Cenizas volantes: propiedades, origen, ventajas y usos

Las cenizas volantes son las cenizas finas que se recogen de los gases de combustión tras la combustión del carbón y constituyen el principal residuo sólido vertido por las centrales eléctricas de carbón. Sus principales componentes son óxidos de silicio, aluminio, hierro, calcio y magnesio.

Con el desarrollo de la industria energética, la descarga de cenizas volantes de las centrales eléctricas de carbón aumenta cada año. Si una gran cantidad de cenizas volantes no se trata, generará polvo y contaminará la atmósfera. Sin embargo, ahora las cenizas volantes también pueden utilizarse como recurso.

Las propiedades de las cenizas volantes

Apariencia: La apariencia de las cenizas volantes es similar al cemento, y su color oscila entre el blanco lechoso y el negro grisáceo. El color de las cenizas volantes es un importante indicador de calidad, que puede reflejar la cantidad de carbono y, en cierta medida, su finura. Cuanto más oscuro sea el color, más fina será la granulometría de las cenizas volantes y mayor será su contenido de carbono.

Clasificación: Las cenizas volantes se dividen en bajas y altas en calcio. Generalmente, las altas en calcio son rojizas, mientras que las bajas en calcio son grises. Las partículas de ceniza volante presentan una estructura porosa de panal con una gran superficie específica y un alto poder de adsorción.

Gradación de partículas: La granulometría de las cenizas volantes se puede dividir, a grandes rasgos, en tres tipos. La primera es la ceniza fina gris. Su granulometría es más fina que la del cemento y se utiliza principalmente para sustituir el cemento o la mezcla de cemento en el hormigón armado. La segunda es la ceniza gruesa. Su granulometría es más gruesa que la del cemento y se utiliza principalmente en materiales de construcción como el mortero para sustituir los áridos. La tercera es la ceniza mixta. La ceniza volante mezclada con ceniza de fondo de horno puede utilizarse como sustituto de áridos o para relleno.

Densidad: La densidad de las cenizas volantes comunes es de 1.8 a 2.3 g/cm³, lo que equivale aproximadamente a dos tercios de la del cemento Portland. El rango de variación de la densidad aparente de las cenizas volantes es de 3 a 0.6 g/cm³, y la densidad aparente después de la vibración es de 0.9 a 3 g/cm³. La densidad de las cenizas volantes con alto contenido de calcio es ligeramente superior.

¿Cómo se produce la ceniza volante?

El proceso de combustión de las cenizas volantes es el siguiente:

El carbón pulverizado arde en suspensión en el horno. La mayoría de los combustibles presentes en el proceso de combustión pueden quemarse en el horno, mientras que una gran cantidad de incombustibles presentes en el carbón pulverizado se mezclan con los gases de combustión a alta temperatura. Estos incombustibles (principalmente cenizas) se funden parcialmente debido a la alta temperatura. Al mismo tiempo, debido al efecto de su tensión superficial, se forma una gran cantidad de finas partículas esféricas.

Bajo la acción del ventilador de tiro inducido en la cola de la caldera, los gases de combustión, con una gran cantidad de cenizas, fluyen hacia la cola del horno. A medida que la temperatura de los gases de combustión disminuye, parte de las partículas finas fundidas adquieren un estado vítreo debido a un enfriamiento rápido, lo que les confiere una mayor actividad potencial. Antes de que el ventilador de tiro inducido descargue los gases de combustión a la atmósfera, estas partículas finas esféricas, que son cenizas volantes, son separadas y recogidas por el colector de polvo.

Ventajas y desventajas de las cenizas volantes

Ventajas

1. Ahorro de energía y reducción de emisiones. El reciclaje de cenizas volantes permite reutilizar eficazmente los recursos y evitar su desperdicio. Al mismo tiempo, al reducir la demanda de materias primas, también disminuye la contaminación, como los gases y aguas residuales, generada durante la minería y otros procesos de producción. Por lo tanto, el uso de cenizas volantes puede generar ahorro energético y reducción de emisiones.

2.Reducir costos. Las cenizas volantes pueden sustituir parcialmente el cemento como aditivo relativamente económico, reduciendo así el coste de los materiales de construcción. Durante su uso, también pueden reducir el tiempo de lechado y el contenido de cemento del hormigón, mejorando así la velocidad de construcción y la calidad de la ingeniería del hormigón.

3.Mejorar el medio ambiente. Las cenizas volantes son un material muy estable que no se descompone ni se desintegra con el tiempo. Además, debido a su peso relativamente ligero, su transporte y almacenamiento son relativamente cómodos. Todos estos factores facilitan su reciclaje y reducen la contaminación ambiental.

