ES3036809T3 - Separation of hardened concrete paste from aggregate - Google Patents

Abstract

Método para separar pasta de hormigón hidratada del agregado que comprende los pasos de proporcionar una materia prima que comprende hormigón de desecho con un D10 >= 0,1 mm y un D90 <= 100 mm, pasar la materia prima, un líquido que contiene agua y dióxido de carbono a un recipiente de fragmentación, donde la materia prima húmeda se somete a fragmentación por pulsos eléctricos, retirar material sólido fragmentado del recipiente de fragmentación, separar el material sólido fragmentado de la fase líquida mezclada, separar el material sólido fragmentado en una fracción fina con un tamaño de partícula máximo de 250 μm para proporcionar la pasta de hormigón reciclado carbonatado y una fracción gruesa, reciclar la fracción gruesa en el recipiente de fragmentación y/o descargar la fracción gruesa como agregado limpio, uso de la pasta de hormigón reciclado obtenida de este modo como material cementante suplementario o relleno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Separación de pasta de hormigón endurecido de un agregado

La presente invención se refiere a un método para separar pasta de hormigón hidratado de agregados, especialmente de las fracciones arenosas, y a un método para fabricar material cementoso suplementario o carga o cemento de carbonato cálcico a partir de la pasta de hormigón reciclado carbonatado obtenida mediante el método para la separación.

En vista de las cantidades crecientes de edificios de hormigón que se están demoliendo y la necesidad de más construcción sostenible, el reciclaje de hormigón residual y demolido ha ganado cada vez más atención en los últimos tiempos. El hormigón al final de su vida útil contiene hidratos de cemento que dan al hormigón su resistencia y contienen todo el CaO contenido en el clínker y el cemento originales. Las tecnologías normalmente usadas para reciclar hormigón se gestionan en centros de reciclaje, usando circuitos de trituración y tamizado estándar. Usando tecnologías de trituración estándar, la fracción de agregado reciclado grueso y especialmente la fracción fina por debajo de 4 mm, recuperada como arena reciclada, contienen una cantidad significativa de pasta de cemento hidratado unida. Esto dificulta y limita la aplicación y la utilización del agregado reciclado grueso y la arena reciclada en la producción de hormigón nuevo. Además, una cantidad significativa de pasta de hormigón reciclado no se puede recuperar. Tampoco es sencillo obtener un producto de buena calidad, es decir útil como material cementoso suplementario.

Propuestas específicas para optimizar las propiedades de agregados reciclados se encuentran, por ejemplo, en los documentos Us 2015/0210594 A1 y u S 2016/0046532 A1. Ambos documentos describen la molienda y la carbonatación en contracorriente de desechos de demolición de hormigón triturado grueso para potenciar la separación de la pasta de cemento endurecido del agregado. Ambos mencionan la posibilidad de usar gas de escape como fuente de CO<2>. Sin embargo, la fracción fina que contiene la pasta de cemento endurecido carbonatado es de una calidad muy variable y como norma no es útil como material cementoso suplementario.

Otras propuestas como las siguientes se enfocan al uso de finos de hormigón reciclado carbonatado. El documento EP 3498681 A1 describe un método para fabricar un material cementoso suplementario a partir de finos de hormigón reciclado mediante carbonatación y desaglomeración del material carbonatado para formar el material cementoso suplementario (abreviado SCM). Aunque el documento indica que el gas de escape sería adecuado como dióxido de carbono, necesita bien una larga exposición para obtener SCM reactivo o bien dióxido de carbono concentrado. El documento WO 2019/115722 A1 propone combinar la limpieza del gas de escape de CO<2>en una reserva o silo que contiene material residual rico en Ca y/o Mg carbonatables como finos de hormigón reciclado con fabricación de SCM a partir del material residual. Este procedimiento alcanza un buen secuestro de CO<2>, pero la fabricación simultánea de SCM lleva mucho tiempo y es difícil conseguir la reactividad óptima del SCM sin comprometer el rendimiento de secuestro de CO<2>. El documento EP21163464.7 no publicado anteriormente describe la carbonatación de los finos de hormigón reciclado mientras se aplican fuerzas centrífugas. El documento EP 3744 700 A1 combina la molienda en una atmósfera que contiene CO<2>con un reactor para completar la carbonatación y el secuestro de CO<2>mediante recirculación de gas y sólidos entre el molino y el reactor hasta que los sólidos muestran un grado de carbonatación suficiente y/o el gas un nivel de CO<2>suficientemente bajo. El documento JP H05238790 A describe una carbonatación de los finos procedentes del reciclaje de hormigón en una atmósfera de 30 a 900°C y > 5% en volumen de concentración de CO<2>. Los finos se separan de la fracción más gruesa antes de la carbonatación. El documento US 2.802.719 A se refiere a una preparación de carbonato cálcico completamente carbonatado en un molino de bolas con alimentación de dióxido de carbono y una alimentación para agua nodulizada. Presenta una carbonatación en unos pocos minutos mediante molienda, fluidización, calentamiento y reacción simultáneos.

Además, se han hecho propuestas para proporcionar cementos que se endurezcan mediante carbonatación en lugar de hidratación, véase, p. ej., R.I. Khan y cols., "Amino acids as performance-controlling additives in carbonationactivated cementitious materials", Cement and Concrete Research 147 (2021) 106501, o para el uso de carbonato cálcico metaestable como cemento de carbonato cálcico que se endurece mediante recristalización, véase, p. ej., C.W. Hargis y cols., "Calcium carbonate cement: a carbon capture, utilization, and storage (CCSU) technique" Materials 14 (2021) 2709.

Tanto el reciclaje de hormigón residual como el endurecimiento de cementos mediante reacción con CO<2>tienen un alto potencial para secuestrar dióxido de carbono. El enfoque del reciclaje también da utilidad al hormigón residual. Sin embargo, este beneficio se pierde fácilmente cuando el esfuerzo para proporcionar pasta de hormigón reciclado como materia prima se vuelve demasiado alto. Así, sería beneficioso tener tecnologías de reciclaje avanzadas para la separación selectiva de hormigón, es decir la extracción de hidratos de cemento, denominados pasta de hormigón reciclado (RCP), del agregado. A continuación, el RCP se puede usar como materia prima libre de CO<2>para la producción de clínker y como carga o SCM en cemento y hormigón, etc. Se recuperarían entonces los agregados reciclados de alta calidad y la arena, haciendo posible un reciclaje completo del hormigón y cerrando el ciclo.

Así, el objetivo sigue siendo proporcionar materiales de construcción más sostenibles. Esto trata principalmente de ahorrar recursos naturales como materias primas minerales y reducir el consumo de energía para disminuir las emisiones de dióxido de carbono. Además, el secuestro de dióxido de carbono es un problema no resuelto realmente todavía.

Se ha descubierto ahora sorprendentemente que el tratamiento de hormigón residual triturado mediante fragmentación electrohidráulica (abreviada EHF) o fragmentación electrodinámica (abreviada EDF) en presencia de dióxido de carbono proporciona una fracción fina < 125 gm con alta concentración de calcio. Todo el tratamiento se produce en un procedimiento en húmedo, por lo tanto, la posibilidad de combinar EHF o EDF con carbonatación implica un enorme potencial para una recuperación y carbonatación simultáneas de RCP.

