ES2987361T3

ES2987361T3 - Arcilla carbonatada mecanoquímicamente, métodos de su fabricación y usos de la misma

Info

Publication number: ES2987361T3
Application number: ES22190795T
Authority: ES
Inventors: Apoorva Sinha
Original assignee: Carbon Upcycling Technologies Inc
Current assignee: Carbon Upcycling Technologies Inc
Priority date: 2022-08-17
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2024-11-14
Anticipated expiration: 2042-08-17
Also published as: EP4324802B1; PL4410759T3; ES3036165T3; EP4324802C0; PL4324802T3; WO2024038385A1; EP4410759A3; EP4410759C0; EP4410759B1; EP4324802A1; EP4410759A2

Abstract

La presente invención se refiere a una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tiene una superficie específica de menos de 50 m2/g. La invención se refiere además a métodos para su producción y usos de la misma. La invención se refiere además a composiciones que comprenden la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y un material adicional seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, polímeros y combinaciones de los mismos. La invención se refiere además al hormigón y a métodos para su preparación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Arcilla carbonatada mecanoquímicamente, métodos de su fabricación y usos de la misma

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a una arcilla carbonatada mecanoquímicamente. La invención se refiere además a métodos de su fabricación y usos de la misma. La invención se refiere además a composiciones que comprenden la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y un material adicional seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, polímeros y combinaciones de los mismos. La invención se refiere además a hormigón y métodos de su preparación.

Estado de la técnica

[0002] El hormigón es un material compuesto, que comprende una matriz de agregado (típicamente un material rocoso) y un aglutinante (típicamente cemento Portland o asfalto), que sostiene la matriz. El hormigón es uno de los materiales de construcción más usados y se dice que ocupa el segundo lugar entre los materiales más usados en la tierra, después del agua.

[0003] Para reducir el coste de hormigón y las emisiones de CO<2>generadas por la producción global de cemento, se ha invertido mucho esfuerzo de investigación en identificar materiales económicos que se puedan usar como una carga o aglutinante alternativo para reemplazar el componente aglutinante sin afectar (perjudicialmente) a las propiedades de hormigón. Tales materiales cementantes secundarios son un área de gran interés en la industria.

[0004] Un ejemplo de relleno de cemento muy utilizado es la piedra caliza. Se puede encontrar una visión completa de productos de relleno en materiales cementantes en John, Vanderley M., et al. "Fillers in cementitious materials-Experience, recent advances and future potential." Cement and Concrete Research 114 (2018): 65-78.

[0005] La fabricación de cemento Portland contribuye a aproximadamente el 8 % de las emisiones de dióxido de carbono del mundo. Según Vanderley et al. las estrategias tradicionales de mitigación de emisiones de CO<2>en la industria de cemento no son suficientes para asegurar la mitigación necesaria en un escenario de demanda en aumento de cemento. Actualmente la producción de cemento está en aumento debido a una combinación de sustituciones de infraestructura antigua y urbanización en aumento. Por lo tanto, la adopción costosa y arriesgada para el medio ambiente de captura y almacenamiento de carbono (CCS) se ha considerado una solución inevitable por los líderes de la industria del cemento.

[0006] Por lo tanto, sigue existiendo una necesidad de desarrollar una tecnología de carga asequible que pueda combinar tanto la reducción de las emisiones de CO<2>conseguida mediante una reducción de la producción del cemento y la reducción de la emisión de CO<2>conseguida mediante tecnología de captura del carbono y que no afecta perjudicialmente a las propiedades del hormigón.

[0007] US 2012/0055376 A1 describe la reducción de la emisión de CO<2>del hormigón mediante la sustitución parcial del cemento por un material cementante suplementario que comprende una arcilla calcinada y un material carbonatado molido.

[0008] VIZCAYNO C ET AL: "Pozzolan obtained by mechanochemical and thermal treatments of kaolin" APPLIED CLAY SCIENCE, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 49 no. 4, 1, agosto 2010 páginas 405-413 describe la molienda de caolín en atmósfera de aire para aumentar su actividad puzolánica.

[0009] Es un objeto de la presente invención proporcionar productos de relleno mejorados para aglutinante de geopolímero, cemento o asfáltico.

[0010] Otro objeto de la presente invención es proporcionar productos de relleno mejorados para aglutinante de geopolímero, cemento o asfáltico que se puedan fabricar de forma económica.

[0011] Otro objeto de la presente invención es proporcionar productos de relleno mejorados para aglutinante de cemento de geopolímero o de asfalto que se puedan fabricar usando tecnología de captura de CO<2>.

[0012] Otro objeto de la presente invención es proporcionar productos de relleno mejorados para aglutinante de geopolímero, cemento o asfalto que mejoran las propiedades del hormigón resultante, como la fuerza compresiva, el índice de actividad resistente y/o la demanda de agua.

Resumen de la invención

[0013] La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones anexo.

[0014] En un aspecto, la invención proporciona un método para la producción de una arcilla carbonatada mecanoquímicamente, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

a) proporcionar una materia de salida que comprende o consiste en un precursor de arcilla;

b) proporcionar un gas que comprende al menos 0,5 % en volumen de CO<2>;

c) introducir dicha materia de salida y dicho gas en una unidad de agitación mecánica; y

d) someter el material de dicha materia de salida a una operación de agitación mecánica en presencia de dicho gas en dicha unidad de agitación mecánica,

donde el paso (d) no se realiza en una solución acuosa ni lodo.

[0015] Este método se puede aplicar a varios tipos de precursores de arcilla, lo que da como resultado ventajosamente una arcilla única carbonatada mecanoquímicamente.

[0016] En otro aspecto la invención proporciona una arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenible por ciertas formas de realización del método para fabricar la arcilla carbonatada mecanoquímicamente, como se expone en el conjunto de reivindicaciones anexas

[0017] Como se mostrará en los ejemplos adjuntos, se descubrió que cuando dichas arcillas carbonatadas mecanoquímicamente descritas en el presente documento se utilizan como relleno en el cemento, la resistencia a la compresión del hormigón resultante aumenta sorprendentemente por encima de los valores obtenidos para la arcilla no carbonatada y en particular muy por encima de los valores del cemento Portland puro. En particular, el tiempo de fraguado para el desarrollo de la resistencia se ve fuertemente mejorado (acortado) en comparación con cuando se utiliza como relleno arcilla no carbonatada mecánicamente. Además, puede utilizarse una cantidad mucho mayor de esta arcilla carbonatada mecanoquímicamente como relleno, obteniéndose unas propiedades del hormigón aceptables o incluso mejoradas.

[0018] Además, se descubrió que la durabilidad del hormigón producido utilizando dicha arcilla carbonatada mecanoquímicamente aumenta considerablemente. Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los presentes inventores creen que esto se debe a una mayor hidratación a micro y sub-microescala, a una menor permeabilidad a los cloruros, a una menor porosidad del hormigón y/o a la pasivación de la cal libre. Además, el mayor contenido de oxígeno en comparación con los precursores o materias primas no tratados puede dar lugar a una mejor dispersión en disolventes polares y a una mejor compatibilidad con materiales que tienen grupos funcionales epoxi o carboxilo.

[0019] Además, como se muestra en los ejemplos adjuntos, la demanda de agua disminuye en comparación con el cemento puro, así como en comparación con el cemento relleno con arcilla no carbonatada. Esto es particularmente sorprendente en vista del tamaño de partícula reducido de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente en comparación con la arcilla no carbonatada. Un tamaño de partícula reducido se asocia generalmente a una mayor demanda de agua. La menor demanda de agua en comparación con las materias primas no tratadas o el cemento puro puede contribuir a mejorar propiedades como la trabajabilidad, la resistencia a la compresión, la permeabilidad, la estanqueidad, la durabilidad, la resistencia a la intemperie, la contracción por secado y el potencial de agrietamiento. Por estas razones, limitar y controlar la cantidad de agua en el hormigón es importante tanto para la constructibilidad como para la vida útil. Así, la presente invención permite tener un mejor control sobre la demanda de agua. Sin querer ceñirse a ninguna teoría, se cree que el proceso mecanoquímico de la invención puede dar lugar a un aumento del contenido amorfo cuando se analiza por XRD en donde al menos algunos dominios cristalinos que pueden estar presentes en una materia prima se mantienen a través de una arquitectura interna en forma de microcristalinidad, que persiste en una estructura desordenada más generalizada. Esta macroestructura desordenada, por lo tanto, promueve una mayor reactividad y mejora la hidratación del cemento.

