Evaluación de un residuo de la combustión de carbón como reemplazo parcial de arena en la producción de ladrillos cerámicos

Evaluation of a coal combustion waste as a partial replacement for sand in the production of ceramic bricks

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Resumen (es)

Contexto: Durante la combustión de carbón se generan grandes cantidades de residuos, como las cenizas de fondo; éstas se han investigado como reemplazo del cemento y como sustituto de la arena para la producción de concreto. Además, este residuo puede ser usado para la fabricación de productos de arcilla.

Método: En este estudio, se llevó a cabo una caracterización físico-química y mineralógica de las cenizas de fondo; además, se evaluó la toxicidad del residuo a través del test de lixiviación-Procedimiento de Lixiviación Característico de Toxicidad y del ensayo de ecotoxidad-Daphnia pulex. Seguidamente, se fabricaron ladrillos a nivel de laboratorio con adición de cenizas en 2 %, 4 %, 6 % y 8 % con respecto a la cantidad de arena; se evaluaron propiedades físicas y mecánicas y, se realizaron ensayos ambientales a los ladrillos.

Resultados: Los resultados mostraron una reducción de la resistencia a la compresión con el aumento de cenizas; sin embargo, los ladrillos que incorporaron cenizas al 4 % obtuvieron una resistencia de 14,16 MPa el cual cumple con los criterios mínimos de resistencia a la compresión de acuerdo con la norma colombiana para mampostería no estructural. Por otra parte, el ensayo de lixiviación aplicado mostró que las concentraciones de metales lixiviables estaban por debajo de las regulaciones ambientales.

Conclusiones: Estos hallazgos demuestran la viabilidad de utilizar hasta un 4 % de cenizas de fondo de carbón como reemplazante de arena en la producción de ladrillos de arcilla. El cual permitirá mitigar los problemas asociados a su eliminación.

Resumen (en)

Context: During the combustion of coal, large amounts of residues are generated, such as bottom ash. These have been investigated as a replacement for cement and as a substitute for sand to produce concrete. Also, this residue can be used for the manufacture of clay products.

Method: A physicochemical and mineralogical characterization of the bottom ash was carried out; furthermore, the toxicity of the residue was evaluated through the leaching test-Toxicity Characteristic Leaching Procedure and the ecotoxicity test-Daphnia pulex. Then, bricks were manufactured at the laboratory level with the addition of ash in 2 %, 4 %, 6 % and 8 % with respect to the amount of sand; the physical and mechanical properties were evaluated and environmental tests were carried out on the bricks.

Results: The results showed a reduction in compressive strength with increasing ash; however, the bricks that incorporated 4 % ash obtained a resistance of 14.16 MPa, which met the minimum criteria of compressive strength of the Colombian standard for non-structural masonry. On the other hand, the applied leaching test showed that leachable metal concentrations were below environmental regulations.

Conclusions: These findings demonstrate the feasibility of using up to 4 % coal bottom ash, as a replacement for sand in clay brick production. This will mitigate the problems associated with its removal.