Síntesis de cementantes hidráulicos alternativos mediante la geopolimerización de escorias de fundición de concentrados de pb–zn

Millán Corrales, Guadalupe (2015) Síntesis de cementantes hidráulicos alternativos mediante la geopolimerización de escorias de fundición de concentrados de pb–zn. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En este estudio se evaluó la activación alcalina de una escoria industrial de un proceso de fundición de concentrados de Pb-Zn utilizando una solución de silicato de sodio. El objetivo fue la síntesis de un cementante alternativo a partir de la geopolimerización de la escoria por un mecanismo de disolución-precipitación. Se fabricaron pastas con relaciones a/c de 0.35 a 0.40, y el módulo del silicato (SiO2/Na2O=2 y 2.5). Los especímenes se sometieron a distintos regímenes de curado inicial: 55°C y 80°C con 83% de humedad relativa por 24 horas y a temperatura ambiente (23ºC-25ºC). Adicionalmente, se realizaron morteros con dos relaciones a/e de 2.5:1 y 1:1, mostrando una consistencia menor a la observada en las mezclas con CPO; sin embargo, la trabajabilidad alcanzada fue adecuada para la consolidación de los especímenes y la RC en todas las mezclas superó los 30 MPa a 90 días de curado. De los sistemas de pastas se analizaron microestructuralmente los que mejores propiedades mecánicas presentaron, por DRX, MEB/EDS, FTIR y TGA/DTA. Y para hacer una muestra comparativa, pero con menor resistencia, se analizó un sistema de módulo 2. Los productos de la reacción que se formaron fueron C-S-H, y dos geles geopoliméricos C-A-S-H y N-A-S-H insolubles y con buenas propiedades mecánicas de hasta 60 MPa en RC a 120 días de curado. El tiempo de curado y el módulo del silicato fueron los factores más importantes sobre el desarrollo de resistencia. Se realizaron pruebas de resistencia al ataque ácido utilizando soluciones de HCl y H2SO4 exponiendo los sistemas de morteros por 90 días. Se determinó que bajos contenidos de escoria (a/e=2.5:1) presentaban el peor desempeño. En base a pruebas de lixiviación por ICP-MS se demostró la inmovilidad del Pb dentro de la matriz del geopolímero y que el Zn tiende a lixiviarse en ambientes ácidos y salinos. ABSTRACT In this study the alkali activation of an industrial process of a slag smelting with Pb-Zn concentrates using a sodium silicate solution was evaluated. The objective was the synthesis of an alternative cementing for a process of geopolymerization of the slag by a dissolution-precipitation mechanism. Pastes were fabricated with 0.35 to 0.40 of a/c ratios, and the module of silicate (SiO2/Na2O=2 and 2.5). The specimens were subjected to different regimes initial curing: 55 °C and 80 °C with 83% relative humidity for 24 hours at room temperature (23°C - 25°C). Additionally, mortars were performed with two relations a/e of 2.5:1 and 1:1. showing a consistency lower to the observed in mixtures with CPO; however, the workability achieved was adequate for the consolidation of the specimens and the RC of all mixtures exceeded the 30 MPa at 90 days of curing. Pastes system which better mechanical properties presented, were taken to XRD, SEM/EDS, FTIR, TGA/DTA characterization, and for making a comparative, but with less resistance, a system of module 2 was analyzed. The obtained products of the reaction were C-S-H, and two insolubles geopolymerics gels N-AS-H and C-A-S-H but with good mechanical properties of up to 60 MPa in RC with 120 days of cured. The curing time and the module silicate were the most important factors on the development of resistance. Resistance tests were performed to acid attack using solutions of HCl and H2SO4, exposing mortar systems for 90 days. It was determined that low contents of slag (a/e = 2.5:1) showed the worst performance. In base to the leaching tests by ICP-MS, it was demonstrated the inmobility of Pb within the matrix of geopolymer and Zn tends to leach into acidic and saline environments.

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