Las técnicas actuales de reciclaje y separación de hormigón implican principalmente trituración y/o pulverización mecánica y las etapas de cribado y clasificación relacionadas. Técnicas de pulverización alternativas tales como fragmentación mediante descargas de alto voltaje, conocida como fragmentación por impulsos eléctricos (abreviada EPF), aplicadas al reciclaje de hormigón pueden proporcionar procedimientos alternativos cuando se desee una selectividad superior. La principal ventaja de la EPF en comparación con la pulverización mecánica es su mejora de la selectividad durante el procedimiento de separación, que puede mejorar la eficacia del procedimiento posterior. Por otra parte, la alta demanda de energía y las condiciones húmedas requeridas por los procedimientos son claramente desventajas de estas tecnologías en comparación con las técnicas estándar para el reciclaje de hormigón.

La fragmentación por impulsos eléctricos cubre procedimientos de potencia pulsátil de alto voltaje como la fragmentación electrohidráulica y la fragmentación electrodinámica. Ambos son métodos que han ganado cada vez más interés durante la tres últimas décadas. Originalmente desarrollados para el procesamiento de minerales, su potencial para el reciclaje de residuos se ha establecido entretanto. Información adicional puede encontrarse, p. ej., en H.R. Manouchehri y A. Weh, "High voltage electric pulse energy in comminuting - case study on sandvik's mittersile tungsten ore", 28th Int. Mineral Processing Congress Proc. ISBN 978-1 -926872-29-2; K. Wielen y cols., "High voltage breakage: a review of theory and applications", y A. Weh y A. Mosaddeghi, "Breakage characteristics of incinerator bottom ash in the HV pulse power process", ambos recuperados de http://www.selfrag.com/resources/publications; y K. Bru y cols., "Development of an innovative process for the up-cycling of concrete waste", disponibles en http://resolver.tudelft.nl/uuid:fdd20695-5bad-40a7-9763-1cb9874bfe96.

Las técnicas de EPF implican generar impulsos eléctricos altamente energéticos (150 - 750 J/impulso) con un tiempo muy rápido de elevación del voltaje (< 500 ns) y aplicarlos a materiales sumergidos en un líquido de procesamiento. Los líquidos dieléctricos tales como el agua son más resistivos que los sólidos cuando el tiempo de formación de impulsos se mantiene por debajo de 500 ns forzando descargas a través del material sumergido (véase H. Bluhm y cols., "Application of Pulsed HV Discharges to Material Fragmentation and Recycling", IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2000, 7, 625 - 636). El canal plasmático formado durante la descarga provoca una expansión explosiva a lo largo de la trayectoria de descarga (fragmentación electrodinámica - EDF) y el colapso del canal plasmático produce una onda de choque que se propaga a través del material (fragmentación electrohidráulica - EHF). La alta selectividad del procedimiento surge del modo en el que la electricidad y las ondas de choque interactúan con las propiedades fisicoquímicas del material. Las discontinuidades en la permitividad y la conductividad eléctricas en los límites de fase potencian localmente el campo eléctrico forzando a los canales de descarga hasta estos límites. La combinación de la onda de choque con discontinuidades acústicas concentra la tensión de tracción en las superficies de contacto de las fases (véase U. Andres y cols., "Liberation of minerals by high-voltage electrical pulses", Powder Technol. 104, 1999, 37 - 49; HISER, 2016). La concentración de energía y tensión en los límites de fase provoca una ruptura selectiva y permite la liberación completa de componentes desde el material de alimentación.

La diferencia entre EDF y EHF se ilustra en la Figura 1 que identifica que la EDF se produce con impulsos más cortos por debajo de aproximadamente 500 ns, donde se encuentra que la fuerza dieléctrica (Ed) del material de muestra sólido está por debajo de la del agua. Aplicar un voltaje suficientemente alto (Umáx) dentro de un tiempo de formación del impulso suficientemente bajo de tUmáx < 500 ns permite de ahí que la descarga posterior penetre a través de una muestra de material sólido dentro del agua de procesamiento.

Aunque el uso de EPF es capaz de proporcionar un agregado grueso de buena calidad, sigue siendo difícil reciclar la fracción de arena y la RCP emerge como una suspensión de partículas parcialmente muy finas. Solo combinando la EPF con carbonatación según la presente invención se obtiene una RCP carbonatada de alta calidad que se puede recuperar eficazmente y es adecuada directamente como carga y SCM.

Así, el objetivo anterior se consigue mediante un método para fabricar pasta de hormigón reciclado carbonatado y agregado limpio que comprende las siguientes etapas:

- proporcionar un material de alimentación que comprende hormigón residual con un D<10>s 0,1 mm y un D<90>< 100 mm,

- hacer pasar el material de alimentación, un líquido que contiene agua y dióxido de carbono en una cantidad que proporcione una concentración de al menos 0,1% en peso de dióxido de carbono en el líquido en un recipiente de fragmentación, donde el material de alimentación húmedo se somete a fragmentación por impulsos eléctricos,

- retirar un material sólido fragmentado del recipiente de fragmentación,

- separar el material sólido fragmentado de una fase líquida mezclada,

- recircular la fase líquida al recipiente de fragmentación,

- separar el material sólido fragmentado en una fracción fina con un tamaño de partícula máximo de 250 gm para proporcionar pasta de hormigón reciclado carbonatado y una fracción gruesa,

- reciclar la fracción gruesa al recipiente de fragmentación y/o descargar la fracción gruesa como agregado limpio.

El problema también se resuelve mediante un método para fabricar un material cementoso suplementario o carga al proporcionar la pasta de hormigón reciclado carbonatado mediante el método para fabricar pasta de hormigón reciclado carbonatado y agregado limpio y mezclar la pasta de hormigón reciclado carbonatado con un cemento hidráulico, así como mediante un método para fabricar cemento de carbonato cálcico al proporcionar pasta de hormigón reciclado carbonatado a través del método para fabricar pasta de hormigón reciclado carbonatado y agregado limpio.

De ese modo, la presente invención presenta una solución alternativa a propuestas anteriores que se basan en la pulverización mecánica u otras fuerzas erosivas que actúan sobre el exterior de las partículas que tienen hormigón residual adherido al agregado en presencia de dióxido de carbono o que se basan solamente en EPF que actúa sobre el límite entre el agregado y la RCP dentro de las partículas, mediante el uso de fragmentación por impulsos eléctricos combinada con carbonatación para separar hormigón residual, especialmente la fracción < 32 mm, en agregado limpio y pasta de hormigón reciclado carbonatado (abreviada cRCP) de alta calidad. Esta cRCP es sustancialmente pura, es decir comprende (casi) solamente los productos de carbonatación de RCP. Esto la hace muy adecuada para la producción de nuevos cementos bajos en CO<2>en diversas funciones, especialmente como carga, SCM y cemento de carbonato cálcico.