[0020] Además, la producción de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente se basa en una plataforma tecnológica de captura de CO<2>barata capaz de funcionar con flujos de CO<2>diluidos, como por ejemplo directamente en una fuente puntual de emisiones de una planta de combustión, de manera que se proporciona un relleno que puede producirse de forma económicamente viable y que combina tanto la reducción de emisiones de CO<2>conseguida mediante la reducción de la producción de cemento como la reducción de emisiones de CO<2>conseguida mediante el secuestro de CO<2>. Así, la arcilla mecanoquímicamente carbonatada de la presente invención, en particular la arcilla mecanoquímicamente carbonatada de la invención, constituye un excelente relleno para muchas aplicaciones, combinando propiedades mecánicas distintas con una tecnología de captura de CO<2>rentable.

[0021] En otro aspecto, la invención proporciona una composición que comprende una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe en el presente documento y un material adicional seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, polímeros y combinaciones de los mismos.

[0022] En otro aspecto, la invención proporciona un método para preparar una composición como se describe en el presente documento, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

(i) proporcionar una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe en el presente documento; (ii) proporcionar otro material seleccionado del grupo que consiste en asfalto, geopolímeros, cemento, polímeros y combinaciones de los mismos; y

(iii) combinar la arcilla carbonatada mecanoquímicamente del paso (i) con el material del paso (ii).

[0023] En otro aspecto, la invención proporciona un método para preparar hormigón o mortero, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

(i) proporcionar una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe en el presente documento y un material adicional que se selecciona del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros y combinaciones de los mismos, opcionalmente en la forma de la composición como se describe en el presente documento en la que el material adicional se selecciona del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros y combinaciones de los mismos;

(ii) proporcionar un agregado de construcción; y

(iii) poner en contacto, preferiblemente mezclar la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y el material adicional del paso (i) con el agregado de construcción del paso (ii) y, opcionalmente, agua.

[0024] En otro aspecto, la invención proporciona hormigón o mortero obtenible mediante un método para preparar hormigón descrito en el presente documento.

[0025] En otro aspecto, la invención proporciona el uso de una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe en el presente documento:

• como relleno, preferiblemente como relleno en un material seleccionado del grupo que consiste en asfalto, geopolímero, cemento, mortero, polímeros y combinaciones de los mismos;

• como sustituto parcial del asfalto, el geopolímero o el cemento en el hormigón o el mortero;para aumentar la resistencia a la compresión del hormigón o mortero;

• para mejorar la durabilidad del hormigón o mortero;

• para mejorar la durabilidad del hormigón o mortero reduciendo la permeabilidad al cloruro y/o la porosidad;

• para mejorar el índice de actividad resistente del hormigón o mortero; y/o

• para reducir la demanda de agua del hormigón o mortero,

preferiblemente,

• para mejorar al mismo tiempo el índice de actividad resistente del hormigón y reducir la demanda de agua del hormigón; o

• para mejorar al mismo tiempo el índice de actividad resistente del mortero y reducir la demanda de agua del mortero.

Descripción de las formas de realización

[0026] La expresión "comprende" y sus variaciones, tales como "comprende" y "que comprende", tal como se utilizan en el presente documento, deben interpretarse en un sentido abierto e inclusivo, lo que significa que la realización descrita incluye las características mencionadas, pero que no excluye la presencia de otras características, siempre que no hagan que la realización sea inviable.

[0027] Las expresiones "una realización", "una realización particular", "una realización", etc., tal como se utilizan en el presente documento, deben interpretarse en el sentido de que un rasgo, estructura o característica particular descrita en relación con la realización está incluida en al menos una realización. Por lo tanto, las apariciones de tales expresiones en varios lugares a lo largo de esta especificación no se refieren necesariamente a la misma realización. Además, los rasgos, estructuras o características particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. Por ejemplo, ciertas características de la divulgación que se describen en el presente documento en el contexto de realizaciones separadas también se contemplan explícitamente en combinación en una única realización.

[0028] Las formas singulares "un", "una" y "el", "la", tal y como se utilizan en este documento, deben interpretarse de forma que incluyan referentes plurales, a menos que el contenido indique claramente lo contrario. También debe tenerse en cuenta que el término "o" se emplea generalmente en su sentido más amplio, es decir, con el significado de "y/o", a menos que el contenido indique claramente lo contrario.

[0029] Siempre que en este documento se haga referencia a un compuesto que es una sal, se entenderá que incluye la forma anhidra, así como cualquier solvato (en particular hidratos) de este compuesto.

[0030] Los términos "precursor de arcilla" y "arcilla" utilizados en el presente documento deben interpretarse como un material sólido que comprende al menos un 50 % en peso de filosilicatos de aluminio hidratados, preferiblemente al menos un 75 % en peso de filosilicatos de aluminio hidratados, más preferiblemente al menos un 90 % en peso de filosilicatos de aluminio hidratados. Los filosilicatos de aluminio hidratados se seleccionan preferiblemente del grupo del caolín, del grupo de la esmectita, del grupo de la vermiculita o de sus mezclas. La arcilla puede ser calcinada o no.

[0031] El término "arcilla carbonatada mecanoquímicamente" se utiliza aquí para referirse a una arcilla obtenible por el método de carbonatación mecanoquímica de la presente invención.

[0032] De acuerdo con la invención, la superficie BET a la que se hace referencia en el presente documento se determina a una temperatura de 77K utilizando una masa de muestra de 0,1-0,5g. La superficie BET a la que se hace referencia en el presente documento se determina utilizando nitrógeno. Un método de análisis preferido para determinar el área superficial BET comprende calentar las muestras a 400 °C durante un ciclo de desorción antes del análisis de la superficie. Un aparato de análisis adecuado y, por tanto, preferido para determinar la superficie BET es un analizador de superficies Gemini VII 2390 de Micromeritics, preferiblemente equipado con una unidad de desgasificación por flujo de gas FlowPrep 060 de Micromeritics.

[0033] TGA se refiere al análisis termogravimétrico, una técnica conocida por los expertos en la materia. Una configuración TGA preferida para determinar el contenido de CO<2>de las materias primas y los materiales carbonatados en el contexto de la presente invención es una balanza de doble cámara Setaram TAG 16 TGA/DSC que emplea una muestra de 0,1-2 mg. De acuerdo con la invención, el TGA se realiza bajo una atmósfera inerte, como nitrógeno o argón.

[0034] De acuerdo con la invención, las características de distribución de tamaño de partícula a las que se hace referencia en el presente documento, como D10, D50 y D90, así como el área de superficie específica (a menos que se mencione explícitamente que es el área de superficie BET) se determinan midiendo con un analizador de tamaño de partícula de dispersión de luz láser que utiliza la teoría Fraunhofer de dispersión de luz, como el medidor de partículas láser Brookhaven, Modelo Microbrook 2000LD u otro instrumento de igual o mejor sensibilidad e informando de los datos utilizando un modelo de esfera equivalente al volumen. Como es sabido por el experto, el D50 es el diámetro medio de la masa, es decir, el diámetro en el que el 50 % de la masa de una muestra se compone de partículas más pequeñas. Del mismo modo, el D10 y el D90 representan el diámetro en el que el 10 o el 90 % de la masa de una muestra se compone de partículas más pequeñas.

[0035] El contenido de carbono total (CT) al que se hace referencia aquí se determina preferiblemente de acuerdo con el método descrito en Soil Sampling and Methods of Analysis, 2.a edición, CRC Press (2008), p. 244 y, además, se incorpora aquí por referencia. El contenido de carbono total (CT) se expresa siempre aquí en % en peso basado en el peso total de la composición que se está midiendo, es decir, basado en el peso total del precursor de arcilla, o basado en el peso total de la arcilla carbonatada.

[0036] De acuerdo con la invención, la resistencia a la compresión, el índice de actividad resistente y la demanda de agua se midieron de acuerdo con ASTM C311/C311M-22. Como será evidente para el experto, en la realización de estas pruebas, se utilizó el precursor de arcilla o la arcilla carbonatada de la presente invención en lugar de la "ceniza volante o puzolana natural" especificada por la norma.

[0037] A los efectos de la presente divulgación, se presume la ley de los gases ideales, de manera que el % en volumen de un gas se considera igual al mol%.

Arcilla carbonatada mecanoquímicamente

[0038] En un aspecto, la invención proporciona una arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenible mediante ciertas realizaciones del método para producir la arcilla carbonatada mecanoquímicamente, como se establece en el juego de reivindicaciones adjunto, que tiene una superficie específica de menos de 50 m<2>/g. La arcilla mecanoquímicamente carbonatada tiene preferiblemente un contenido de CO<2>superior al 0,8 % en peso (en peso total de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada), preferiblemente superior al 1 % en peso (en peso total de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada), preferiblemente superior al 1,5 % en peso (en peso total de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada), en donde el contenido de CO<2>se determina como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min.

[0039] En realizaciones preferidas de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente cumple los requisitos de resistencia establecidos en ASTM C618-12a (2012).

[0040] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una superficie específica de al menos 0,6 m2/g, preferiblemente de al menos 0,7 m2/g, más preferiblemente de al menos 0,8 m2/g.

