Procedimiento de tratamiento de una mezcla que comprende granulados y materias arcillosas.

Procedimiento de tratamiento de una mezcla que comprende granulados y materias arcillosas,

comprendiendo dicho procedimiento una etapa de amasado de un floculante de alto peso molecular con dicha mezcla que comprende granulados y materias arcillosas, y una etapa de fraccionamiento, estando dicho procedimiento caracterizado por una adición de disolvente inferior o igual a 15% en peso con relación al peso total del conjunto que comprende dicho floculante y la mezcla que comprende los granulados y las materias arcillosas.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08356138.

Solicitante: LAFARGE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 61 RUE DES BELLES FEUILLES 75116 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: TAYLOR, RICHARD, VILLARD,Emmanuel, RICHARD,Nicolas, TOUBEAU,PHILIPPE, BROCAS,STÉPHANE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B03B1/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B03 SEPARACION DE SOLIDOS POR UTILIZACION DE LIQUIDOS O POR UTILIZACION DE MESAS O CRIBAS DE PISTON NEUMATICO; SEPARACION MAGNETICA O ELECTROSTATICA DE MATERIALES SOLIDOS A PARTIR DE MATERIALES SOLIDOS O DE FLUIDOS; SEPARACION POR CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA TENSION.B03B SEPARACION DE MATERIALES SOLIDOS POR UTILIZACION DE LIQUIDOS O POR UTILIZACION DE MESAS O CRIBAS DE PISTON NEUMATICO (operaciones para separar los fluidos de los sólidos B01D; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o fluidos, separación por campos eléctricos a alta tensión B03C; flotación, sedimentación diferencial B03D; separación por vía seca B07; cribado o tamizado B07B; separación por selección individual B07C; separación especial de materiales definidos, prevista en una sola de las otras clases, ver las clases apropiadas). › B03B 1/00 Tratamiento para facilitar la separación, alterando las propiedades físicas del material a tratar (pretratamiento de minerales en general C22B). › por aditivos.
  • B03D3/06 B03 […] › B03D FLOTACION; SEDIMENTACION DIFERENCIAL (en combinación con otra separación de sólidos B03B; separación por flotación e inmersión B03B 5/28). › B03D 3/00 Sedimentación diferencial. › Floculación.
  • C04B20/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 20/00 Empleo de materias como cargas para morteros, hormigón o piedra artificial previsto en más de un grupo del C04B 14/00 - C04B 18/00 y caracterizadas por la forma o distribución de los granos; Tratamiento de materias especialmente adaptado para reforzar sus propiedades de carga en los morteros, hormigón o piedra artificial previsto en más de un grupo del C04B 14/00 - C04B 18/00; Materiales expandidos o desfibrados (elementos de armadura   E04C 5/00). › Tratamiento.
  • C09C1/42 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09C TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN CARGAS FIBROSAS, PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES DE PIGMENTACION O DE CARGA (preparación de compuestos inorgánicos o elementos no metálicos C01; tratamiento de materias especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón, piedra artificial o análogo C04B 14/00, C04B 18/00, C04B 20/00 ); PREPARACION DE NEGRO DE CARBON. › C09C 1/00 Tratamiento de materiales inorgánicos específicos distintos a las cargas fibrosas (materiales luminiscentes o tenebrescentes C09K ); Preparación de negro de carbón. › Arcillas (tratamiento preparatorio para productos cerámicos C04B 33/04).

PDF original: ES-2402669_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de tratamiento de una mezcla que comprende granulados y materias arcillosas.

El campo de la invención es el tratamiento de mezclas que comprenden granulados y materias arcillosas, tales como productos de arranque (o scalping) , y particularmente la separación de materias arcillosas de granulados.

Se denomina granulado a un conjunto de granos minerales de dimensiones comprendidas entre 0 y 125 mm. Los granulados son una de las materias primas de todos los trabajos de ingeniería civil. Más particularmente se utilizan en la fabricación de morteros, hormigones, capas de cimentación, de base y de rodadura, calzadas, así como para la fabricación de lechos de vías férreas como balasto. Las partes más grandes de los granulados utilizados son de origen natural y se extraen de canteras. Por tanto, es importante controlar el conjunto de sus propiedades, incluida su limpieza.

La limpieza de los granulados es una necesidad industrial. La presencia de lodos, arcillas o polvos mezclados o revistiendo los granulados, puede degradar las prestaciones de los hormigones o los revestimientos. Dicha presencia puede generar, por ejemplo, una reducción de la adherencia granulado-asfalto e implicar una baja resistencia de estos materiales, lo que limita o incluso impide su utilización. Los granulados también deben tener características conformes a las normas en vigor, y en particular, un grado de limpieza que responda a las especificaciones de estas normas.

