RECICLADO DE RESIDUOS CRUDOS DE PROCESO EN BALDOSAS DE GRES PORCELÁNICO

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Isabel Lucía Poblete Aguilar
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1 RECICLADO DE RESIDUOS CRUDOS DE PROCESO EN BALDOSAS DE GRES PORCELÁNICO Arzu Eker, Şenay Türk, Kağan Kayacı Kaleseramik, Çanakkale Kalebodur Seramik San. A.Ş., Çanakkale, Turquía 1. INTRODUCCIÓN En este trabajo se describe un proyecto de investigación llevado a cabo sobre la posible reutilización de fangos (lodos) de una planta de tratamiento de aguas residuales asociadas a la utilización de formulaciones comerciales en una empresa local de baldosas. El proceso de fabricación de baldosas consiste en una serie de etapas, las cuales pueden resumirse en: almacenamiento y preparación de materias primas, conformado, secado del soporte crudo, preparación de esmaltes y esmaltado, cocción, clasificación y empaquetado. Los residuos de proceso provienen de todas las etapas de producción. Como es sabido, el uso de materiales residuales ha adquirido recientemente mayor importancia debido a la reducida disponibilidad de materias primas de alta calidad. Según la bibliografía, una parte importante de los estudios recientes está relacionada con la sustitución de las materias primas tradicionales en las formulaciones de baldosas por residuos tales como el vidrio y otros como los fangos, residuos de boro, lodos residuales, cenizas volantes, etc. [1-6]. En Kaleseramik, la generación anual de lodos por la planta de depuración del agua de proceso es de alrededor de t/año; por el momento, estos residuos se depositan en un área apropiada dentro de la factoría. 1

2. ESTUDIO EXPERIMENTAL Como resultado de las investigaciones realizadas, se comprobó que se generaban 100 t/día de residuos crudos de proceso en la planta de tratamiento de aguas residuales.

2 2. ESTUDIO EXPERIMENTAL Como resultado de las investigaciones realizadas, se comprobó que se generaban 100 t/día de residuos crudos de proceso en la planta de tratamiento de aguas residuales. Por otra parte, se estudió también la posibilidad de utilizar residuos de tiesto cocido, los cuales no podían añadirse a composiciones tradicionales de soporte debido a diferencias de color. En primer lugar, se analizó la composición de los residuos generados en distintos momentos por Fluorescencia de Rayos X (FRX), con objeto de controlar su estabilidad. Para la determinación de su comportamiento térmico se utilizó el método del Análisis Térmico Diferencial (ATD). Los residuos de tiesto cocido que se utilizaron en la composición se molturaron durante 3 h en el molino de bolas hasta obtener -150µ+45µ 2,95, después de haber sido reducidos hasta un tamaño por debajo de 1 mm en el triturador del área de almacenamiento. Se prepararon diferentes composiciones de soporte molturando diferentes cantidades de arcilla, caolín, residuos crudos y cocidos, con ciertas adiciones de desfloculante. Seguidamente, las composiciones preparadas se cocieron siguiendo un ciclo para productos esmaltados (1175 C, 45 min). Con el objeto de determinar el comportamiento térmico de las composiciones desarrolladas, se llevaron a cabo determinaciones Termo Gravimétricas (TG). Su comportamiento frente a la densificación se evaluó utilizando un dilatómetro óptico sin contacto de doble haz. Se utilizó también la técnica de Difracción de Rayos X (DRX) para la determinación de las fases cristalinas tras la cocción. Las características microestructurales de los soportes cocidos fueron observadas por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). Finalmente, se determinaron las propiedades físicas, mecánicas y de color de las formulaciones, tales como absorción de agua, contracción lineal, resistencia mecánica y coordenadas cromáticas. 3. RESULTADOS La composición química de mezclas de residuos de tiesto cocido y de residuos crudos obtenidos en distintos momentos durante cinco días fue analizada por separado por FRX (tablas 1 y 2). Tabla 1. Composición química de los residuos crudos de proceso (% en peso). 2