Para simplificar la descripción se usan en el presente documento las siguientes abreviaturas que son habituales en el campo del cemento: H - H<2>O, C - CaO, A - Al<2>O<3>, F - Fe<2>O<3>, M - MgO, N - Na<2>O, K - K<2>O, S - SiO<2>y $ - SO<3>. Los compuestos se nombran principalmente mediante la forma pura, sin mencionar explícitamente las soluciones sólidas, la sustitución con iones extraños y las impurezas, etc., que son habituales en los materiales técnicos e industriales. Como saben los expertos en la técnica, la composición exacta de las fases descritas pueden variar debido a una sustitución con iones extraños. Estos compuestos están comprendidos cuando se menciona la forma pura en el presente documento a menos que se indique expresamente lo contrario.

El término "reactivo" significará una reactividad hidráulica a menos que se especifique lo contrario. La reactividad hidráulica indica la reacción de un compuesto con agua u otros compuestos que contienen agua para formar fases hidratadas incluyendo una reacción de dos o más compuestos que se presentan simultáneamente.

En el presente documento, clínker indica un producto sinterizado obtenido sometiendo a combustión a una materia prima a temperatura elevada y que contiene al menos una fase hidráulica. Combustión significa un cambio de una o más propiedades de la materia prima, tales como química, cristalinidad, composición de fases, disposición espacial y enlaces de átomos de la red, que sea producido por un suministro de energía térmica. La materia prima puede ser un solo material, pero habitualmente es una mezcla. Típicamente, la materia prima se muele finamente y entonces de denomina harina cruda. La materia prima puede contener mineralizadores, que son sustancias que disminuyen la temperatura necesaria para fundir y/o actúan como fundentes y/o potencian la formación de clínker, p. ej., formando soluciones sólidas, o estabilización de fases. Los mineralizadores pueden ser parte de los componentes de la materia prima o añadirse como un componente separado.

Cemento indica un material que, después de mezclarse con un líquido acuoso para formar una pasta, es capaz de desarrollar resistencia mecánica por reacción hidráulica (entonces es un cemento hidráulico) o mediante disoluciónprecipitación. Así, cemento indica principalmente un clínker molido con o sin componentes adicionales, pero también mezclas como cemento supersulfatado, aglutinante geopolimérico y materiales hidráulicos no obtenidos mediante sinterización como un silicato dicálcico obtenido mediante tratamiento hidrotérmico. Cemento compuesto o aglutinante significa una mezcla que contiene un cemento hidráulico y un material cementoso suplementario. Un cemento, cemento compuesto o aglutinante se usa habitualmente añadiendo agua u otro líquido y principalmente también agregado. Típicamente, las mezclas y/o aditivos se añaden al aglutinante y/o la pasta.

Un material cementoso suplementario se define como un material puzolánico y/o hidráulico latente útil para reemplazar una parte del clínker en un aglutinante. Los materiales hidráulicos latentes tienen una composición que permite una reacción hidráulica al entrar en contacto con agua, donde típicamente se necesita un activador para permitir el endurecimiento dentro de tiempos técnicamente factibles. Activador significa una sustancia que acelera el endurecimiento de materiales hidráulicos latentes. Puede ser una adición como sulfato o (hidr)óxido de calcio y/o productos de la reacción puzolánica del clínker molido, p. ej. los silicatos de calcio liberan hidróxido cálcico durante el endurecimiento. Los materiales puzolánicos se caracterizan por un contenido de sílice y/o alúmina reactivas que forman hidratos de silicato cálcico e hidratos de aluminato cácico, respectivamente, que proporcionan resistencia, durante la hidratación del clínker junto con los hidróxidos cálcicos liberados. En la práctica, el límite entre los materiales hidráulicos latentes y puzolánicos no está bien definido, por ejemplo, las cenizas volantes pueden ser tanto hidráulicas latentes como puzolánicas dependiendo de su contenido de óxido cálcico. Por consiguiente, el término SCM indica materiales tanto hidráulicos latentes como puzolánicos. Sin embargo, materiales no reactivos o solo ligeramente reactivos como la piedra caliza que sustancialmente no toman parte en la reactividad hidráulica tienen que diferenciarse claramente de los SCM, con los que a veces se reúnen como adiciones minerales.

Una carga de carbonato cálcico, aunque no es puzolánica ni hidráulica latente por sí misma, muestra un efecto sinérgico con SCM y fases de clínker ricos en alúmina y de ahí que a menudo se use en combinación con SCM. Generalmente, se usa como carga en cementos, optimizando la resistencia y la demanda de agua al añadir partículas con tamaños no cubiertos por los otros componentes.

Material de construcción que se endurece hidráulicamente significa una mezcla húmeda que es capaz de endurecerse hidráulicamente, y comprende un cemento o aglutinante así como opcionalmente cualquier otra adición contenida para ajustar propiedades como resistencia final, capacidad de procesamiento de la mezcla húmeda y propiedades de desarrollo de la resistencia, para el uso pretendido del material de construcción. Por ejemplo, un hormigón usado para construir un puente necesita otras propiedades distintas a las de una solera para formar un piso o un mortero para colocar ladrillos.

Estructura de construcción indica el material de construcción endurecido, p. ej., un elemento de hormigón prefabricado o un suelo o una parte de un puente a partir de hormigón moldeadoin situ.

Según la invención, el hormigón residual se convierte en cRCP y agregado limpio mediante una separación particularmente eficaz de RCP a partir de agregado conseguido por la combinación de EPF y carbonatación.

El método según la invención se basa en hormigón residual triturado obtenido como se sabe de por sí como material de alimentación. El hormigón residual cubre todos los materiales que se presentan en el uso de cemento, aglutinante y materiales de construcción que se endurecen hidráulicamente. Un ejemplo típico son los desechos de demolición de hormigón. Ejemplos adicionales son restos procedentes de materiales de construcción que se endurecen hidráulicamente, como hormigón y mortero preparados y a continuación sobrantes, y partes sólidas en el agua residual procedente de dispositivos de limpieza para hormigonado, como camiones hormigonera, mezcladoras de mortero y moldes para piezas de hormigón prefabricado. Se contempla que otros materiales residuales de composición similar como hormigón residual, es decir ricos en fases de Ca y/o Mg carbonatables, p. ej. cenizas de fondo, cenizas volantes, escorias y mezclas de los mismos, puedan carbonatarse para proporcionar SCM altamente reactivo del mismo modo que el hormigón residual o el hormigón residual suplementario en el material de alimentación. Rico en fases de Ca y/o Mg carbonatables significa que al menos 12,5% en peso del material residual calculado como óxidos es CaO y/o MgO y al menos 80% en peso del CaO y el MgO está en fases carbonatables antes de la carbonatación. Preferiblemente, el CaO y/o el MgO constituyen al menos 20% en peso, más preferiblemente al menos 30% en peso y lo más preferiblemente al menos 50% en peso del material residual. Preferiblemente, al menos 85% en peso, más preferiblemente al menos 90% en peso del CaO y el MgO están en fases carbonatables. Así, aunque una parte del CaO y el MgO carbonatables en el material residual podría estar ya carbonatada antes de la carbonatación, al menos 10% en peso del material calculado como óxido es CaO y/o MgO carbonatable pero todavía no carbonatado.