[0041] En realizaciones preferidas de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una superficie específica de menos de 50 m2/g, preferiblemente menos de 30 m2/g más preferiblemente menos de 15 m2/g. Por ejemplo, la arcilla carbonata mecanoquímicamente tiene una superficie específica de como mucho 50 m2/g, como mucho 48 m2/g, como mucho 46 m2/g, como mucho 44 m2/g, como mucho 42 m2/g, como mucho 40 m2/g, como mucho 38 m2/g, como mucho 36 m2/g, como mucho 34 m2/g, como mucho 32 m2/g, como mucho 30 m2/g, como mucho 28 m2/g, como mucho 26 m2/g, como mucho 24 m2/g, como mucho 22 m2/g, como mucho 20 m2/g, como mucho 18 m2/g, como mucho 16 m2/g, como mucho 14 m2/g, como mucho 12 m2/g, como mucho 10 m2/g, como mucho 8 m2/g, como mucho 6 m2/g, como mucho 4 m2/g, como mucho 2 m2/g etc.

[0042] En realizaciones muy preferidas de la invención la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una superficie específica inferior a 5 m2/g, preferiblemente inferior a 3 m2/g, más preferiblemente inferior a 2 m2/g. Por ejemplo, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente puede tener una superficie específica de menos de 5,0 m2/g, menos de 4,5 m2/g, menos de 4,0 m2/g, menos de 3,5 m2/g, menos de 3,0 m2/g, menos de 2,5 m2/g, menos de 2,0 m2/g, menos de 1,5 m2/g, etc.

[0043] Los inventores han observado que una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tiene una superficie específica dentro de los rangos aquí especificados tiene propiedades particulares cuando se considera el rendimiento, la manipulación, etc. en comparación con precursores no tratados o incluso materiales carbonatados con otras áreas superficiales. Por lo tanto, de acuerdo con las realizaciones altamente preferidas de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una superficie específica en un área definida de acuerdo con los límites superiores e inferiores descritos aquí, como una superficie específica en el rango de 0,3-50 m2/g, preferiblemente 0,3-30 m2/g, más preferiblemente 0,3-10 m2/g; una superficie específica en el rango de 0,4-50 m2/g, preferiblemente 0,4-30 m2/g, más preferiblemente 0,4-10 m2/g; una superficie específica en el rango de 0,5-50 m2/g, preferiblemente 0,5-30 m2/g, más preferiblemente 0. 5-10 m2/g; una superficie específica en el rango de 0,3-5,0 m2/g, preferiblemente 0,3-3,0 m2/g, más preferiblemente 0,3-2,0 m2/g; una superficie específica en el rango de 0,4-5,0 m2/g, preferiblemente 0,4-3,0 m2/g, más preferiblemente 0,4-2,0 m2/g; una superficie específica en el rango de 0,5-5,0 m2/g, preferiblemente 0,5-3,0 m2/g, más preferiblemente 0,5-2,0 m2/g, etc.

[0044] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una, dos o tres, preferiblemente tres, de las siguientes características:

• un D10 dentro del rango de 0,005-3 |_im, preferiblemente 0,01-2 |_im, más preferiblemente 0,1-14 |_im;

• un D50 dentro del rango de 0,1-30 |_im, preferiblemente 0,5-15 |_im, más preferiblemente 1-10 |_im;

• un D90 dentro del rango de 0,5-100 |_im, preferiblemente 1-80 |_im, más preferiblemente 5-70 |_im.

[0045] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene un contenido total de carbono de al menos 0,75 % en peso, preferiblemente de al menos 0,85 % en peso, más preferiblemente de al menos 0,9 % en peso. Los inventores han observado que una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tiene un contenido total de carbono de al menos 1 % en peso, preferiblemente de al menos 1,5 % en peso, más preferiblemente de al menos 2 % en peso, proporcionó incluso mejores resultados. Por lo tanto, en las realizaciones preferidas, una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tenga un contenido total de carbono de al menos 1 % en peso, preferiblemente de al menos 1,5 % en peso, más preferiblemente de al menos 2 % en peso, proporcionó resultados aún mejores.

[0046] Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los presentes inventores creen que el aumento de la superficie específica efectuado por el método de carbonatación mecanoquímica en seco de otro aspecto de la invención (que está descrito aquí en algún otro lugar) está asociado con las propiedades beneficiosas observadas (como el excelente índice de actividad resistente y la reducción de la demanda de agua). Por lo tanto, en las realizaciones de la invención se proporciona la arcilla carbonatada mecanoquímicamente descrita aquí, que se puede obtener por carbonatación simultánea y aumento de la superficie específica de un precursor de arcilla, donde la proporción entre la superficie específica de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y la superficie específica del precursor de arcilla es de al menos 1,2:1, preferiblemente de al menos 1,4:1, más preferiblemente de al menos 1,6:1.

[0047] Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los presentes inventores creen que el aumento de la superficie BET efectuado por el método de carbonatación mecanoquímica en seco de otro aspecto de la invención (que está descrito aquí en otra parte) está asociado con las propiedades beneficiosas observadas (como el excelente índice de actividad resistente y la reducción de la demanda de agua). Por lo tanto, en las realizaciones de la invención, se proporciona la arcilla carbonatada mecanoquímicamente que se obtiene por carbonatación concomitante y aumento de la superficie BET de un precursor de arcilla en donde la proporción entre la superficie de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y la superficie BET del precursor de arcilla es de al menos 2:1, preferiblemente de al menos 3:1, más preferiblemente de al menos 3,5:1.

[0048] Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los presentes inventores creen que el aumento de la superficie BET efectuado por el método de carbonatación mecanoquímica en seco de otro aspecto de la invención (que se describe aquí en otra parte) puede atribuirse en gran medida a un aumento del número de poros, observado por una disminución de la anchura media de los poros y un aumento de la superficie total de los poros. Por lo tanto, en realizaciones de la invención, se proporciona la arcilla mecanoquímicamente carbonatada que se puede obtener por carbonatación concomitante y aumento de la superficie BET de un precursor de arcilla en el que la superficie acumulativa de desorción BJH de los poros de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada es al menos del 110 %, preferiblemente al menos del 120 %, más preferiblemente al menos el 150 %, de la superficie acumulada de desorción BJH de los poros del precursor de arcilla y la anchura media de los poros de desorción (4V/A por BET) de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente no es superior al 90 %, preferiblemente no es superior al 85 %, más preferiblemente no es superior al 80 %, de la anchura media de los poros de desorción (4V/A por BET) del precursor de arcilla.

[0049] Según la invención la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene un índice de actividad resistente (IAR) en el día 7 que es al menos del 75 %, preferiblemente al menos del 80 %. Los inventores han observado que el proceso mecanoquímico de la presente invención permite obtener arcilla carbonatada que tiene un excelente IAR en el día 7. Por lo tanto, en realizaciones muy preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene un IAR en el día 7 que es al menos del 105 %, preferiblemente al menos del 110 %, incluso más preferiblemente al menos del 125 %.

[0050] En las realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene un índice de actividad resistente (IAR) en el día 28 que es al menos del 75 %, preferiblemente al menos del 95 %, más preferiblemente al menos del 100 %. Los inventores han observado que el proceso mecanoquímico de la presente invención permite obtener arcilla carbonatada que tiene un excelente IAR en el día 28. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene un IAR en el día 28 que es al menos del 100 %, preferiblemente al menos del 115 %, incluso más preferiblemente al menos del 125 %.

[0051] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una demanda de agua inferior al 97 %, preferiblemente inferior al 96 %, más preferiblemente inferior al 95 %. Los inventores han observado que el proceso mecanoquímico de la presente invención permite obtener arcilla carbonatada con una demanda de agua extremadamente baja. Por lo tanto, en realizaciones muy preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente tiene una demanda de agua inferior al 93 %, preferiblemente inferior al 91 %.

Método para la fabricación de arcilla carbonatada mecanoquímicamente y arcilla carbonatada mecanoquímicamente que se puede obtener de esta forma

[0052] Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los presentes inventores creen que el método de carbonatación mecanoquímica en seco de la presente invención confiere propiedades únicas y deseables a la arcilla carbonatada obtenible por este método. Por ejemplo, se cree que la superficie única y las propiedades de los poros efectuadas por el método de carbonatación mecanoquímica en seco de la presente invención son importantes para lograr el sorprendente rendimiento de los materiales en, por ejemplo, el hormigón.

[0053] En otro aspecto, la invención proporciona un método para fabricar una arcilla carbonatada mecanoquímicamente, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

b) proporcionar un gas que comprenda al menos 0,5 % en volumen de CO<2>;

c) introducir dicha materia de salida sólida y dicho gas en una unidad de agitación mecánica; y

d) someter el material de dicha materia de salida sólida a una operación de agitación mecánica en presencia de dicho gas en dicha unidad de agitación mecánica para obtener la arcilla carbonatada mecanoquímicamente.

