Alkali-activated composites based on slags from iron and steel metallurgy

Compuestos activados con alcalinos a base de escorias de la metalurgia siderúrgica

La escoria, como materia prima secundaria de la metalurgia, suele amontonarse en zonas de eliminación de escorias sin ningún beneficio. Este artículo trata de la escoria activada con álcali procedente de la producción de hierro y acero, que puede utilizarse en la industria de la construcción. Los productos de la activación de escorias alcalinas desempeñan la función de aglutinantes inorgánicos.

INTRODUCCIÓN

La producción mundial anual de escorias de las industrias siderúrgicas alcanza casi las 50 000 kt, mientras que en Europa se producen aproximadamente 12 000 kt al año [1]. La República Checa es uno de los principales productores de acero y arrabio de Europa (en 2006 se produjeron 6,9 millones de toneladas de acero y 5,2 millones de toneladas de arrabio [2]) y, por tanto, aproximadamente 1,2 millones de toneladas de escorias siderúrgicas y 1,9 millones de toneladas de escorias de alto horno. Aproximadamente el 55 % de la producción de escoria de alto horno se somete a un proceso de granulación y se origina la escoria granulada de alto horno (GBFS). Una parte significativa de la escoria de alto horno se utiliza para la producción de áridos. La GBFS se utiliza habitualmente en la industria cementera para la preparación de mezclas de cemento CEM II, CEM IIII y CEM V, en las que la sustitución del clinker de cemento por GBFS oscila entre el 6 y el 95 % en peso [3]. La composición química de la escoria de acero es más variable que la de la escoria granulada de alto horno (véase la Tabla 1). Desde este punto de vista, la utilización de escorias de acero para la preparación de ligantes inorgánicos es más complicada. La escoria con un alto contenido en hierro (escoria de cuchara) se devuelve al alto horno o al horno siderúrgico en forma de carga de aglomeración. Otra parte de la escoria siderúrgica se utiliza para la producción de áridos sintéticos densos. La mayor parte de la producción de escoria de cuchara se almacena en vertederos de escoria sin ningún beneficio [4].

ACTIVACIÓN ALCALINA DE LA ESCORIA

Las propiedades cementantes inducidas de la escoria mediante activadores alcalinos adecuados permiten el uso eficaz de este producto metalúrgico secundario en la industria de la construcción como un valioso sistema aglutinante que representa una alternativa a los aglutinantes de cemento. Aparte del valor de la escoria para la industria de la construcción, se produce un ahorro de materias primas y energía, así como una disminución de las emisiones de CO₂, a pesar de que la gama de morteros aumenta significativamente [6].

La hidraulicidad latente de las escorias, así como de ciertas materias primas naturales (tobas y productos eruptivos) o antropógenas (escorias, cenizas volantes, metacaolina y humo de sílice), es una propiedad que se desarrolla después de que la activación alcalina provoque la solidificación y el endurecimiento del material.