Un hormigón residual preferido son desechos de demolición de hormigón. Desechos de demolición de hormigón indica el material triturado obtenido durante la demolición de estructuras que contienen hormigón como edificios y superficies de carreteras de las que se han retirado de forma sustancialmente completa materiales extraños como madera, partes metálicas, partes de ladrillo y plástico. Según la invención, la fracción con D<10>> 0,1 mm, preferiblemente D<10>> 1 mm, lo más preferiblemente D<10>> 2 mm, y D<90>< 100 mm, preferiblemente D<90>< 50 mm, lo más preferiblemente D<90>< 32 mm, resultante de la demolición de hormigón es particularmente útil como alimentación.

En una realización, se usa la fracción fina. Finos de hormigón reciclado (abreviados RCF) indica el material obtenido después de triturar desechos de demolición de hormigón y separar las partículas reutilizables como agregado grueso (p. ej. D<90>> 4 mm o > 8 mm o > 16 mm y habitualmente denominado agregado reciclado) y, si es aplicable, cualquiera materia extraña contenida. La composición y la distribución del tamaño de partícula exactas de los finos de hormigón dependen el aglutinante y la composición originales usados en el hormigón y de los procedimientos de demolición y molienda aplicados. Habitualmente, el agregado original se separa tanto como sea posible y los RCF contienen principalmente la pasta de aglutinante endurecido triturado junto con arena/agregados finos. Habitualmente, la RCP está presente en cantidades de 30 a 80% en peso del peso total de RCF.

En una realización adicional, se usa como material de alimentación una fracción gruesa, agregado reciclado (abreviado RCA). En esta realización, el D<10>es preferiblemente > 2 mm. El RCA está compuesto típicamente por agregado grueso con RCP adherente y aglomerados de agregado adheridos entre sí por RCP. Así, la fracción gruesa obtenida como producto contiene todavía agregado reciclado fino, denominado arena reciclada (abreviada RS). Por lo tanto, en una realización, la fracción gruesa se separa en agregado grueso limpio y RS para permitir el uso separado.

Otro hormigón residual preferido son residuos de hormigón producidos durante la construcción, p. ej., pero no limitados a, hormigón ya mezclado no usado y mortero sobrante. Los residuos se trituran - opcionalmente se muelen - para proporcionar el material de alimentación según la invención con tamaños de partícula como los descritos para desechos de demolición de hormigón. También es útil cemento que se ha almacenado demasiado tiempo y se ha hidratado parcialmente, si es necesario después de trituración y/o molienda análogas. Además, son adecuados los desechos que se producen durante la limpieza de dispositivos usados en el hormigonado, p. ej. moldes para fabricar elementos de hormigón prefabricados, especialmente la torta filtrante procedente de plantas de hormigón prefabricado, si es necesario después de triturar y/o moler hasta tamaños de partícula como los descritos anteriormente y/o la retirada de (parte del) agua.

El material de alimentación se puede proporcionar a partir de un hormigón residual o mediante mezcladura y/o comolienda o cotrituración de varios materiales residuales de hormigón así como otros materiales ricos en fases de Ca y/o Mg carbonatables. Típicamente, es fácil usar una sola fuente, pero usar dos o más permite la optimización de la composición y la conversión de materiales de otro modo inadecuados, es decir que no se podrían usar por sí mismos. En una realización, la materia prima consiste en un hormigón residual o en una mezcla de dos o más hormigones residuales.

El material de alimentación se obtiene preferiblemente en una trituración primaria o secundaria de hormigón residual, especialmente mediante tecnologías que minimicen la producción de fracciones finas. Así, dispositivos adecuados son, por ejemplo, pero no se limitan a, trituradoras impactadoras de eje vertical (VSI), trituradoras de cono vibratorio, p. ej. Rhodax 4D<®>, trituradoras de cono estándar, molinos de rodillos verticales (VRM), rodillos de molienda de alta presión (HPGR) o las tecnologías Smart Crusher<®>.

El tamaño de partícula del material de alimentación no es crítico, sin embargo, como los materiales más finos habitualmente se carbonatan más rápidamente, típicamente se desea un D<90>de < 50 mm, preferiblemente < 32 mm, en algunas realizaciones incluso < 16 mm o < 8 mm o < 4 mm. Por otra parte, la EPF es más eficaz sobre partículas más grandes, de modo que habitualmente se ajusta un D<10>> 0,1 mm, preferiblemente > 1 mm o > 2 mm, en algunas realizaciones, incluso > 4 mm o > 8 mm o > 16 mm. Si el material de alimentación no tiene la distribución del tamaño de partícula (abreviada PSD) deseada, se puede ajustar fácilmente con métodos y dispositivos conocidos de por sí, como molienda, tamizado o clasificación.

La distribución del tamaño de partícula se mide tamizando para tamaños por encima de 2 mm en el presente documento y se determina mediante granulometría láser para tamaños por debajo de 1 mm. En el intervalo de 1 - 2 mm, el método se elige dependiendo del intervalo de tamaño de partícula del material. Para intervalos que se extienden principalmente por encima de 1 mm, comúnmente se aplica el tamizado, para intervalos que se extienden principalmente por debajo de 1 mm, típicamente es mejor la granulometría láser.

El método según la invención es especialmente adecuado para la valorización de la fracción por debajo de 4 mm que se sometía a al menos un tratamiento mecánico previo y donde no se producía eficazmente una separación selectiva de la RCP. Asimismo, es adecuado para separar RCP de agregado grueso, es decir la valorización de la fracción por encima de 4 mm o por encima de 8 mm. Sin embargo, el método según la invención también funciona bien con un material de alimentación que tenga una distribución amplia del tamaño de partícula con un D<10>de aproximadamente 0,1 mm y un D<90>de aproximadamente 100 mm.

Es posible incluir material adicional en el material de alimentación que acelere el procedimiento de carbonatación y/o mejore las propiedades finales de la cRCP o del cemento que la contiene o de un material de construcción hecho con él. Esto también se aplica a la realización en la que el material de alimentación consiste en uno o más hormigones residuales.

Típicamente, se incluirá material adicional en una cantidad de 0,001 a 1% en peso con respecto al material de alimentación total. Habitualmente, se añaden al cemento o material de construcción sustancias que mejoran las propiedades del cemento o el material de construcción hidráulico hecho con la cRCP, pero algunos también pueden acelerar la carbonatación. En el último caso, es ventajosa su adición al material de construcción. Preferiblemente, se usan como material adicional sustancias para potenciar el procedimiento de carbonatación o mezclas de dos o más de las mismas.

Materiales adecuados incluyen aminas como alcanolaminas, por ejemplo aminas primarias como monoetanolamina (MEA) y diglicolamina (DGA), aminas secundarias como dietanolamina (DEA) y diisopropanolamina (DIPA), y aminas terciarias como metildietanolamina (MDEA) y trietanolamina (TEA), o mezclas de las mismas, halogenuros, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) u otras sustancias que mejoran la disolución de CO<2>en la solución. Adicionalmente, se pueden usar enzimas tales como anhidrasa carbónica para potenciar la eficacia de carbonatación y modificar las propiedades de los productos de reacción. Además, son útiles aminoácidos, p. ej. ácido aspártico, serina, arginina, así como sales amónicas, p. ej. cloruro amónico, sulfato amónico y nitrato amónico, especialmente para proporcionar el componente de carbonato cálcico de la cRCP en una forma metaestable. Estas formas muestran, p. ej., una reactividad como cemento de carbonato cálcico no encontrada en la calcita. Se ha de apuntar que estas adiciones pueden tener no solo una acción, sino que pueden ejercer un papel doble. P. ej., pueden modificar el procedimiento de hidratación del aglutinante final así como modificar el procedimiento de carbonatación. El efecto puede depender en gran parte de la dosificación.