El producto de arranque es un subproducto de la explotación de canteras. Este producto consiste en una mezcla que comprende principal y mayoritariamente granulados y arcillas. No es raro en las canteras, y particularmente en los yacimientos de material calcáreo duro, observar alteraciones de material al nivel de la primera etapa de explotación, alteraciones consecutivas a los accidentes tectónicos (fallas diaclasas) . Dichas alteraciones se traducen en infiltraciones de lodos más o menos arcillosos, incluso rellenos de «cavidades» que resultan de la desaparición de la roca. Esta contaminación se concentra en las fracciones granulares bajas del material bruto (también denominadas finos) . Para eliminar y no tratar en la instalación de trituración-cribado más que los materiales que presenten un buen potencial de calidad, que permitan producir arenas, gravillas y balasto respetando las normas de limpieza, es usual extraer (o «arrancar») antes del puesto primario de trituración-cribado esta fracción granular baja. Los productos resultantes de esta operación, o productos de arranque, frecuentemente se depositan, y al cabo del tiempo, forman verdaderos escoriales. Estos escoriales bloquean por tanto superficies importantes al nivel mismo de las explotaciones. Los productos de arranque son por otra parte materias extraídas no valorizadas. Las materias extraídas pueden por otra parte, en ciertos países, dar lugar al pago de una tasa «ambiental», para limitar la cantidad de materia extraída y favorecer la utilización de materiales reciclados. Por tanto, es interesante valorizar la proporción más grande posible de materias extraídas.

La valorización de los productos de arranque es por tanto de gran interés. Un medio para valorizar estos productos de arranque es separar las fracciones gruesas de la fracción arcillosa y permitir así la utilización de los granulados. Sin embargo, la presencia de arcillas asociada a una tasa de humedad elevada impide utilizar simplemente el cribado para efectuar esta separación, colmatando los finos arcillosos las rejillas de la criba y obstaculizando la separación de los granulados y las arcillas.

Este problema se extiende a otras mezclas de granulados, tales como los que se obtienen como consecuencia de los trabajos de excavación o provienen de obras de construcciones o incluso de trabajos de mantenimiento de carreteras. Estos productos de recuperación están constituidos por una mezcla de tierra y de granulados que es, incluso difícil, de separar y, por tanto de reciclar.

Tanto para los productos de recuperación como para los productos de arranque, es posible proceder a una etapa de lavado para efectuar la separación entre granulados y materias arcillosas (y/o tierra) , pero el volumen de agua necesario para esta operación es muy elevado y es un freno importante para explotar industrialmente esta solución. Además esta operación de lavado necesita a posteriori movilizar una vez más zonas de terreno para permitir que los lodos se escurran en grandes depósitos de decantación.

Alternativamente, las mezclas que comprenden granulados y materias arcillosas se pueden tratar con cal para desecar y coagular las arcillas y hacerlas así cribables. Sin embargo, dicho tratamiento implica la utilización de grandes cantidades de cal. Como la cal es un producto nocivo, irritante y pulverulento (por tanto inhalable) , su manipulación engendra riesgos importantes para los manipuladores.

Los floculantes aniónicos con altos pesos moleculares se utilizan generalmente para efectuar separaciones de materiales indeseables en medio líquido. Estos materiales se ponen en presencia de un floculante en medio líquido y las partículas floculadas se separan decantándose por gravedad o por filtración. Se trata de una separación liquido/sólido en la cual el floculante permite aglomerar los finos con el fin de acelerar su decantación y al final su separación.

Así, la solicitud de patente FR 2556239 describe un procedimiento para extraer un combustible, como una arena bituminosa, de una ganga arcillosa por puesta en solución en un medio alcalino acuoso y calentamiento a alta temperatura. Según una variante de este procedimiento se puede añadir un floculante a la mezcla líquida para mejorar la separación por decantación y filtración. Se trata una vez más de una separación líquido/sólido.

Las solicitudes de patentes PCT WO 96/17688 y WO 98/11993 describen un procedimiento de separación de partículas de arcillas de polvos minerales en un medio acuoso por floculación selectiva y decantación. Se trata una vez más de una separación en medio líquido. El floculante utilizado es un polímero aniónico de alto peso molecular que puede ser un copolímero de acrilamida y de ácido acrílico.