Descripción del proceso

[0054] El término "materia de salida" debe interpretarse como un material que consiste en o comprende un precursor de arcilla. La arcilla puede mezclarse con otros materiales para formar la materia prima (por ejemplo, como es el caso de cuando se utiliza esquisto como materia de salida) o puede consistir esencialmente en arcilla. El término "precursor" se utiliza para designar la arcilla antes de ser sometida a la carbonatación mecanoquímica de la invención. Sin embargo, preferiblemente, la materia prima consiste esencialmente en un precursor de arcilla, ya que esto permite optimizar las condiciones del proceso para conseguir las propiedades deseadas de la arcilla carbonatada sin tener que tener en cuenta las propiedades de otros materiales presentes en la materia de salida.

[0055] Está dentro de la capacidad de un experto en la materia, a la luz de la orientación proporcionada en la presente divulgación, adaptar los parámetros pertinentes del proceso de tal manera que se obtenga una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tenga las propiedades aquí descritas.

[0056] El gas proporcionado en el paso (b) puede ser cualquier corriente de gas que contenga CO<2>, como aire normal, una corriente de gas residual con una baja concentración de CO<2>, o corrientes concentradas de CO<2>.

[0057] En las realizaciones del método descrito aquí el gas proporcionado en el paso (b) es aire normal.

[0058] En realizaciones muy preferidas del método descrito en el presente documento, el gas proporcionado en el paso (b) es un gas de combustión, en particular un gas de combustión procedente de la combustión de combustibles fósiles, la combustión de pélets de madera, la combustión de biomasa o la combustión de residuos municipales. La combustión de combustibles fósiles puede ser de carbón, petróleo, coque de petróleo, gas natural, aceite de esquisto bituminoso, betunes, aceite de arenas bituminosas o aceites pesados, o cualquier combinación de los mismos. Los gases de combustión pueden haber sido tratados opcionalmente para reducir el contenido de agua, el contenido de SO<2>y/o el contenido de NOx.

[0059] La concentración de CO<2>en el gas proporcionado en el paso (b) es de al menos 0,5 % en volumen. Las concentraciones típicas de CO<2>para los gases de combustión se encuentran en el rango de 1-15 % en volumen, como 2-10 % en volumen, por lo que se prefiere que el gas proporcionado en el paso (b) tenga una concentración de CO<2>en el rango de 1-15 % en volumen, como 2-10 % en volumen. En realizaciones alternativas de la invención, el gas proporcionado en el paso (b) comprende al menos 80 % en volumen de CO<2>, preferiblemente al menos 95 % en volumen de CO<2>. En algunas realizaciones de la invención, el gas proporcionado en el paso (b) comprende al menos 80 % en volumen de CO<2>, preferiblemente al menos 95 % en volumen de CO<2>y menos de 1000 ppm (v/v) H<2>O, preferiblemente menos de 100 ppm (v/v) H<2>O. En algunas realizaciones, el gas proporcionado en el paso (b) comprende CO<2>en al menos 0,1 % en volumen y H<2>O en el rango de 5-25 % en volumen. Por ejemplo, en el caso de los gases de combustión, el gas proporcionado en el paso (b) comprende preferiblemente CO<2>en un rango de 1-15 % en volumen, tal como 2-10 % en volumen y H<2>O en un rango de 5-25 % en volumen, tal como 15-20 % en volumen. El gas no suele estar en estado supercrítico, ya que no es necesario para el proceso de carbonatación mecanoquímica suave de la presente invención. Por lo tanto, en cualquier realización de la invención, se prefiere que el gas no esté en estado supercrítico.

[0060] En algunas realizaciones de la invención, el método aquí descrito se proporciona con la condición de que la temperatura y la presión durante el paso (d) sean tales que la presión sea inferior a la presión de vapor saturado del agua a la temperatura en la unidad de agitación mecánica.

[0061] La expresión "en presencia de dicho gas" en el paso (d) debe interpretarse en el sentido de que la atmósfera dentro de la unidad de agitación mecánica consiste esencialmente en el gas proporcionado en el paso (b) cuando se inicia el paso (d). El experto entenderá que la composición del gas cambiará a medida que progrese la reacción, a menos que el reactor (la unidad de agitación mecánica) se purgue o rellene continuamente.

[0062] En general, el paso (d) puede realizarse a presión atmosférica, por debajo de la presión atmosférica o por encima de la presión atmosférica. En general, se prefiere que el paso (d) se realice a presión atmosférica o por encima de ella. Por lo tanto, se prefiere que el paso (d) se realice a una presión de al menos unos 100 kPa (por ejemplo, al menos 101,325 kPa). En realizaciones preferidas de la invención, el paso (d) se lleva a cabo a una presión de más de 300 kPa (por ejemplo, 303,975 kPa), preferiblemente más de 600 kPa (por ejemplo, 607,95 kPa). En realizaciones alternativas de la invención, el paso (d) se lleva a cabo a presiones inferiores a unos 100 kPa (por ejemplo, al menos 101,325 kPa), tales como menos de 50 kPa o menos de 10 kPa. El experto entenderá que (si no se mantiene activamente) la presión del gas cambiará a medida que progrese la reacción. En estas realizaciones debe entenderse que la presión dentro de la unidad de agitación mecánica es la especificada en el presente documento cuando se inicia el paso (d). En algunas realizaciones, la presión dentro de la unidad de agitación mecánica es la especificada en el presente documento durante todo el paso (d).

[0063] En realizaciones muy preferidas del método aquí descrito, para estimular la carbonatación, el paso (d) se realiza a una temperatura inferior a 150 °C, preferiblemente inferior a 100 °C, preferiblemente inferior a 90 °C, más preferiblemente inferior a 80 °C, más preferiblemente inferior a 75 °C. En realizaciones muy preferidas de la invención, el paso (d) se lleva a cabo a una temperatura dentro del rango de 45-85 °C, preferiblemente 55-70 °C. En las realizaciones preferidas de la invención, no se aplica ningún calentamiento activo y cualquier aumento de temperatura se atribuye a la fricción resultante de la agitación mecánica o a las reacciones exotérmicas que tienen lugar durante la carbonatación mecanoquímica. La temperatura se determina preferiblemente en el material sólido en el reactor (es decir, la unidad de agitación mecánica) durante el procesamiento.

[0064] El requisito de baja temperatura del presente proceso significa que no se requieren combustibles fósiles, y pueden utilizarse de forma realista medios de calefacción eléctrica (o fuentes de combustible verde de bajo valor calórico) para suministrar calor en caso de que la fricción causada por la agitación mecánica sea insuficiente para alcanzar la temperatura deseada, como por ejemplo más de 45 °C. De este modo, pueden evitarse los combustibles fósiles a lo largo de toda la cadena de producción.

[0065] Como en cualquier proceso químico, el tiempo de reacción adecuado depende en gran medida del grado de carbonatación deseado, la superficie deseada, así como la presión, la temperatura y la agitación mecanoquímica aplicadas, y puede determinarse fácilmente tomando muestras de material de forma regular y supervisando el progreso de la reacción, por ejemplo, mediante análisis BET, análisis del tamaño de las partículas y determinación del carbono total, como se explica en el presente documento.

[0066] Los presentes inventores han descubierto además que los métodos de carbonatación mecanoquímica aquí descritos pueden realizarse ventajosamente sin emplear agentes oxidantes adicionales como ácidos. Por lo tanto, los métodos de carbonatación mecanoquímica descritos en el presente documento se realizan preferiblemente sin emplear un ácido fuerte, preferiblemente sin emplear ningún agente oxidante adicional distinto del gas proporcionado en el paso (b).

[0067] En realizaciones preferidas de la invención, la operación de agitación mecánica del paso (d) comprende trituración, molienda, mezclado, agitación (como agitación a baja velocidad o agitación a alta velocidad), cizallamiento (como cizallamiento de alto par), agitación, mezcla, pulverización, pulverización, trituración, desmenuzamiento, un lecho fluidizado o ultrasonicación, preferiblemente trituración, molienda, mezclado, agitación (como agitación a baja velocidad o agitación a alta velocidad), cizallamiento (como cizallamiento de alto par) o ultrasonicación. Los presentes inventores han descubierto que el proceso de carbonatación mecanoquímica se facilita si la operación de agitación mecanoquímica del paso (d) se realiza en presencia de medios de trituración o molienda, preferiblemente bolas o perlas. Un material preferido es el acero inoxidable o el óxido de aluminio. En tales realizaciones altamente preferidas de la invención, la operación de agitación mecánica puede consistir simplemente en hacer girar la unidad de agitación mecánica que contiene la materia prima sólida, los medios de trituración o molienda y el gas. Por ejemplo, los medios de molienda pueden estar hechos de acero (p. ej., AISI H13, H10 modificado), fundición blanca al cromo (p. ej., ASTM A532), acero al molibdeno (p. ej., A iSI M2, M4, M-42), aceros al cromo (p. ej., H11, H12, H13 CPM V9, ZDP-189) u otros medios con una dureza HRC objetivo de 60. Estos medios de molienda pueden utilizarse con o sin la unidad de agitación mecánica. Esto puede realizarse convenientemente en un tambor giratorio. Se entenderá que el producto obtenido por el proceso de la invención cuando se realiza en un tambor giratorio, también puede obtenerse utilizando técnicas alternativas de trituración o molienda conocidas por el experto.