Por otra parte, es posible añadir sustancias que regulen el pH durante el procedimiento de carbonatación a fin de potenciar la precipitación de carbonato cálcico. Estas incluyen hidróxidos y carbonatos metálicos y sustancias hidrosolubles similares.

También es posible añadir sustancias que proporcionen iones de metales alcalinos de modo que los iones sulfato presentes se mantengan en el líquido como sulfato alcalino según se describe en el documento EP 21185792.5 no publicado previamente, cuyo contenido se incorpora en el presente documento en su totalidad.

Además, es posible añadir sustancias que modifiquen la morfología del carbonato cálcico que precipita durante el procedimiento de carbonatación. Esto proporciona la ventaja de construir esquistos menos densos de producto de hidratos-carbonatos y permite grados superiores de carbonatación e hidratación. Son adecuadas, por ejemplo, sales de magnesio, poli(ácido acrílico), poliacrilamida, poli(alcohol vinílico), poli(ácidos vinilsulfónicos), estirenosulfonato, ácido cítrico y otros ácidos orgánicos, polisacáridos y fosfonatos, policarboxilatos.

Por otra parte, es posible añadir ya a la materia prima mezclas que modifiquen las propiedades del material de construcción hidráulico o la estructura de construcción hecha del cemento compuesto que comprende el SCM según la invención (habitualmente las que se añadirán al material de construcción o cemento).

A menudo, las mezclas usadas son agentes reductores de agua y plastificantes como, por ejemplo, pero no exclusivamente, compuestos orgánicos con uno o más de grupos funcionales carboxilato, sulfonato, fosfonato, fosfato o alcohol. Estos sirven para conseguir una buena consistencia, es decir fluidez, de la pasta con menor cantidad de agua. Puesto que una disminución de la relación agua/aglutinante normalmente proporciona un incremento de resistencia, estas mezclas se usan comúnmente.

Los agentes de atrapamiento de gases también son capaces de mejorar la fluidez y pueden usarse con este fin o por otras razones tales como, pero no limitadas a, modificaciones de la densidad, mejoras de la compactabilidad, etc. Agentes de atrapamiento de aire útiles son, p. ej., surfactantes, especialmente los basados en jabones procedentes de resinas naturales o tensioactivos iniónicos e iónicos sintéticos.

Otras mezclas que influyen en la capacidad de trabajo son los retardadores. Principalmente tienen el objetivo de prolongar el tiempo en el que se mantiene una consistencia especificada. Los retardadores frenan el fraguado y/o el endurecimiento de la pasta aglutinante. Sustancias adecuadas son, por ejemplo, pero no exclusivamente, fosfatos, boratos, sales de Pb, Zn, Cu, As, Sb, lignosulfonatos, ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales, fosfonatos, azúcares (sacáridos).

También es posible añadir mezclas que están diseñadas para modificar la propiedades reológicas, es decir modificadores reológicos como, p. ej., policarboxilatos, lignosulfonatos, almidón, goma Karoo, arcilla bentonítica, poli(alcohol vinílico) y mezclas de los mismos.

Todas las mezclas se usan en las cantidades conocidas como tales, donde la cantidad se adapta a un aglutinante específico y las necesidades especiales de manera conocida.

También se pueden añadir aditivos a la materia prima, pero habitualmente se añaden al cemento compuesto o el material de construcción hidráulico. Aditivos habituales y útiles son, p. ej., cargas (especialmente piedra caliza y otras piedras en polvo), pigmentos, elementos de refuerzo, agentes autorregenerables, etc. Todos estos se pueden añadir en las cantidades conocidas de por sí.

La separación de la RCP del agregado tiene lugar en un recipiente de fragmentación mediante la acción combinada de la EPF y la carbonatación. Para esto, el material de alimentación se introduce en el recipiente junto con una fase líquida que contiene agua y con dióxido de carbono. En una realización preferida, la fase líquida es solo agua, pero son posibles otros componentes líquidos. Preferiblemente, el material de alimentación se introduce continuamente en un reactor de fragmentación por impulsos eléctricos, junto con la fase líquida y dióxido de carbono.

La totalidad o parte de la fase líquida, especialmente el agua, también se puede proporcionar como parte del material de alimentación, es decir ya mezclada con ella. Por ejemplo, el hormigón residual o una parte del mismo puede estar en forma de una suspensión o se ha añadido agua en etapas anteriores. También es posible que una alimentación contenga más líquido o agua de los deseados, en ese caso el material de alimentación se concentra antes de la introducción en el recipiente de fragmentación.

El dióxido de carbono para el uso en el método según la invención se puede introducir en forma gaseosa, líquida, sólida o supercrítica. El CO<2>gaseoso usado para la carbonatación puede usarse en forma pura o en forma de mezclas con otros gases, tales como aire, oxígeno, nitrógeno o argón. Se prefieren mezclas gaseosas que comprenden dióxido de carbono disponibles a escala industrial.

Una fuente especialmente preferida de CO<2>es un gas de escape, preferiblemente un gas de escape que tiene un alto contenido de CO<2>como de 10 a 30% en volumen o superior, basado en el volumen total del gas de escape. Se prefieren particularmente gases de escape procedentes de plantas de cemento o cal, centrales eléctricas caldeadas por hulla o gas e incineradoras de residuos.

La concentración de CO<2>no está restringida, preferiblemente varía de 1 a 100% en volumen, más preferiblemente de 2 a 95% en volumen y lo más preferiblemente de 5 a 90% en volumen.

En una realización preferida, se usa una solución de dióxido de carbono. En este caso, es ventajoso usar la solución de CO<2>al menos parcialmente como el líquido introducido en el recipiente de fragmentación. Lo más preferiblemente, se usa una solución acuosa de dióxido de carbono. La solución de CO<2>puede obtenerse preferiblemente absorbiendo CO<2>de gases de escape en un líquido acuoso.

Habitualmente, es adecuada una concentración de CO<2>en la fase líquida dentro del recipiente que varíe de 0,1 a 20% en peso, preferiblemente de 0,5 a 10% en peso, lo más preferiblemente de 1 a 5% en peso. Si se usa una solución con alta concentración de dióxido de carbono para proporcionar dióxido de carbono, puede añadirse agua adicional para obtener la concentración deseada. Toda el agua introducida es preferiblemente agua reciclada dentro del método según la invención. Si se usa una combinación de dióxido de carbono gaseoso y disuelto para la carbonatación, la concentración de CO<2>en la solución puede ser inferior, p. ej. de hasta 0,00001% en peso de dióxido de carbono o > 0,0001% en peso, o > 0.001% en peso, o > 0.01% en peso. La concentración de dióxido de carbono dentro del recipiente también se puede incrementar fácilmente añadiendo hielo seco, es decir dióxido de carbono sólido, cuando sea necesario. También se puede usar solo dióxido de carbono sólido como dióxido de carbono. En una realización preferida, el agua dentro del recipiente de fragmentación está saturada con CO<2>.