3 Tabla 2. Composición química de los residuos de tiesto cocido (% en peso). En línea con estos resultados, se determinó si la estabilidad de los residuos obtenidos en diferentes momentos puede asegurarse realizando mezclas. Al analizar los resultados obtenidos por DRX, se observaron picos de cuarzo, mullita, albita y circón. En una fase siguiente, se analizaron los comportamientos de los residuos cuando se cuecen solos, para lo que se controló su absorción de agua, color, contracción y resistencia mecánica. Como resultado, se estableció que los valores de absorción de agua variaban entre 0,01-0,02, sin embargo, los valores de contracción lineal presentaron una variabilidad entre 6,5% y 9,0%. Considerando estos valores, se desarrollaron formulaciones de soporte, en las que se introdujeron residuos pertenecientes a los distintos tipos en diversas proporciones. Aparte de residuos, se utilizó arcilla y caolín en las fórmulas. La composición química de las composiciones desarrolladas se determinó por FRX (Tabla 3). Las características físicas como la absorción de agua, contracción lineal y color de las composiciones desarrolladas se controlaron tras cocerlas a 1175ºC durante 45 min. Al analizar los resultados, se observó que los valores de absorción de agua fueron inferiores a 0,5%, valor que determina la clasificación como gres porcelánico, y los valores de contracción lineal fueron próximos entre ellos. Tabla 3. Composición química de las composiciones desarrolladas (% en peso). Como conclusión de los estudios de laboratorio, se realizó una prueba de producción a escala industrial, en la se utilizó una fórmula adecuada y se conformaron piezas de 45x45 cm y 30x60 cm, empleando ciclos de cocción de 1175ºC y 45 minutos. Se comprobó que las baldosas que fueron producidas en la prueba industrial fueron conformes a la norma ISO Además, se efectuaron determinaciones físicas de muestras de la composición estudiada y de baldosas estándar de gres porcelánico esmaltado, en las que su comportamiento frente a la densificación se evaluó utilizando un dilatómetro óptico sin contacto de doble haz (figura 1). Como resultado del análisis, se observó que la composición con residuos contraía más que la baldosa de gres porcelánico original. Por otra parte, con el objeto de identificar las fases cristalinas obtenidas tras la cocción, se realizaron análisis por DRX (figura 2). Al analizar los resultados de los análisis, se identificaron cuarzo, mullita y albita en ambas composiciones. No obstante, se observó una fase adicional de circón en la composición con residuos. Además, se identificó que la cantidad de cristales residuales de feldespato en la matriz vítrea era inferior en la composición con residuos. 3

4 Figura 1. Curvas dilatométricas de la composición estándar de gres porcelánico esmaltado y de la formulación estudiada (ciclo: 1175 C, 45 min). Resíduos Figura 2. Difractogramas de las baldosas estándar de gres porcelánico esmaltado y de la composición estudiada. M: mullita, Q: cuarzo, Zr: circón, Alb: albitade. 4

5 4. CONCLUSIÓN En este trabajo se han obtenido baldosas de gres porcelánico esmaltadas que satisfacen las normas, utilizando las cantidades máximas posibles de residuos crudos de proceso y tiesto cocido. El problema más importante que podría darse en el producto desarrollado, el cual fue obtenido utilizando un 75% de residuos en el soporte, es la variabilidad de los fangos con el tiempo. Debido a esta variabilidad, es posible que el producto acabado experimente fluctuaciones en su contracción y color. Se prevé que dicha variabilidad se reducirá al mínimo mediante el acopio de los residuos y la realización un proceso de homogeneización a gran escala. BIBLIOGRAFÍA [1] Kavaklı, M., Seramik Sanayi Atık sularının Özellikleri, Arıtılması ve Kontrolü, IV. Seramik Kongresi Bildiriler Kitabı (Ed: Turan, S., Kara, F. ve Pütün, E.), Türk Seramik Derneği Yayınları No: 20, Eskişehir, , [2] Torres, P., Fernandes, H.R., Agathopoulas, S., Tulyaganov, D.U ve Ferreira, J.M.F., Incorporation Of Granite Cutting Sludge In Industrial Porcelain Tile Formulations, Journal of European Ceramic Society., 24, , [3] Ediz, N., Yurdakul, H. ve İssi, A., Etibor Kırka Boraks İşletmesi DSM Eleküstü Atığının Duvar Karosu Bünyesinde Dolgu Malzemesi Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması, 1. Uluslar arası Bor Sempozyumu Kitabı (Ed:Eraslan, K.), Kütahya, , [4] Menezes, R.R., Ferreira, H.C., Use Of Granite Sawing Wastes In The Production Of Ceramic Bricks and Tiles, Journal Of European Ceramic Society., 25, , [5] Olgun, A., Erdoğan, Y., Ayhan, Y. and Zeybek,B., Development of Ceramic Tiles from Coal Fly Ash and Tincal Are Waste, Ceramics International, 31, , [6] Kurama, S., Kara, A. and Kurama, H., The effect of boron waste in phase and microstructural development of a terracotta body during firing, Journal of European Ceramic Society., 24, ,

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