[0068] En realizaciones preferidas de la invención, el paso (d) se lleva a cabo en presencia de un catalizador, preferiblemente un catalizador de óxido metálico, tal como un catalizador de óxido metálico de transición. Ejemplos de catalizadores adecuados se seleccionan del grupo que consiste en óxidos de hierro, óxidos de cobalto, óxidos de rutenio, óxidos de titanio, óxidos de níquel, óxidos de aluminio y combinaciones de los mismos.

[0069] Por lo tanto, como se entenderá de lo anterior, en realizaciones altamente preferidas de la invención, el paso (d) comprende trituración, molienda, mezclado, agitación (tal como agitación a baja velocidad o agitación a alta velocidad), cizallamiento (tal como cizallamiento de alto par), agitación, mezcla, pulverización, pulverización en polvo, trituración, desmenuzamiento, lecho fluidizado o ultrasonidos, preferiblemente trituración, molienda, mezclado, agitación (por ejemplo, agitación a baja velocidad o agitación a alta velocidad), cizallamiento (por ejemplo, cizallamiento de alto par) o ultrasonidos, en presencia de medios de trituración o molienda y un catalizador de óxido metálico.

[0070] Los presentes inventores han descubierto que es ventajoso con vistas a la eficacia de la carbonatación mecanoquímica (por ejemplo, tiempo de reacción, absorción de CO<2>y reducción del tamaño de las partículas) emplear medios como los descritos en el presente documento antes recubiertos con dicho catalizador de óxido metálico y/o emplear una unidad de agitación mecánica (o partes de la misma) que estén recubiertas con dicho catalizador de óxido metálico. Como se explica en el presente documento, la operación de agitación mecánica puede consistir simplemente en hacer girar la unidad de agitación mecánica que contiene la materia prima o el precursor de arcilla para la carbonatación mecanoquímica, los medios de trituración o molienda, el catalizador de óxido metálico y el gas. Esto puede realizarse convenientemente en un tambor giratorio.

[0071] Como se desprende claramente de la presente descripción, el paso (d) es un proceso sustancialmente seco. Aunque puede haber algo de humedad, el paso (d) no se realiza en una solución acuosa o suspensión. Los presentes inventores han descubierto que esto mejora enormemente la eficiencia energética (ya que no hay que eliminar agua posteriormente) e imparte propiedades únicas a las arcillas carbonatadas mecanoquímicamente resultantes, produciendo materiales que son sustancialmente diferentes de, por ejemplo, los materiales de carbonatación acuosa. Esto también se refleja en sus distintas propiedades, por ejemplo, cuando se utilizan como relleno en el hormigón. En las realizaciones de la invención, la materia de salida sólida tiene preferiblemente un contenido de humedad inferior al 30 % en peso (en peso total de la materia de salida sólida), preferiblemente inferior al 20 % en peso.

[0072] En particular, los presentes inventores han descubierto que es importante que el paso(d) se lleve a cabo de forma que se produzcan ciertos grados de carbonatación, reducción de tamaño y/o aumento de superficie durante el paso (d), es decir, durante la carbonatación y agitación mecánica combinadas. Esto da como resultado materiales notablemente diferentes de los materiales que fueron, por ejemplo, molidos y posteriormente carbonatados.

[0073] Así, en realizaciones muy preferidas de la invención, se proporciona el método de la invención en el que la carbonatación, la reducción de tamaño y/o el aumento de superficie se efectúan durante el paso (d) de tal manera que el método tiene una, dos o las tres, preferiblemente las tres de las siguientes características:

• la proporción entre el contenido de CO<2>de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso d) y el contenido de CO<2>del precursor de arcilla del paso a) es de al menos 1,1:1, preferiblemente de al menos 1,15:1, más preferiblemente de al menos 1,2:1, donde el contenido de CO<2>se determina como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde la temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min;

• la proporción entre el D50 de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso d) y el D50 del precursor de arcilla del paso a) es inferior a 0,9:1, preferiblemente inferior a 0,85:1, más preferiblemente inferior a 0,8:1;

• la proporción entre la superficie específica de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) y la superficie específica del precursor de arcilla del paso (a) es al menos 1,15:1, preferiblemente al menos 1,2:1, más preferiblemente al menos 1,25:1.

[0074] Como se muestra en los ejemplos, ciertos materiales tienen características adicionales mejoradas de resistencia y/o demanda de agua. Por lo tanto, en algunas realizaciones particularmente preferidas de la invención, se proporciona el método de la invención en el que la carbonatación, la reducción de tamaño y/o el aumento de la superficie se efectúan durante el paso (d) de tal manera que el método tiene una, dos, o las tres, preferiblemente las tres, de las siguientes características

• la proporción entre el contenido de CO<2>de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) y el contenido de CO<2>del precursor de arcilla del paso (a) es de al menos 1,5:1, preferiblemente de al menos 1,75:1, más preferiblemente de al menos 2:1, donde el contenido de CO<2>se determina como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min;

• la proporción entre el D50 de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso d) y el D50 del precursor de arcilla del paso a) es inferior a 0,8:1, preferiblemente inferior a 0,75:1, más preferiblemente inferior a 0,1:1;

• la proporción entre la superficie específica de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) y la superficie específica del precursor de arcilla del paso (a) es al menos 2:1, preferiblemente al menos 5:1, más preferiblemente al menos 10:1

[0075] Los inventores han observado que el método de la invención se proporciona preferiblemente en el que la carbonatación se efectúa durante el paso (d) de tal manera que la proporción entre el contenido total de carbono de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) y el contenido total de carbono del precursor de arcilla del paso (a) es de al menos 1,3:1, más preferiblemente de al menos 1,35:1. Los inventores han observado que los métodos en los que dicha proporción es de al menos 1,4:1, preferiblemente de al menos 1,6:1, más preferiblemente de al menos 1,8:1, proporcionan resultados aún mejores, por lo que son los preferidos.

[0076] Sin querer ceñirse a ninguna teoría, los presentes inventores creen que el aumento de la superficie BET efectuado por el método de carbonatación mecanoquímica en seco está asociado con las propiedades beneficiosas observadas (como el excelente índice de actividad resistente y la reducción de la demanda de agua). Por lo tanto, en realizaciones muy preferidas de la invención, el método de la invención se proporciona en el que la carbonatación y el aumento de la superficie BET se efectúan durante el paso (d) de tal manera que la proporción de la superficie BET de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente con la superficie BET del precursor de la arcilla es de al menos 2:1, preferiblemente de al menos 3:1, más preferiblemente de al menos 3,5:1.

[0077] El experto entenderá que, como el material del paso (a) se alimenta al paso (d), esto significa que la carbonatación, la reducción de tamaño y/o la superficie especificadas anteriormente se efectúan durante el paso (d).

[0078] En realizaciones particularmente preferidas del método de la invención la superficie acumulativa de desorción BJH de los poros de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada es al menos del 110 %, preferiblemente al menos del 120 %, más preferiblemente al menos el 150 %, de la superficie acumulada de desorción BJH de los poros del precursor de arcilla y la anchura media de los poros de desorción (4V/A por BET) de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente no es superior al 90 %, preferiblemente no es superior al 85 %, más preferiblemente no es superior al 80 %, de la anchura media de los poros de desorción (4V/A por BET) del precursor de arcilla.

Propiedades del precursor de arcilla usado en el método de carbonatación mecanoquímica de la presente invención

[0079] En realizaciones preferidas del método aquí descrito, el precursor de arcilla es un material sólido en partículas que tiene una superficie específica inferior a 20 m2/g, preferiblemente inferior a 10 m2/g, más preferiblemente inferior a 2 m2/g.

