Utilización potencial de una ceniza volante de baja calidad como fuente de aluminosilicatos en la producción de geopolímeros

Potential Utilization of a Low Quality-Fly Ash as an Aluminosilicate Source in the Production of Geopolymers

Este artículo presenta la síntesis de materiales geopoliméricos a partir de una ceniza volante de origen colombiano (FA). Se evaluaron diferentes condiciones de activación de esta ceniza mediante el ajuste de los módulos totales de SiO₂ /Al₂ O₃ y Na₂ O/SiO₂, así como el efecto de la incorporación de dos fuentes de calcio: una escoria granulada de alto horno (GBFS) y un cemento Portland tipo I (OPC). La cinética de las reacciones desarrolladas después de la activación alcalina de la FA se evaluó realizando una calorimetría isotérmica, según la cual los sistemas de mayor alcalinidad exhiben una mayor liberación de calor y un mayor grado de disolución de la fuente primaria. La incorporación de la fuente de calcio modifica la cinética de reacción y el tipo y características de los productos formados tras la activación. El incremento en la relación molar SiO₂/Al₂O₃ del sistema condujo a obtener materiales con una resistencia a la compresión superior hasta en ~77%. En términos generales, la incorporación de una fuente de calcio al sistema contribuye a la adquisición de un mejor desempeño mecánico en todas las edades de curado en estudio. Los resultados evidencian el potencial aprovechamiento de esta FA para producir cementos no convencionales con resistencias a 28 días de curado superiores a los 50 MPa.

INTRODUCCIÓN

La Asociación Mundial del Carbón (2014) reporta que el principal combustible utilizado a escala mundial para generar electricidad es el carbón, con un consumo del 41 % en el sector energético, en 2012. Sin embargo, el uso de este recurso natural como fuente energética genera diferentes subproductos o desechos, como cenizas de fondo, escoria, cenizas volantes (FA), entre otros productos. Las (FA) corresponden a la parte inorgánica del carbón remanente del proceso de combustión entre los 1200 y los 1700 °C y están compuestas principalmente por minerales no combustibles que quedan en la cámara de combustión en forma de finas cenosferas. Estas partículas son conducidas por ductos de gases hacia filtros o ciclones encargados de capturar el material y evitar que sean emitidas a la atmósfera (Ahmaruzzaman, 2010). En Colombia, las termoeléctricas más importantes (Termozipa, Termopaipa y Termosochagota) generan alrededor de 600 kt/año de (FA) de calidad variable y en su gran mayoría este subproducto no se está aprovechando debidamente y se constituye en un problema ambiental (Gil y Plazas, 2007).

Las FA se caracterizan por ser ricas en SiO₂, Al₂O₃ y, en algunos casos, presenta un elevado contenido de CaO, así como trazas de Fe₂O₃ y otros óxidos.