker sulfoaluminato se refiere a cualquier material resultante del calcinamiento, a una temperatura de entre 900ºC y 1.450ºC (temperatura de clinkerización) , de mezclas que contienen por lo menos una fuente de cal (por ejemplo caliza que presenta un contenido de CaO de entre 50% y 60%) , por lo menos una fuente de alúmina (por ejemplo bauxitas, alúminas calcinadas u otros productos secundarios de fabricación que contengan alúmina) y por lo menos una fuente de sulfato (yeso, yeso químico, anhidrita natural o sintética, cenizas sulfocálcicas) . El clínker sulfoaluminato utilizado en la presente invención preferentemente presenta un contenido de 4CaO·3Al2O3·SO3 (también denominado C4 A3 $) superior al 30%.

En la jerga del cemento, los compuestos principales se representan como C para CaO, S para SiO2, A para Al2O3, $ para SO3, H para H2O, y estos serán los utilizados en la totalidad de la presente memoria.

Ventajosamente, dicho clínker sulfoaluminato contiene entre 40% y 80% en peso de ye'elimita C4 A3 $, entre 5% y 15% en peso de C$ y entre 15% y 25% en peso de belita C2S.

Con respecto a la fuente de sulfato, resulta preferente utilizar un sulfato de calcio seleccionado de entre anhidrita, yeso o basanita (hemihidrato de sulfato de calcio) , que son reguladores de fraguado que reaccionan con la fase C4 A3 $ del clínker sulfoaluminato, formando etringita.

El catalizador permite acelerar las reacciones de hidratación del ligante sulfoaluminato. En ausencia del catalizador, la hidratación tiene lugar, pero es muy lenta y avanza poco. Este catalizador preferentemente es una sal de litio, ventajosamente una sal soluble, seleccionada de entre carbonato, sulfato o nitrato de litio.

Las composiciones de tratamiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de tratamiento de sedimentos de dragado marinos o fluviales, especialmente sedimentos de zonas portuarias, cuyo contenido de agua libre se encuentra entre 40% y 80% en peso, para el propósito de obtener 5 un material sólido que resulta fácil de manipular, caracterizado porque comprende las etapas sucesivas siguientes:

-mezclar dichos sedimentos con una composición de tratamiento que comprende un ligante sulfoaluminato y por lo menos otro componente seleccionado de entre una fuente de sulfato y un catalizador de las reacciones de hidratación del ligante sulfoaluminato,

-una etapa de fraguado de dicha mezcla, que conduce a una mezcla compacta que presenta un contenido de agua libre inferior a 20% en peso,

-fraccionar a continuación dicha mezcla compacta.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tratamiento comprende un ligante sulfoaluminato, una fuente de sulfato y un catalizador de las reacciones de hidratación de dicho ligante sulfoaluminato.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tratamiento comprende un ligante sulfoaluminato y una fuente de sulfato. 20

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de tratamiento comprende un ligante sulfoaluminato y un catalizador de las reacciones de hidratación de dicho ligante sulfoaluminato.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ligante de 25 sulfoaluminato es un clínker sulfoaluminato que comprende ye'elimita C4 A3$ como fase principal.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el clínker sulfoaluminato contiene de 40% a 80% en peso de ye'elimita C4 A3$, de 5% a 15% en peso de C$ y de 15% a 25% en peso de belita C2S.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente de sulfato es un sulfato de calcio seleccionado de entre anhidrita, yeso o basanita (hemihidrato de sulfato de calcio) .

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el catalizador es una sal

de litio, preferentemente una sal soluble, seleccionada de entre carbonato, sulfato o nitrato de litio. 35

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición de tratamiento comprende, en porcentaje en peso:

-de 49% a 90%, preferentemente de 80% a 90%, de clínker sulfoaluminat.

40. de 9% a 51%, preferentemente de 12% a 20%, de sulfato de calcio

-hasta 1%, preferentemente de 0, 20% a 0, 90%, de una sal de litio.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición de tratamiento se añade a dicho sedimento en proporciones de entre 1% y 20%, preferentemente de entre 2% y 15% 45 en peso de dicho sedimento.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de la etapa de fraguado es de entre 1 y 7 días aproximadamente, encontrándose el sedimento tratado tras el fraccionamiento en forma de gránulos sólidos que contienen un contenido de agua libre inferior a 10% en peso.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sedimento tratado se introduce posteriormente en una composición de hormigón o mortero.

13. Hormigón o mortero caracterizado porque incorpora un sedimento tratado de acuerdo con el procedimiento 55 según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Hormigón o mortero según la reivindicación 13, caracterizado porque contiene hasta 50% en peso de sedimento tratado.

15. Hormigón o mortero según la reivindicación 14, caracterizado porque se prepara a partir de 10% a 30% en peso de sedimento tratado y a partir de un cemento CEM III.