[0080] En realizaciones muy preferidas de la invención, el precursor de arcilla tiene una, dos o tres, preferiblemente tres, de las siguientes características:

• un D10 dentro del rango de 0,1-50 |_im, preferiblemente 0,1-20 |_im, más preferiblemente 0,1-10 |_im;

• un D50 dentro del rango de 5-200 |_im, preferiblemente 10-200 |_im, más preferiblemente 10-150 |_im;

• un D90 dentro del rango de 10-1000 |_im, preferiblemente 20-750 |_im, más preferiblemente 40-500 |_im.Propiedades de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d)

[0081] En realizaciones preferidas del método para producir una arcilla carbonatada descrito en el presente documento, la arcilla carbonatada obtenida en el paso (d) tiene una superficie específica inferior a 50 m2/g. La arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso d) tiene preferiblemente un contenido de CO<2>superior al 0,8 % en peso (en peso total de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente), preferiblemente superior al 1 % en peso (en peso total de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente), más preferiblemente superior al 1,5 % en peso (en peso total de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente). 5 % en peso (en peso total de la arcilla carbonatada mecánicamente), en el que el contenido de CO<2>se determina como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde la temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min.

[0082] En realizaciones preferidas de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) cumple los requisitos de resistencia establecidos en ASTM C618-12a (2012).

[0083] En realizaciones preferidas de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene una superficie específica de al menos 0,6 m2/g, preferiblemente al menos 0,7 m2/g, más preferiblemente al menos 0,8 m2/g.

[0084] En realizaciones preferidas de la invención, la arcilla carbonatada obtenida mecanoquímicamente en el paso (d) tiene una superficie específica inferior a 50 m2/g, preferiblemente inferior a 30 m2/g, más preferiblemente inferior a 15 m2/g. Por ejemplo, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene una superficie específica de como mucho 50 m2/g, como mucho 48 m2/g, como mucho 46 m2/g, como mucho 44 m2/g, como mucho 42 m2/g, como mucho 40 m2/g, como mucho 38 m2/g, como mucho 36 m2/g, como mucho 34 m2/g, como mucho 32 m2/g, como mucho 30 m2/g, como mucho 28 m2/g, como mucho 26 m2/g, como mucho 24 m2/g, como mucho 22 m2/g, como mucho 20 m2/g, como mucho 18 m2/g, como mucho 16 m2/g, como mucho 14 m2/g, como mucho 12 m2/g, como mucho 10 m2/g, como mucho 8 m2/g, como mucho 6 m2/g, como mucho 4 m2/g, como mucho 2 m2/g, etc.

[0085] En realizaciones muy preferidas, la arcilla carbonatada obtenida en el paso (d) tiene una superficie específica inferior a 5 m2/g, preferiblemente inferior a 3 m2/g, más preferiblemente inferior a 2 m2/g. Por ejemplo, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente puede tener una superficie específica inferior a 5,0 m2/g, inferior a 4.5 m2/g, inferior a 4,0 m2/g, inferior a 3,5 m2/g, inferior a 3,0 m2/g, inferior a 2,5 m2/g, inferior a 2,0 m2/g, inferior a 1.5 m2/g, etc.

[0086] Los inventores han observado que una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tiene un área superficial específica dentro de los rangos especificados en el presente documento tiene propiedades particulares cuando se considera el rendimiento, la manipulación, etc. en comparación con los precursores no tratados o incluso materiales carbonatados con otras áreas superficiales. Por lo tanto, de acuerdo con realizaciones muy preferidas de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene un área superficial específica en una región definida de acuerdo con los límites superior e inferior descritos en este documento, tal como un área superficial específica en el rango de 0,6-50 m2/g, preferiblemente 0,6-30 m2/g, más preferiblemente 0,6-10 m2/g; un área superficial específica en el rango de 0,8-50 m2/g, preferiblemente de 0,8-30 m2/g, más preferiblemente de 0,8-10 m2/g; un área superficial específica en el rango de 1-50 m2/g, preferiblemente de 1-30 m2/g, más preferiblemente de 1-10 m2/g; un área superficial específica en el rango de 0,6-5,0 m2/g, preferiblemente de 0,6-3,0 m2/g, más preferiblemente de 0,6-2,0 m2/g; una superficie específica en el rango de 0,8-5,0 m2/g, preferiblemente de 0,8-3,0 m2/g, más preferiblemente de 0,8-2,0 m2/g; un área superficial específica en el rango de 1-5,0 m2/g, preferiblemente de 1-3,0 m2/g, más preferiblemente 1-de 2,0 m2/g, etc.

[0087] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene una, dos o tres, preferiblemente tres, de las siguientes características:

[0088] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene un contenido total de carbono de al menos 0,75 % en peso, preferiblemente de al menos 0,85 % en peso, más preferiblemente de al menos 0,9 % en peso. Los inventores han observado que una arcilla carbonatada mecanoquímicamente que tiene un contenido total de carbono de al menos 1 % en peso, preferiblemente de al menos 1,5 % en peso, más preferiblemente de al menos 2 % en peso, proporciona incluso mejores resultados. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene un contenido de carbono total de al menos 1 % en peso, preferiblemente al menos 1,5 % en peso, más preferiblemente al menos 2 % en peso, proporcionó resultados aún mejores.

[0089] De acuerdo con la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene típicamente un índice de actividad de resistencia (IAR) a día 7 que es al menos del 75 %, preferiblemente al menos del 80 %. Los inventores han observado que el proceso mecanoquímico de la presente invención permite obtener arcilla carbonatada que tiene un excelente IAR al 7° día. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene un IAR en el día 7 de al menos 105 %, preferiblemente de al menos 110 %, incluso más preferiblemente de al menos 125 %.

[0090] En realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecánicamente obtenida en el paso (d) tiene un índice de actividad de resistencia (IAR) en el día 28 que es al menos del 75 %, preferiblemente al menos del 95 %, más preferiblemente al menos del 100 %. Los inventores han observado que el proceso mecanoquímico de la presente invención permite obtener arcilla carbonatada que tiene un excelente iAr a día 28. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene un IAR en el día 28 de al menos el 110 %, preferiblemente de al menos del 115 %, incluso más preferiblemente de al menos el 125 %.

[0091] En las realizaciones de la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene una demanda de agua inferior al 97 %, preferiblemente inferior al 96 %, más preferiblemente inferior al 95 %. Los inventores han observado que el proceso mecanoquímico de la presente invención permite obtener arcilla carbonatada con una demanda de agua extremadamente baja. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene una demanda de agua inferior al 93 %, preferiblemente inferior al 91 %.

Arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenible por el método descrito aquí

[0092] Los presentes inventores han descubierto que la carbonatación mecanoquímica aquí descrita confiere propiedades únicas a las arcillas carbonatadas mecanoquímicamente resultantes, dando lugar a materiales que son sustancialmente diferentes de, por ejemplo, los materiales de carbonatación acuosa. Esto también se refleja en sus distintas propiedades, por ejemplo, cuando se utilizan como relleno en el hormigón. En particular, los presentes inventores han descubierto que es importante que el paso (d) se lleve a cabo de tal manera que ciertos grados de carbonatación, reducción de tamaño y/o aumento de superficie se produzcan durante el paso (d), es decir, durante la carbonatación combinada y la agitación mecánica. Esto da como resultado materiales notablemente diferentes de los materiales que, por ejemplo, se carbonataron en un medio acuoso, o incluso de los materiales que se molieron y posteriormente se carbonataron.

[0093] Por lo tanto, en otro aspecto, la invención proporciona la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenible mediante ciertas realizaciones del método para producir arcilla carbonatada mecanoquímicamente descrito en el presente documento, tal como se establece en el juego de reivindicaciones adjunto

[0094] Como comprenderá el experto a la luz de la presente divulgación, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente de la presente invención constituye un excelente relleno para muchas aplicaciones, combinando propiedades mecánicas distintas con un enfoque de secuestro de CO<2>rentable.

Composición que comprende una arcilla carbonatada mecánicamente y método para la preparación de la misma

[0095] Por tanto, en otro aspecto, la invención proporciona una composición que comprende una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe aquí y un material adicional seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, polímeros y combinaciones de los mismos, preferiblemente cemento, más preferiblemente cemento Portland.

[0096] En algunas realizaciones de la invención, el material adicional es un polímero seleccionado entre polímeros termoplásticos y polímeros termoendurecibles. En realizaciones preferidas de la invención, el componente adicional es un polímero seleccionado del grupo que consiste en resina de epóxido, resina de fenolformaldehído, tereftalato de polialquileno (preferiblemente tereftalato de polietileno), tereftalato de adipato de polialquileno (preferiblemente tereftalato de adipato de polibutileno), tereftalato de polialquileno isosorbida (preferiblemente tereftalato de polietileno isosorbida), poliamida aromática de polialquileno (preferiblemente poliamida aromática de polietileno), poliacrilonitrilo, poliacetal, poliimida, poliéster aromático, poliisopreno (preferiblemente cis-1,4-poliisopreno), polietileno, polipropileno, poliuretano, poliisocianurato, poliamida, poliéter, poliéster, polihidroxialcanoato, ácido poliláctico, ácido poli-láctico-co-glicólico, fluoruro de polivinilideno, acetato de polivinilo, cloruro de polivinilo, poliestireno, politetrafluoroetileno, acrilonitrilo-butadieno-estireno, caucho nitrílico, estireno-butadieno, acetato de etileno-vinilo, copolímeros de los mismos y combinaciones de los mismos más preferiblemente una poliolefina, como polipropileno, polietileno, copolímeros de los mismos y combinaciones de los mismos. El término "polímero", tal como se utiliza aquí, incluye copolímeros, tales como copolímeros en bloque.

