Activación alcalina de cenizas volantes. Estudio comparativo entre activadores sódicos y potásicos

Abstract

[ES] Este trabajo muestra el efecto de la naturaleza del activador alcalino en el desarrollo microestructural de sistemas de ceniza volante, activados térmica y alcalinamente. Los componentes alcalinos empleados en esta investigación fueron: NaOH, KOH, Na2C03, K2C03, silicato sódico y silicato potásico. Los resultados obtenidos confirman que el principal producto de reacción del proceso de activación (a través de los sistemas estudiados) es un gel de aluminosilicato alcalino amorfo con estructura tridimensional ya observada en trabajos previos. Se ha demostrado que el tipo de anión y catión involucrado en la reacción de activación de las cenizas no sólo afecta al desarrollo microstructural de los sistemas sino también a la relación Si/Al del gel prezeolítico. Por ejemplo, en presencia de silicatos solubles el contenido de Si en la estructura final aumenta notablemente (Si/Al = 2,7-3,0). Sin embargo la presencia de iones carbonato juega un papel diferente: la formación de carbonatos/ bicarbonatos de sodio o potasio acidifica el sistema y, por consiguiente, la velocidad de reacción es considerablemente menor. Finalmente, es evidente que, cuando todas las condiciones experimentales son iguales, el sodio tiene una capacidad mayor que el potasio para acelerar las reacciones de fraguado y endureciendo de las cenizas volantes y para estimular el crecimiento de zeolitas cristalinas (productos secundarios). En general puede afirmarse que los iones OH- actúan como un catalizador de la reacción, mientras que el metal alcalino (M+) actúa como un elemento formador de la estructura.

[EN] This paper shows the effect of the nature of some alkaline activators in the microstructural development of thermal-alkali activated f/y ash systems. The alkaline compounds employed in this investigation were: NaOH, KOH, Na2C03, K2C03, sodium silicate and potassium silicate. Results confirm that the main reaction product of the activation process (throughout the studied systems) is the amorphous alkaline aluminosilicate gel with a three-dimensional structure already observed in earlier research. It has been proved that the type of anion and cation involved in the activation reaction of the ashes not only affects the microstructural development of the systems but the Si/Al ratio of that prezeolitic gel too. For example, in the presence of soluble silicate ions the content of Si in the final structure is notably increased (Si/Al =2.7-3.0), however carbonate ions play a different role since the formation of Sodium or Potassium carbonate/bicarbonate acidifies the system and consequently the reaction rate is considerably slowed. Finally it is evident that; when all experimental conditions are equal, sodium has a greater capacity than potassium to accelerate the setting and hardening reactions of fly ash and also to stimulate the growth of certain zeolitic crystals (reaction by-products). In general it can be affirmed that OH- ion acts as a reaction catalyst; and the alkaline metal (M+) acts as a structure-forming element.