Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Apr 2003)
Desarrollo de un cemento de base silicatada a partir de rocas volcánicas vítreas alcalinas: interpretación de los resultados preindustriales basada en la composición químico-mineralógica de los precursores geológicos
Abstract
The GEOCISTEM project was focussed to look for an inexpensive natural glassy alkaline substitute of chemical reagents used in a trade registered cement. A complete survey for european resources made up for fragmentary (pyroclastic) alkali-rich glassy volcanic rocks (Na2O+K2O > 10 %, K>>Na) was done in several european volcanic regions (in Italy, Greece and Spain). Up to 100 samples were analysed (main constituents by XRF; petrographic and XRD characterisation) and 10 of them were used in the developing of a silicate-based cement (laboratory and semi-industrial scale).The result was a set (ten) of cements characterised by high compressive strength of the plain cement phase (50-60 MPa after 28 days), with high resistance to chemical corrosion and non alkali-silica-aggregate reaction, very indicated for toxic waste encapsulation. Furthermore a great economy in energy and a significant reduction of K-silicate consumption (up to 1/3-1/4 of the formulation in the original trade registered cement) in the process of production was achieved. The chemical-mineralogical study carried out shows that the original formulation of the cement was too restrictive, as well as that the mineralogy reached during natural devitrification processes in the rock strictly controls the performance of this new european resource during the development of the cement. The anhidrous rocks mainly constituted by alkali feldspars and silica crystalline phases (obtained by devetrification at temperatures under magmatic ones) are more interesting than the zeolitised ones, allowing to skip the calcination process and thus providing energetic economy.<br><br>El proyecto GEOCISTEM intentó hallar un substituto vítreo alcalino natural, económico y viable industrialmente, a los reactivos químicos empleados en un cemento silicatado patentado. Se realizó una completa prospección de los recursos consistentes en rocas volcánicas vítreas ricas en álcalis (Na2O+K2O > 10 %, K>>Na), preferentemente fragmentarias (piroclásticas) en diferentes regiones volcánicas europeas (Italia, Grecia, España). Unas 100 muestras fueron analizadas (elementos mayores mediante FRX; caracterización, petrográfica y mediante DRX) y 10 fueron empleadas en la fabricación (en laboratorio y escala semiindustrial) del cemento silicatado. Se obtuvo toda una familia de cementos (diez) con alta resistencia a la compresión (50-60 MPa a los 28 días), resistentes a la corrosión y que no desarrollan reacción alcalina-agregados, muy adecuados para el encapsulado de residuos especiales; todo ello con una notable reducción del consumo de energía en el proceso de fabricación y en el consumo de silicato de K (hasta 1/3-1/4 del requerido en la patente original). El estudio químico-mineralógico desarrollado demuestra que la formulación original del cemento era excesivamente restrictiva, y que la mineralogía producida en los procesos de desvitrificación naturales controla estrictamente el rendimiento de estos nuevos recursos durante el proceso de fabricación del cemento. Las rocas anhidras con feldespatos alcalinos y fases silíceas cristalinas predominantes obtenidas a temperaturas inferiores a las magmáticas (desvitrificación) son más interesantes que las zeolitizadas naturalmente, ya que no requieren calcinación previa con el consiguiente ahorro energético.