[0097] En realizaciones muy preferidas, el material adicional se selecciona de asfalto, cemento, geopolímeros y combinaciones de los mismos.

[0098] De acuerdo con la invención, el cemento puede ser un cemento hidráulico o no hidráulico. En realizaciones preferidas de la invención, el cemento es un cemento hidráulico, tal como cemento Portland. En realizaciones muy preferidas de la invención, el cemento es uno de los cementos definidos en EN197-1 (2011), preferiblemente cemento Portland como se define en EN197-1 (2011).

[0099] En realizaciones de la invención, la composición comprende al menos 0,1 % en peso (en peso total de la composición), preferiblemente al menos 1 % en peso, más preferiblemente más de 5 % en peso de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y/o al menos 0,1 % en peso (en peso total de la composición), preferiblemente más de 1 % en peso, más preferiblemente más de 20 % en peso del material adicional.

[0100] En realizaciones de la invención, la composición comprende menos del 60 % en peso (en peso total de la composición), preferiblemente menos del 50 % en peso, más preferiblemente menos del 45 % en peso de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y/o menos del 95 % en peso (en peso total de la composición), preferiblemente menos del 90 % en peso, más preferiblemente menos del 80 % en peso del material adicional.

[0101] En realizaciones de la invención, se proporciona la composición en la que la proporción en peso de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente con el material adicional está dentro del rango de 1:9 a 2:1, preferiblemente dentro del rango de 1:8 a 1:1, más preferiblemente dentro del rango de 1:6 a 5:6.

[0102] En realizaciones de la invención, la composición comprende 5-70 % en peso (en peso total de la composición), preferiblemente 10-60 % en peso, más preferiblemente 20-50 % en peso de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y 30-95 % en peso (en peso total de la composición), preferiblemente 40-90 % en peso, más preferiblemente 50-80 % en peso del material adicional.

[0103] En realizaciones de la invención, la composición comprende menos del 5 % en peso (en peso total de la composición) de agua, preferiblemente menos del 1 % en peso, más preferiblemente menos del 0,1 % en peso. La cantidad de agua puede determinarse adecuadamente como la pérdida de masa hasta 120 °C medida por TGAMS empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde la temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min.

[0104] En realizaciones de la invención, la composición consiste en la arcilla mecanoquímicamente carbonatada y el material adicional.

[0105] En otro aspecto la invención proporciona un método para preparar una composición según lo descrito aquí, donde dicho método comprende los pasos siguientes:

(i) proporcionar una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe aquí, preferiblemente una arcilla mecanoquímicamente carbonatada como se describe aquí;

(ii) proporcionar otro material seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, polímeros y combinaciones de los mismos;

(iii) combinar el sólido de arcilla carbonatada mecanoquímicamente del paso (i) con el material del paso (ii).

Método para la preparación de hormigón o mortero

[0106] Por tanto, en otro aspecto la invención proporciona un método para preparar hormigón o mortero, dicho método comprende los siguientes pasos:

(i) proporcionar una arcilla mecanoquímicamente carbonatada como se describe en el presente documento y un material adicional que se selecciona del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, y combinaciones de los mismos, opcionalmente en forma de la composición como se describe en el presente documento en la que el material adicional se selecciona del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, y combinaciones de los mismos;

(ii) proporcionar un árido de construcción; y

(iii) poner en contacto, preferiblemente mezclando, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y el material adicional del paso (i) con el agregado de construcción del paso (ii) y, opcionalmente, agua.

[0107] En otro aspecto, la invención proporciona un hormigón o mortero obtenibles por el método para preparar hormigón descrito aquí.

[0108] En realizaciones preferidas de la invención, el paso iii) comprende además poner en contacto, preferiblemente mezclando, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y el material adicional del paso i) con el agregado de construcción del paso ii) y el agua. De acuerdo con la invención, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y el material adicional del paso (i), el agregado de construcción del paso (ii) y el agua pueden ponerse en contacto, preferiblemente mezclados prácticamente al mismo tiempo, o de manera escalonada, donde la composición del paso (i) se pone en contacto en primer lugar, preferiblemente mezclada con agua, antes de ponerse en contacto, preferiblemente mezclada con el agregado de construcción del paso (ii).

[0109] En otro aspecto, la invención proporciona el uso de una arcilla carbonatada mecanoquímicamente como se describe en el presente documento:

• como relleno, preferiblemente como relleno en un material seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros, mortero, polímeros y combinaciones de los mismos;

• como sustituto parcial de asfalto, geopolímero o cemento en hormigón o mortero;

• para aumentar la resistencia a la compresión del hormigón o mortero

• para mejorar la durabilidad del hormigón o mortero;

• para mejorar la durabilidad del hormigón o mortero reduciendo la permeabilidad al cloruro y/o la porosidad • para mejorar el índice de actividad resistente del hormigón o mortero; y/o

• para reducir la demanda de agua del hormigón o mortero,

preferiblemente,

Ejemplos

[0110] La superficie BET (SSA), la superficie acumulativa de poros por desorción BJH y la anchura media de poros por desorción (4V/A por BET) se determinaron a una temperatura de 77K utilizando una masa de muestra de 0,5-1g en la que las muestras se calentaron a 400 °C durante un ciclo de desorción antes del análisis de superficie.

[0111] Las mediciones de la distribución del tamaño de las partículas y de la superficie específica se llevaron a cabo en un medidor láser de partículas Brookhaven, modelo Microbrook 2000LD, utilizando la teoría Fraunhofer de dispersión de la luz e informando de los datos mediante un modelo de esfera equivalente en volumen.

[0112] La resistencia a la compresión, el índice de actividad resistente y la demanda de agua se midieron de acuerdo con ASTM C311/C311M-22. Como será evidente para el experto, en la realización de estas pruebas, se utilizó el precursor de arcilla o la arcilla carbonatada de la presente invención en lugar de la "ceniza volante o puzolana natural" especificada por la norma

[0113] El contenido de CO<2>se determinó como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde la temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min. Se utilizó una balanza de doble cámara Setaram TAG 16 TGA/DSC empleando una muestra de 0,1-2 mg bajo una atmósfera inerte de nitrógeno.

Ejemplo 1

Muestra A

[0114] La arcilla carbonatada mecanoquímicamente se produjo introduciendo 0,4 kg de precursor de arcilla (arcilla no calcinada) en una célula de presión con 2 kg de primer medio de molienda (cojinete(s) de bolas de acero inoxidable de 5 mm de tamaño) y con 5 kg de segundo medio de molienda (cojinete(s) de bolas de acero inoxidable de 1 mm de tamaño). La célula se presuriza con gas CO<2>concentrado y se hace girar sobre rodillos a 65 RPM durante 5 días para obtener arcilla carbonatada mecanoquímicamente. El precursor de arcilla se utilizó tal como se recibió. La reacción se inició a temperatura ambiente y no se aplicó ni calentamiento ni enfriamiento. Las propiedades del precursor de arcilla (A1) y de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida (A2) se muestran en la tabla siguiente.

Muestras B

[0115] La arcilla carbonatada mecanoquímicamente se produjo introduciendo 5 kg de precursor de arcilla (arcilla calcinada, de origen diferente a la muestra A) en una célula de presión con 150 kg de medios de molienda (cojinetes cerámicos de 10 mm de tamaño). La célula se presuriza con gas de combustión (CO<2>: 8-10 % en volumen; H<2>O: 18-20 % en volumen; O<2>: 2-3 % en volumen; N<2>: 67-72 % en volumen) a una presión inicial de 448 kPa, y se hace girar sobre rodillos a 38 RPM durante 3 días para obtener arcilla carbonatada mecanoquímicamente. El precursor de arcilla se utilizó tal como se recibió. La reacción se inició a temperatura ambiente y no se aplicó ni calentamiento ni enfriamiento. Los cojinetes cerámicos tienen un contenido de A^O<3>del 92 % en peso, de modo que también sirvieron de catalizador. Las propiedades del precursor de arcilla (B1) y de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada obtenida (B2) se muestran en la tabla siguiente.