4.Mejorar el rendimiento de los materiales existentes. Como aditivo para el hormigón, las cenizas volantes pueden mejorar la durabilidad, la resistencia a las heladas, la resistencia a la compresión y otras características del hormigón. Estas características son difíciles de conseguir con el hormigón tradicional. Por lo tanto, la adición de cenizas volantes no solo permite ahorrar recursos, sino que también mejora el rendimiento del hormigón, lo cual resulta de gran utilidad en aplicaciones prácticas.

5.Ampliar nuevos mercados. El reciclaje de cenizas volantes puede abrir nuevos mercados. En algunas regiones, como Europa, América y Asia, las cenizas volantes se han convertido en uno de los materiales de construcción más utilizados. Con la mejora de los requisitos nacionales de protección ambiental y eficiencia energética, las cenizas volantes recibirán cada vez más atención.

Desventajas

1.Necesidad de dominar la proporción adecuada. Cuando se utilizan cenizas volantes como materia prima, la proporción de hormigón y cenizas volantes debe controlarse estrictamente para no afectar la calidad del hormigón.

2. No apto para todo tipo de hormigón.te Si bien las cenizas volantes pueden mejorar el rendimiento del hormigón, no son aptas para todo tipo de hormigón. Es necesario distinguirlas estrictamente al usarlas.

3.Es más difícil evaluar la calidad. Si se mezcla demasiada ceniza volante con el hormigón, puede causar problemas como la disminución de su resistencia. Sin embargo, es difícil evaluar la cantidad de ceniza volante, por lo que debe usarse con precaución, ya que podría afectar la calidad del hormigón.

Usos de las cenizas volantes

Las cenizas volantes son ricas en recursos, económicas y contienen una gran cantidad de ingredientes activos. Tras su procesamiento, pueden utilizarse para usos secundarios en materiales de construcción, hormigón y productos químicos.

1.Hacer hormigón y cemento. Tras la clasificación y molienda, las cenizas volantes pueden utilizarse como sustituto parcial de las materias primas del hormigón. Las diferentes cantidades de mezcla afectan el grado de endurecimiento, la resistencia, la contracción y otras propiedades del hormigón. La tecnología para fabricar cemento con cenizas volantes es relativamente avanzada, por lo que la cantidad de mezcla en el cemento puede alcanzar el 75 %.

2.Fabricar productos de ladrillo. Después de procesar materias primas como cenizas volantes a través de una serie de procesos, se pueden convertir en diferentes ladrillos en bloque, como ladrillos huecos de cenizas volantes y ladrillos sólidos.

3.Se utiliza en la industria química. El alumbre de alta pureza se puede extraer de las cenizas volantes, lo que permite sintetizar bauxita y producir polvo de SiC, un material cerámico sin óxido. Tras un proceso de refinamiento, las cenizas volantes se pueden transformar en material de relleno polimérico, y el material sintético se puede modificar.

4.Fabricar fertilizante agrícola. Las cenizas volantes son ricas en oligoelementos como silicio, boro, azufre, zinc, cobre, calcio, magnesio y hierro. Su textura es suelta y puede mejorar significativamente la estructura del suelo. Añadir la cantidad adecuada de aditivos a las cenizas volantes, según una fórmula científica, permite obtener un fertilizante compuesto.

5.Producir la ceramsita. La ceramsite utiliza cenizas volantes como materia prima principal, se le añade agua y aglutinante, se procesa en bolas y se sinteriza para obtener áridos artificiales. La proporción de cenizas volantes utilizada en la producción de ceramsite puede alcanzar hasta el 80%, lo que la hace más ligera, con buen aislamiento térmico, alta resistencia y resistencia al impacto. El uso de ceramsite con cenizas volantes en edificios de gran altura y componentes de gran envergadura puede reducir la masa de la estructura en un 33%, mejorando considerablemente el aislamiento térmico.

Además, las cenizas volantes también se pueden utilizar en la producción de mortero, tableros divisorios ligeros, ladrillos aislantes y otros productos.

Las cenizas volantes son un material de construcción con amplias posibilidades de aplicación. Su uso no solo mejora la calidad y la eficiencia de la construcción, sino que también protege el medio ambiente, ahorra energía y reduce la contaminación. Como nuevo material de construcción, es fundamental estudiar cuidadosamente sus propiedades, su gama de aplicaciones y su tecnología de procesamiento para aprovechar al máximo su potencial.