La patente de EE.UU. 3.572.500 describe un procedimiento de purificación de polvos de rocas de diatomeas que comprende varias etapas sucesivas en medio líquido. En el curso de una de dichas etapas se pueden utilizar polímeros de tipo poliacrilamida para concentrar la mezcla y permitir una mejor filtración de la misma. Se trata de nuevo de una separación líquido/sólido.

La patente de EE.UU. 4.702.820 describe un procedimiento de pretratamiento que comprende al menos un elemento combustible, cuya ganga comprende compuestos arcillosos susceptibles de formar una suspensión plástica estable en presencia de agua.

Las separaciones líquido/sólido tienen varios inconvenientes y principalmente el de consumir mucha agua. Además, es necesario dedicar grandes superficies para el secado de las materias separadas, perdiéndose estas superficies para una explotación eventual. Finalmente, es necesario prever una etapa complementaria de reciclado del agua.

La invención se refiere a un procedimiento de valorización de mezclas que comprenden granulados y materias arcillosas, tales como productos de arranque o productos de recuperación, no presentando este procedimiento todos los inconvenientes y desventajas de la técnica anterior.

Así un primer objeto según la invención es un procedimiento de tratamiento de una mezcla que comprende granulados y materias arcillosas (por ejemplo, tierra) , comprendiendo dicho procedimiento una etapa de amasado de un floculante de alto peso molecular con dicha mezcla de granulados y materias arcillosas, seguido por una etapa de fraccionamiento (o separación) , estando caracterizado dicho procedimiento porque se efectúa sin adición significativa de disolvente.

Por el término «tratamiento» se entiende cualquier procedimiento que permita valorizar los granulados comprendidos en las mezclas, es decir, que permita su utilización, principalmente en los campos de las construcción y de carreteras. En particular, el término tratamiento se aplica a la separación de granulados y arcillas u otros finos.

Por la expresión «mezcla que comprende granulados y materias arcillosas» se entiende cualquier mezcla que comprende mayoritariamente granulados y arcillas, y principalmente productos de arranque o de recuperación, tales como los descritos antes. Las mezclas que comprenden granulados y materias arcillosas pueden contener además otros materiales minoritarios, como por ejemplo, finos de arena o materias orgánicas.

Por «materias... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de tratamiento de una mezcla que comprende granulados y materias arcillosas, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de amasado de un floculante de alto peso molecular con dicha mezcla que comprende granulados y materias arcillosas, y una etapa de fraccionamiento, estando dicho procedimiento caracterizado por una adición de disolvente inferior o igual a 15% en peso con relación al peso total del conjunto que comprende dicho floculante y la mezcla que comprende los granulados y las materias arcillosas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla que comprende granulados y materias arcillosas presenta una humedad comprendida entre 1 y 10% (porcentaje en masa con relación al peso de la mezcla que comprende granulados y materias arcillosas) , preferiblemente entre 1 y 8%, y más particularmente entre 2, 5 y 8%.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicho floculante presenta un peso molecular superior a 1.000.000 g/mol, preferiblemente superior a 10.000.000 g/mol.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha etapa de fraccionamiento comprende una etapa de cribado y/o tamizado.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho floculante es un polímero orgánico.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho polímero es un copolímero, tal como un copolímero de acrilamida/monómero catiónico o de acrilamida/monómero aniónico.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho copolímero es un copolímero de acrilamida/acrilato de sodio.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho copolímero presenta proporciones respectivas de aproximadamente un tercio de acrilamida por dos tercios de acrilato de sodio.

9. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho polímero se elige en el grupo constituido por los polímeros constituidos por los monómeros siguientes: acrilamida, metilacrilamida, acrilato de dialquilaminoalquilo, metacrilato de dialquilaminoalquilo, dialquilaminoalquil-acrilamida, dialquilaminoalquilmetilacrilamida, dialilamina, metildialilamina, así como sus sales.

10. Procedimiento según las reivindicaciones 5 y 9, caracterizado porque dicho polímero es un polímero de acrilamida o de metilacrilamida.

11. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho polímero se elige en el grupo constituido por los polímeros constituidos por los monómeros siguientes: monómeros que poseen una función carboxílica, tales como ácido acrílico y ácido metacrílico, monómeros que poseen una función ácido sulfónico, tales como el ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfónico y sus sales.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la cantidad de floculante utilizado se elige en un intervalo de dosificación de 0, 02 a 0, 06 % en peso de mezcla seca que comprende granulados y materias arcillosas.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicho floculante está en forma de una emulsión inversa del tipo agua en aceite.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque dicha mezcla que comprende granulados y materias arcillosas es un producto de arranque.


 

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