El recipiente de fragmentación puede funcionar a temperatura ambiente, pero también entre 30 y 95°C. En una realización, se usa una temperatura de > 40°C, que se encontró que era ventajosa para la formación de carbonato cálcico amorfo metaestable.

La carbonatación tiene lugar preferiblemente a presión atmosférica, pero el recipiente también puede hacerse funcionar a vació o a sobrepresión, p. ej. a una presión absoluta de hasta 5 bar, o hasta 3 bar o hasta 1,5 bar.

Se aplican impulsos de alto voltaje a la fase líquida dentro del recipiente y provocan la fragmentación del material de alimentación. Simultáneamente, la carbonatación en húmero de la RCP promueve sinérgicamente la separación de la RCP del agregado. A diferencia de las fuerzas de erosión mecánica, la EPF deja el propio agregado no fragmentado o solo ligeramente. La intensidad y el número de descargas se ajustan para dirigir la selectividad del procedimiento. La pulsación de alta energía/intensidad promueve la selectividad permitiendo una reducción en el número de impulsos/ciclos, mientras que el efecto de retirar los finos liberados se mantiene. Voltajes adecuados varían de al menos 20 kV a 50 kV para la trituración electrohidráulica o más de 90 kV para la fragmentación electrodinámica. Según la invención, se prefieren de 30 a 200 kV. Los tiempos de formación pueden variar de 0,1 a 5 ps, preferiblemente se usan tiempos de formación de < 2 ps. Los dispositivos adecuados para EPF se conocen como tales. Se prefieren los dispositivo de funcionamiento continuo.

Como producto de la carbonatación y la EPF combinadas, se obtiene una fase líquida que contiene un material sólido fragmentado. El material sólido se extrae del recipiente de fragmentación bien junto con la fase líquida o bien en la medida de lo posible separadamente de la fase líquida. El material sólido se separa de esta fase líquida todavía mezclado o adherido a ella, por ejemplo mediante filtración o decantación o presión. Una ventaja de la carbonatación y la fragmentación por impulsos eléctricos combinadas es que el material sólido es principalmente agregado y carbonato cálcico, ambos de los cuales no son solubles y sedimentan al fondo de la fase líquida. Allí, el material sólido se puede extraer del recipiente con muy poco líquido.

La fase líquida extraída junto con el material sólido se recicla preferiblemente al recipiente de fragmentación. La fase líquida también se puede extraer del recipiente en un punto diferente de aquel en el que se extrae el material sólido. También es preferible reciclar esta fase líquida extraída. Para el reciclaje, la fase líquida se puede hacer pasar de nuevo directamente al recipiente y/o se puede usar en etapas de preparación del material de alimentación. La fase líquida extraída también se puede descargar parcialmente o completamente o se puede usar en cualquier otra parte, p. ej., pero no limitado a, como agua de mezcladura para hormigón.

El material sólido se divide en al menos dos fracciones según el tamaño de partícula, p. ej. mediante tamizado o clasificación, con un tamaño de corte de 250 pm, preferiblemente 150 pm, más preferiblemente 125 pm, lo más preferiblemente 90 pm, para obtener la pasta de hormigón reciclado carbonatado como la fracción fina y una fracción gruesa que contiene el agregado. Preferiblemente, el material sólido se tamiza para proporcionar la RCP carbonatada como la fracción con partículas menores de 250 pm o 150 pm o 125 pm o 90 pm. La fracción con un tamaño de partícula más grueso comprende arena y agregado más grueso así como posiblemente material de alimentación no completamente fragmentado. Dependiendo de si la cantidad de material de alimentación todavía no fragmentado es aceptable o demasiado alta, la fracción gruesa se recicla al recipiente de fragmentación o se descarga del procedimiento como agregado limpio.

En caso de que la RCP permanezca solo sobre una parte del agregado separable a través del tamaño de partícula, se prefiere separar adicionalmente la fracción con tamaño de partícula más grueso según este tamaño. El agregado limpio se descarga a continuación y el material con RCP adherido al agregado se recicla al procedimiento.

La fracción recuperada con un tamaño de partícula < 250 pm, preferiblemente < 125 pm, se puede usar para procesamiento adicional como constituyente en la preparación de harina cruda para la producción de clínker o como carga en productos de cemento. Alternativamente, cuando debido a las condiciones durante la exposición del material de alimentación húmedo a EPF, se recupera cRCP con alto grado de carbonatación como fracción fina, puede usarse directamente como SCM reemplazando al clínker en la producción de cemento. En una realización preferida, la concentración de dióxido de carbono y el tiempo de tratamiento para la EPF se ajustan para asegurar el grado de carbonatación deseado, preferiblemente también uno o más de otros parámetros como temperatura, intensidad de los impulsos, presión y/o tamaño de partícula en el material de alimentación húmedo se elijen y se fijan para optimizar, es decir potenciar, la carbonatación. La RS (agregado con tamaños de 0,125 o 0,250 mm - 2 o 4 mm) y el RA (agregado con tamaños > 2 o > 4 mm) se recuperan suficientemente limpios para usarse en la formulación de nuevo hormigón.

La RCP carbonatada según la invención es especialmente útil como carga y/o SCM en cementos compuestos. La separación muy eficaz de la RCP del agregado conseguida mediante la EPF que actúa directamente en el límite entre el agregado y la RCP en combinación con carbonatación da como resultado un producto fino que tiene habitualmente un alto grado de carbonatación de la cRCP de al menos 50% en peso, a menudo al menos 65% en peso, incluso al menos 80% en peso, del CaO y el MgO que se están carbonatando, es decir obtenidos en forma de un carbonato o hidrogenocarbonato u otro compuesto de carbonato de calcio o magnesio. Esta cRCP se considera en el presente documento SCM. En contraste, la exposición "simple" a fuerzas abrasivas en presencia de dióxido de carbono, incluso altas cantidades de CO<2>, no puede conseguir suficiente carbonatación para el uso como SCM dentro de tiempos de tratamiento útiles. Se emplea demasiado tiempo hasta que la RCP se separa y está disponible para la carbonatación. Para fabricar cementos compuestos, la RCP carbonatada obtenida mediante el método según la invención se mezcla con un cemento hidráulico. En caso de que la cRCP no esté suficientemente carbonatada para el uso como SCM, p. ej. debido a concentraciones muy bajas de CO<2>o tiempos de tratamiento cortos, todavía se puede usar como carga para reemplazar cargas minerales como piedra caliza, y, así, es un material valioso. La RCP carbonatada se comporta sustancialmente como carga cuando el grado de carbonatación es de hasta 40% en peso o hasta 30% en peso. Además, un uso como componente de harina cruda de cemento es posible y preferido a grados de carbonatación muy bajos como hasta 20% en peso o hasta 10% en peso.