Muestras C

[0116] La arcilla carbonatada mecanoquímicamente se produjo introduciendo 10 kg de precursor de arcilla (arcilla calcinada, de origen diferente de la muestra A o B) en una célula de presión con 100 kg de medios de molienda (cojinetes cerámicos de 25,4 mm de tamaño). La célula se presuriza con gas de combustión (CO<2>: 8-10 % en volumen; H<2>O: 18-20 % en volumen; O<2>: 2-3 % en volumen; N<2>: 67-72 % en volumen) a una presión inicial de 441 kPa, y se hace girar sobre rodillos a 38 RPM durante 2 días para obtener arcilla carbonatada mecanoquímicamente. El precursor de arcilla se utilizó tal como se recibió. La reacción se inició a temperatura ambiente y no se aplicó ni calentamiento ni enfriamiento. Los cojinetes cerámicos tienen un contenido de Al<2>O<3>del 92 % en peso, de modo que también sirvieron de catalizador. Una porción del precursor de arcilla se sometió a una molienda regular para que sirviera como ejemplo comparativo. Las propiedades del precursor de arcilla molido (C1) y de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada obtenida (C2) se muestran en la tabla siguiente. Muestras D

[0117] La arcilla carbonatada mecanoquímicamente se produjo insertando 5 kg de precursor de arcilla (arcilla no calcinada, mismo origen de la muestra C) en una celda de presión con 100 kg de medios de molienda (cojinetes cerámicos de 25,4 mm de tamaño). La célula se presuriza con gas de combustión (CO<2>: 8-10 % en volumen; H<2>O: 18-20 % en volumen; O<2>: 2-3 % en volumen; N<2>: 67-72 % en volumen) a una presión inicial de 448 kPa, y se hace girar sobre rodillos a 38 RPM durante 2 días para obtener arcilla carbonatada mecanoquímicamente. El precursor de arcilla se utilizó tal como se recibió. La reacción se inició a temperatura ambiente y no se aplicó ni calentamiento ni enfriamiento. Los cojinetes cerámicos tienen un contenido de Al<2>O<3>del 92 % en peso, de modo que también sirvieron de catalizador. Una porción del precursor de arcilla se sometió a una molienda regular para que sirviera como ejemplo comparativo. Las propiedades del precursor de arcilla molido (D1) y de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada obtenida (D2) se muestran en la tabla siguiente.

Muestras E

[0118] La arcilla carbonatada mecanoquímicamente se produjo insertando 1 kg de precursor de arcilla (materia prima de esquisto, no calcinada) que fue pretratada por calcinación (1000 °C) y molienda convencional en una célula de presión con 17,5 kg de medios de molienda (cojinetes cerámicos de 10 mm de tamaño). La célula se presurizó con gas de combustión (CO<2>: 8-10%en volumen; H<2>O: 18-20%en volumen; O<2>: 2-3%en volumen; N2: 67-72 % en volumen) a una presión inicial de 441 kPa, y se hizo girar sobre rodillos a 38 RPM durante 2 días para obtener arcilla mecanoquímicamente carbonatada. La reacción se inició a temperatura ambiente y no se aplicó calentamiento ni enfriamiento. Los cojinetes cerámicos tienen un contenido de A^O<3>del 92 % en peso, de modo que también sirvieron de catalizador. Las propiedades del precursor de arcilla molido y calcinado (E1) y de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada obtenida (E2) se muestran en la tabla siguiente.

[0119] Para la muestra A, la superficie BET del precursor y del material carbonatado se determinó como 6,6 m2/g y 24,9 m2/g respectivamente, lo que muestra que una gran parte del aumento de la superficie efectuado por el método de la presente invención puede atribuirse a cambios en la superficie de los poros.

[0120] Como puede observarse a partir de las mediciones del Índice de Actividad Resistente (IAR) y de las mediciones de la demanda de agua, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente de la presente invención proporciona una demanda de agua inesperadamente reducida y una mayor resistencia en comparación con la arcilla no tratada, en comparación con la arcilla molida, en comparación con la arcilla calcinada, así como en comparación con el control de cemento Portland.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para fabricar una arcilla carbonatada mecanoquímicamente, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

b) proporcionar un gas que comprende al menos 0,5 % en volumen de CO<2>;

d) someter el material de dicha materia de salida a una operación de agitación mecánica en presencia de dicho gas en dicha unidad de agitación mecánica.

2. Método según la reivindicación 1, donde el precursor de arcilla es un material en partículas que tiene una superficie específica inferior a 20 m2/g, preferiblemente inferior a 10 m2/g, más preferiblemente inferior a 2 m2/g.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el gas suministrado en el paso b) es un gas de combustión, preferiblemente gas de combustión procedente de la combustión de combustibles fósiles, combustión de pélets de madera, combustión de biomasa o residuos municipales.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el paso (d) se realiza a una temperatura inferior a 100 °C.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la carbonatación, la reducción de tamaño y/o el aumento de superficie se efectúan durante el paso (d) de tal manera que la proporción entre el contenido total de carbono de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) y el contenido total de carbono del precursor de arcilla del paso (a) es de al menos 1,3:1, más preferiblemente de al menos 1,35:1.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la carbonatación, la reducción de tamaño y/o el aumento de superficie se efectúan durante el paso (d) de tal manera que el método tiene una, dos o las tres, preferiblemente las tres, de las siguientes características

• la proporción entre el contenido de CO<2>de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso d) y el contenido de CO<2>del precursor de arcilla del paso a) es de al menos 1,1:1, preferiblemente de al menos 1,15:1, más preferiblemente de al menos 1,2:1, donde se determina el contenido de CO<2>como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde la temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min; • la proporción entre el D50 de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso d) y el D50 del precursor de arcilla del paso a) es inferior a 0,9:1, preferiblemente inferior a 0,85:1, más preferiblemente inferior a 0,8:1;

• la proporción entre la superficie específica de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y la específica del precursor de arcilla del paso (a) es al menos 1,15:1, preferiblemente al menos 1,2:1, más preferiblemente al menos 1,25:1;

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenida en el paso (d) tiene una demanda de agua determinada según ASTM C311/C311M-22 que es inferior al 93 %, preferiblemente inferior al 91 %.

8. Arcilla carbonatada mecanoquímicamente obtenible por el método según cualquiera de las reivindicaciones 5 7.

9. Arcilla carbonatada mecanoquímicamente según la reivindicación 8 que tiene una superficie específica de 0,5 50 m2/g.

10. Arcilla carbonatada mecanoquímicamente según la reivindicación 9 que tiene una, dos o tres, preferiblemente las tres, de las siguientes características:

11. Arcilla carbonatada mecanoquímicamente según la reivindicación 9 o 10 que tiene un contenido de CO<2>superior al 0,8 % en peso (en peso total de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada), preferiblemente superior al 1 % en peso (en peso total de la arcilla mecanoquímicamente carbonatada), en la que el contenido de CO<2>se determina como la pérdida de masa por encima de 450 °C medida por TGA empleando una trayectoria de temperatura en la que la temperatura se incrementó desde temperatura ambiente hasta 800 °C a una velocidad de 10 °C/min.

12. Arcilla carbonatada mecanoquímicamente según cualquiera de las reivindicaciones 9-12 que tiene un índice de actividad resistente, IAR, en el día 7 determinado según ASTM C311/C311M-22 que es al menos del 105 %, preferiblemente al menos del 110 %, aún más preferiblemente al menos del 125 % y que tiene un índice de actividad resistente, IAR, en el día 28 determinado según ASTM C311/C311M-22 que es al menos del 110 %, preferiblemente al menos del 115 %, aún más preferiblemente al menos del 125 %.

13. Composición que comprende una arcilla carbonatada mecanoquímicamente según cualquiera de las reivindicaciones 8-13 y un material adicional seleccionado del grupo que consiste en asfalto, geopolímeros, cemento, polímeros y combinaciones de los mismos, preferiblemente cemento, más preferiblemente cemento Portland.

14. Método de preparación de hormigón o mortero, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

i) proporcionar la arcilla carbonatada mecanoquímicamente según cualquiera de las reivindicaciones 8-13 y un material adicional que se selecciona del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros y combinaciones de los mismos, opcionalmente en la forma de la composición aquí descrita en la reivindicación 14, en donde el material adicional se selecciona del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímeros y combinaciones de los mismos;

(ii) proporcionar un agregado de construcción

(iii) poner en contacto, preferiblemente mezclar, la arcilla carbonatada mecanoquímicamente y el material adicional del paso (i) con el agregado de construcción del paso (ii) y, opcionalmente, agua.

15. Uso de la arcilla carbonatada mecanoquímicamente según cualquiera de las reivindicaciones 8-13:

• como relleno, preferiblemente como relleno en un material seleccionado del grupo que consiste en asfalto, cemento, geopolímero, mortero, polímeros y combinaciones de los mismos;

• como sustituto parcial del asfalto, el geopolímero o el cemento en el hormigón o el mortero;

• para aumentar la resistencia a la compresión del hormigón o mortero;

• para mejorar la durabilidad del hormigón o mortero;

• para reducir la demanda de agua del hormigón o mortero,

preferiblemente,