Avances en aglomeración y compactación de partículas

Resumo

La presente tesis doctoral abarca el estudio de tres carbonatos pulverizados de tamaño de partícula inferior a 100 micras, de distinta naturaleza y propiedades fisicoquímicas, con un objetivo principal común: conseguir un aumento de tamaño de partícula para conformar un producto granulado. El trabajo de investigación se centra básicamente en los siguientes temas: - La caracterización de los carbonatos objeto de estudio y que están disponibles en el mercado como enmiendas del suelo y el estudio de sus propiedades físicas y químicas. Los resultados obtenidos ponen en evidencia la distinta composición y morfología del carbonato cálcico (CA), el carbonato de magnesio (MG) y el carbonato cálcico de origen marino (RE). - El estudio de las propiedades de flujo de los tres carbonatos y el análisis de la influencia del tamaño de partícula, la forma de las partículas y las implicaciones y repercusiones que tienen en el proceso de aglomeración. - El comportamiento de las muestras cuando se someten a compresión uniaxial preparando compactos sólidos a cinco niveles de presión de consolidación y ajustando los datos experimentales obtenidos a diversos modelos matemáticos que explican los fenómenos de compactación de partículas sólidas. Ha sido posible establecer correlaciones entre el comportamiento bajo compresión uniaxial y la propiedades fisicoquímicas de los carbonatos en base a los parámetros obtenidos, y los resultados demuestran que, de manera destacada, el carbonato cálcico (CA) es un material candidato a ser aglomerado con éxito. - Se llevaron a cabo distintas series de ensayos con mezclas binarias mezclando los carbonatos en distintas proporciones y sometiendo las mezclas a ensayos de compresión uniaxial. La adición de un porcentaje de carbonato cálcico de origen marino (RE) sobre carbonato magnésico (MG) mejora considerablemente su comportamiento en compresión. Adicionalmente se ensayó la adición de sulfato cálcico semihidratado sobre cada uno de los tres carbonatos ensayados y es evidente una mejora de la compresibilidad de las mezclas en comparación con su empleo por separado. - La evaluacion de la resistencia mecánica de los compactos construidos empleando un método de ensayo de elaboración y diseño propio desarrollado para, de modo comparativo, determinar la resistencia a la compresión y la cohesión de las probetas. Los resultados son comparados con parámetros energéticos propios del proceso de construcción de los compactos (trabajo neto de compresión, trabajo elástico, etc). - Ensayos a escala piloto en un equipo de compresión entre rodillos con el fin de corroborar los resultados obtenidos previamente analizando la influencia de diferentes parámetros de operación (presión de alimentación, hueco entre rodillos, etc. ) La compactación entre rodillos se describe como un método idóneo para la aglomeración de los carbonatos estudiados por tratarse de una operación continua que favorece la formación de gránulos de alta densidad y obvia una etapa de secado que elevaría en exceso los costes de producción de aglomerados.