Cementos hidráulicos adecuados para el uso de la pasta de hormigón reciclado carbonatado para elaborar cementos compuestos son, por ejemplo, pero no se limitan a, cemento Portland, cemento compuesto Portland, cemento de sulfoaluminato cálcico, cemento de aluminato cálcico y cemento de silicato dicálcico. Cementos hidráulicos preferidos son cementos Portland según DIN EN 197-1, cemento de sulfoaluminato cálcico y cemento de aluminato cálcico. Se prefieren especialmente cementos Portland según DIN EN 197-1.

Típicamente, el cemento compuesto obtenido de la combinación de una RCP carbonatada según la invención como SCM con un cemento hidráulico comprende de 5 a 95% en peso de cemento y de 95 a 5% en peso de SCM. Preferiblemente, contiene de 30 a 90% en peso de cemento y de 70 a 10% en peso de SCM, más preferiblemente de 50 a 80% en peso de cemento y de 50 a 20% en peso de SCM.

Para el uso como carga, la cantidad de RCP carbonatada según la invención varía de 1 a 60% en peso, preferiblemente de 5 a 40% en peso, lo más preferiblemente de 10 a 20% en peso.

Además, mezclas y/o aditivos habituales como los descritos anteriormente para añadir al material de alimentación se pueden añadir al cemento compuesto. El cemento compuesto también puede comprender uno o más de otros SCM, es decir el cemento compuesto puede ser una combinación ternaria, cuaternaria, .... Otros SCM adecuados son, p. ej., pero no se limitan a, cenizas volantes, escoria de altos hornos granulada molida y arcilla calcinada. Naturalmente, las cantidades de todos los componentes en un cemento compuesto específico suman 100%, de modo que si el SCM y el cemento hidráulico son los únicos componentes, sus cantidades suman 100%, cuando haya otros componentes, la cantidad de SCM y cemento hidráulico es menor de 100%.

Para el uso, el cemento compuesto se transforma en un material de construcción hidráulico, p. ej. en mortero u hormigón, mezclando con agua. Típicamente, se usa una relación en peso de agua a aglutinante (w/b) de 0,1 a 1, preferiblemente de 0,15 a 0,75, y más preferiblemente de 0,35 a 0,65. La RCP carbonatada según la invención como SCM - y, si es aplicable uno o más SCM adicionales que se añadan opcionalmente - se incluyen en la cantidad de aglutinante para calcular la relación w/b. El mortero u hormigón habitualmente también contiene agregados así como opcionalmente mezclas y/o aditivos. Las mezclas y los aditivos se han descrito anteriormente.

Los cementos compuestos obtenidos según la invención son útiles para todas las aplicaciones en las que se usan cemento Portland normal y cementos compuestos conocidos, especialmente hormigón, mortero y productos químicos de construcción tales como soleras, adhesivos para baldosas, etc.

Habitualmente, el agregado y las mezclas se añaden cuando se elabora un material de construcción que se endurece hidráulicamente como hormigón o mortero a partir del cemento compuesto. El agregado conocido y las mezclas habituales se usan en las cantidades habituales. Para productos químicos de construcción como soleras o adhesivos para baldosas, cualquier agregado y mezcla necesarios se añaden típicamente al cemento compuesto para formar una mezcla seca, tan rápidamente como sea posible. El agregado y la mezcla se eligen dependiendo del uso de un modo conocido de por sí.

Un cemento de carbonato cálcico se fabrica según la invención proporcionando la pasta de hormigón reciclado carbonatado a través del método de separación según la invención. Se endurece mediante una reacción de disoluciónprecipitación y puede alcanzar resistencias a la compresión de al menos 40 MPa según se presenta por C.W. Hargis y cols., "Calcium carbonate cement: a carbon capture, utilization, and storage (CCSU) technique", mencionado anteriormente.

La invención se ilustrará adicionalmente con referencia a la figura 2 adjunta, sin restringir el alcance a la realización específica descrita. La invención incluye todas las combinaciones de características descritas y especialmente preferidas que no se excluyen entre sí.

Si no se especifica lo contrario, cualquier cantidad en % o partes es en peso y en caso de duda se refiere al peso total de la composición/mezcla en cuestión. Una caracterización como "aproximadamente", "alrededor de" y una expresión similar con relación a un valor numérico significa que se incluyen valores hasta 10% superiores e inferiores, preferiblemente valores hasta 5% superiores e inferiores y en cualquier caso valores hasta 1% superiores e inferiores, siendo el valor exacto el valor o límite más preferido.

El término "sustancialmente libre" significa que un material particular no se añade intencionadamente a la composición, y solo está presente en cantidades vestigiales o como impureza. Según se usa en el presente documento, a menos que se indique lo contrario, el término “libre de" significa que una composición no comprende un material particular, es decir la composición comprende 0 por ciento en peso de este material.

En la figura 2, se ilustra un modo preferido para llevar a cabo el método según la invención. Hormigón residual en una partida 1 se introduce junto con agua (o un líquido que contiene agua) desde un depósito 2 y dióxido de carbono desde una fuente como medios 3 de suministro de gas (o un conducto de gas de escape) hasta un recipiente 4 de fragmentación.

Dentro del recipiente, la fase líquida se somete a impulsos de descarga de alto voltaje aplicados mediante un generador no mostrado. Típicamente, la fase líquida fluye a través del recipiente permitiendo un procedimiento continuo. Sin embargo, el recipiente de fragmentación también puede hacerse funcionar en modo discontinuo. En ese caso, varios recipientes pueden hacerse funcionar en paralelo para obtener un procedimiento cuasicontinuo.

En la realización mostrada en la figura 2, la mayor parte del agua se extrae separadamente del material sólido húmedo. El agua se hace pasar a un dispositivo 5 de tratamiento. En este, si se desea, se puede añadir dióxido de carbono desea. Si es necesario, el material sólido posiblemente presente se puede separar del agua y, p. ej., hacerse pasar a un dispositivo de tamizado. El agua tratada se recircula a continuación al depósito 2 y así se recicla.

El material sólido, opcionalmente después de la separación adicional del agua que se hace pasar al dispositivo 5 de tratamiento, se alimenta a un dispositivo 6 de tamizado. En este, se divide en una fracción fina con tamaños de partícula < 125 pm que consiste esencialmente en pasta de hormigón reciclado carbonatado y una fracción más gruesa que comprende agregado limpio y posiblemente agregado que tiene todavía algo de pasta de hormigón endurecido. Si el agua se separa de los sólidos en el dispositivo de tamizado o en etapas posteriores, se puede hacer pasar al dispositivo 5 de tratamiento.

Para un procedimiento continuo, se usa un separador 7, que divide la fracción más gruesa en agregado limpio y material sólido que necesita fragmentación adicional. El último se recicla al recipiente 4 de fragmentación. El agregado limpio se descarga a un silo u otro dispositivo de almacenamiento o uso directo denominado 8. El agregado limpio también se puede dividir en varias fracciones con diferentes tamaños.

La pasta de hormigón reciclado carbonatado también se descarga a un silo u otro dispositivo de almacenamiento o uso directo denominado 9. Si es aplicable, el agua todavía presente se hace pasar desde el almacenamiento de la cRCP al dispositivo de tratamiento de agua.

El líquido de procesamiento recirculado puede contener CO<2>(sin reaccionar) en solución y se puede recircular de nuevo al recipiente de tratamiento. La recirculación puede incluir reacondicionar la entrada de CO<2>reciente a fin de ajustar su concentración/saturación dentro del líquido de procesamiento.

lista de números de referencia

1 partida de material de alimentación

2 depósito para líquido, especialmente agua

3 fuente de dióxido de carbono

4 recipiente de fragmentación

5 dispositivo de tratamiento

6 dispositivo de tamizado

7 separador

8 silo, dispositivo de almacenamiento, uso

9 silo, dispositivo de almacenamiento, uso

a agregado limpio

cf fracción gruesa

CO<2>dióxido de carbono

cRCP pasta de hormigón reciclado carbonatado

f alimentación

s material sólido fragmentado

w líquido, especialmente agua

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Método para fabricar pasta de hormigón reciclado carbonatado y agregado limpio que comprende las siguientes etapas:

- proporcionar un material de alimentación que comprende hormigón residual con un D<10>> 0,1 mm y un D<90>< 100 mm - hacer pasar el material de alimentación, un líquido que contiene agua y dióxido de carbono en una cantidad que proporcione una concentración de al menos 0,1% en peso de dióxido de carbono en el líquido a un recipiente de fragmentación, donde el material de alimentación húmedo se somete a fragmentación por impulsos eléctricos, - extraer material sólido fragmentado del recipiente de fragmentación,

- separar el material sólido fragmentado de la fase líquida mixta,

- separar el material sólido fragmentado en una fracción fina con un tamaño de partícula máximo de 250 pm para proporcionar la pasta de hormigón reciclado carbonatado y una fracción gruesa,

- reciclar la fracción gruesa al recipiente de fragmentación y/o descargar la fracción gruesa como agregado limpio.

2. Método según la reivindicación 1, en el que desechos de demolición de hormigón, residuos de hormigón que se producen durante la construcción, cemento parcialmente endurecido durante un almacenamiento demasiado prolongado, desechos que se producen durante la limpieza de dispositivos usados en el hormigonado o mezclas de dos o más de los mismos se usan como hormigón residual, preferiblemente en el que el material de alimentación consiste en uno o más hormigones residuales.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, en el que el material de alimentación se obtiene en una trituración primaria o secundaria de hormigón residual, preferiblemente mediante tecnologías que minimizan la producción de fracciones finas y/o con una distribución del tamaño de partícula que tiene un D<90>de < 50 mm, preferiblemente < 32 mm, y/o un D<10>> 1 mm, preferiblemente > 2 mm, determinado con tamizado.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el material de alimentación incluye material adicional que acelera el procedimiento de carbonatación y/o mejora las propiedades finales de la pasta de hormigón reciclado carbonatado o el cemento elaborado con ella o un material de construcción elaborado con el cemento, preferiblemente también en el que el material de alimentación consiste en uno o más hormigones residuales.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material adicional es uno o más de alcanolaminas, halogenuros, sustancias que mejoran la disolución de CO<2>en la solución, enzimas, aminoácidos, sales amónicas, sustancias que regulan el pH durante la carbonatación, sustancias que proporcionan iones de metales alcalinos, sales de magnesio, poli(ácido acrílico), poliacrilamida, poli(alcohol vinílico), poli(ácidos vinilsulfónicos), estirenosulfonato, ácidos orgánicos, polisacáridos, fosfonatos, policarboxilatos, agentes reductores de agua, plastificantes, agentes de atrapamiento de aire, retardadores, modificadores reológicos, cargas, pigmentos, elementos de refuerzo, agentes autorregenerables y mezclas de dos o más de los mismos.

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la fase líquida es agua y/o se proporciona como parte del material de alimentación y/o la fase líquida separada del material sólido se recircula al recipiente.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se usa gas de escape como dióxido de carbono, preferiblemente gas de escape procedente de cementeras, plantas de cal, centrales eléctricas caldeadas por hulla, centrales eléctricas caldeadas por gas, incineradoras de residuos o una mezcla de estos gases de escape.

8. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se usa una solución de dióxido de carbono como dióxido de carbono, preferiblemente una solución de dióxido de carbono en la fase líquida o que constituye una parte de la fase líquida.

9. Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la concentración de dióxido de carbono en el líquido dentro del recipiente varía de 0,1 a 20% en peso, preferiblemente de 0,5 a 10% en peso, más preferiblemente de 1 a 5% en peso, lo más preferiblemente la fase líquida es agua y está saturada con CO<2>.

10. Método según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la temperatura se ajusta para que varíe de 30 a 95°C, preferiblemente de 40 a 95°C.

11. Método según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que los impulsos eléctricos durante la fragmentación por impulsos eléctricos tienen un tiempo de formación de < 1 ps y/o un voltaje de > 90 kV.

12. Método según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el material sólido fragmentado se separa de la fase líquida mediante filtración o decantación, preferiblemente mediante filtración.

13. Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la fase líquida extraída de la que se ha separado el material sólido se recicla al recipiente de reacción, opcionalmente después de incrementar su concentración de dióxido de carbono.

14. Método para fabricar un cemento compuesto que comprende proporcionar pasta de hormigón reciclado carbonatado mediante un método según una de las reivindicaciones 1 a 13 y mezclar la pasta de hormigón reciclado carbonatado con un cemento hidráulico.

15. Método según la reivindicación 14, en el que el cemento compuesto comprende la pasta de hormigón reciclado carbonatado como material cementoso suplementario y comprende de 95 a 5% en peso de pasta de hormigón reciclado carbonatado, preferiblemente de 70 a 10% en peso de pasta de hormigón reciclado carbonatado, lo más preferiblemente de 50 a 20% en peso de pasta de hormigón reciclado carbonatado; o en el que el cemento compuesto comprende la pasta de hormigón reciclado carbonatado como carga y comprende de 1 a 60% en peso de pasta de hormigón reciclado carbonatado, preferiblemente de 5 a 40% en peso de pasta de hormigón reciclado carbonatado, lo más preferiblemente de 10 a 20% en peso de pasta de hormigón reciclado carbonatado.

16. Método según la reivindicación 14 o 15, en el que el cemento hidráulico es cemento Portland, cemento compuesto Portland, cemento de sulfoaluminato cálcico, cemento de aluminato cálcico y/o cemento de silicato dicálcico, preferiblemente un cemento Portland según DIN EN 197-1, cemento de sulfoaluminato cálcico o cemento de aluminato cálcico, de forma especialmente preferible un cemento Portland según DIN EN 197-1.

17. Método según una de las reivindicaciones 14 a 16, en el que durante la exposición del material de alimentación húmedo a la fragmentación por impulsos eléctricos, la concentración de dióxido de carbono y el tiempo de tratamiento se ajustan para proporcionar la pasta de hormigón reciclado carbonatado con un grado de carbonatación de al menos 50% en peso.

18. Método para fabricar un cemento de carbonato cálcico que comprende proporcionar pasta de hormigón reciclado carbonatado mediante un método según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que durante la exposición del material de alimentación húmedo a la fragmentación por impulsos eléctricos, la concentración de dióxido de carbono y el tiempo de tratamiento se ajustan para proporcionar la pasta de hormigón reciclado carbonatado con un grado de carbonatación de al menos 50% en peso.