Browsing by Author "Vargas Muñoz, Felipe Andrés"

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    Copper tailings as supplementary cementitious material : activation, leaching and environmental behaviour
    (2020) Vargas Muñoz, Felipe Andrés; López Casanova, Mauricio Alejandro; Rigamonti, Lucia; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El impacto de la industria del cemento en la generación de gases de efecto invernadero (5-8 % del total global) hace necesario la búsqueda de alternativas a este material que permitan reducir su impacto, sin afectar las ventajas y propiedades que permiten su amplia utilización en la construcción. Por otro lado, la generación de residuos de la industria del cobre, a tasas crecientes debido a la baja ley de los minerales alcanzando las 200 toneladas de relaves por tonelada producida de cobre, hacen que la búsqueda de formas de uso de estos residuos sea una importante necesidad y ofrezca una oportunidad para la minería. Esto es de alto impacto en países productores de cobre como Chile. En esta tesis se investigó la unión de estas dos necesidades: la utilización de relaves de la industria del cobre como material cementicio suplementario. Para esto, se propuso el uso de tratamientos mecánicos y térmicos para mejorar la capacidad cementicia de los relaves, estudiando también la capacidad de la matriz cementicia de retener la lixiviación de cobre y finalmente el desempeño medioambiental de las mezclas de concreto con relaves tratados. La activación de relaves de cobre mediante tratamientos de molienda y calcinación se estudió comparando mezclas cementicias sin relaves y con relaves sin tratar versus muestras con relaves tratados, esto últimos elegidos entre muestras que mostraron mayor potencial de activación, mostrando aumentos de hasta un 40% en la resistencia mecánica. La heterogeneidad de las muestras se observó al analizar el aumento de entre un 80% y un 140% en la capacidad puzolánica de los relaves una vez tratados. La lixiviación de metales pesados de muestras cementicias conteniendo relaves fue analizada, estudiando específicamente el mecanismo de atrapamiento de fases de cobre dentro de la matriz cementicia. Se determinó que la razón agua-cemento es estadísticamente significativa al analizar la lixiviación de cobre, y se observó la migración de fases de cobre durante el proceso de hidratación hacia productos cementicios como silicatos de calcio hidratados, lo cual fue comprobado mediante análisis de SEM y XANES. También se midió los niveles de lixiviación generales, observando que cuando los relaves están incorporados en la matriz cementicia, los niveles de lixiviación son despreciables. Finalmente, con la información anterior se desarrolló una metodología para la medición del impacto medioambiental del uso de relaves como material cementicio suplementario, usando análisis de ciclo de vida (LCA) para determinar el posible beneficio del uso de estos desechos. Como resultado se determinó que los beneficios del uso de relaves dependen de la capacidad de estos como material cementicio suplementario, y que, a mayor nivel de desempeño, mejores son los indicadores ambientales comparados con mezclas sin relaves. La nueva metodología propuesta permite una comparación certera de mezclas cementicias con materiales cementicios suplementarios, facilitando el estudio medioambiental de estos y otros residuos. Este estudio demostró la factibilidad del uso de relaves como material cementicio suplementario, con las limitaciones impuestas por la heterogeneidad, la presencia de altas concentraciones de cobre y los impactos medioambientales analizados y discutidos.El impacto de la industria del cemento en la generación de gases de efecto invernadero (5-8 % del total global) hace necesario la búsqueda de alternativas a este material que permitan reducir su impacto, sin afectar las ventajas y propiedades que permiten su amplia utilización en la construcción. Por otro lado, la generación de residuos de la industria del cobre, a tasas crecientes debido a la baja ley de los minerales alcanzando las 200 toneladas de relaves por tonelada producida de cobre, hacen que la búsqueda de formas de uso de estos residuos sea una importante necesidad y ofrezca una oportunidad para la minería. Esto es de alto impacto en países productores de cobre como Chile. En esta tesis se investigó la unión de estas dos necesidades: la utilización de relaves de la industria del cobre como material cementicio suplementario. Para esto, se propuso el uso de tratamientos mecánicos y térmicos para mejorar la capacidad cementicia de los relaves, estudiando también la capacidad de la matriz cementicia de retener la lixiviación de cobre y finalmente el desempeño medioambiental de las mezclas de concreto con relaves tratados. La activación de relaves de cobre mediante tratamientos de molienda y calcinación se estudió comparando mezclas cementicias sin relaves y con relaves sin tratar versus muestras con relaves tratados, esto últimos elegidos entre muestras que mostraron mayor potencial de activación, mostrando aumentos de hasta un 40% en la resistencia mecánica. La heterogeneidad de las muestras se observó al analizar el aumento de entre un 80% y un 140% en la capacidad puzolánica de los relaves una vez tratados. La lixiviación de metales pesados de muestras cementicias conteniendo relaves fue analizada, estudiando específicamente el mecanismo de atrapamiento de fases de cobre dentro de la matriz cementicia. Se determinó que la razón agua-cemento es estadísticamente significativa al analizar la lixiviación de cobre, y se observó la migración de fases de cobre durante el proceso de hidratación hacia productos cementicios como silicatos de calcio hidratados, lo cual fue comprobado mediante análisis de SEM y XANES. También se midió los niveles de lixiviación generales, observando que cuando los relaves están incorporados en la matriz cementicia, los niveles de lixiviación son despreciables. Finalmente, con la información anterior se desarrolló una metodología para la medición del impacto medioambiental del uso de relaves como material cementicio suplementario, usando análisis de ciclo de vida (LCA) para determinar el posible beneficio del uso de estos desechos. Como resultado se determinó que los beneficios del uso de relaves dependen de la capacidad de estos como material cementicio suplementario, y que, a mayor nivel de desempeño, mejores son los indicadores ambientales comparados con mezclas sin relaves. La nueva metodología propuesta permite una comparación certera de mezclas cementicias con materiales cementicios suplementarios, facilitando el estudio medioambiental de estos y otros residuos. Este estudio demostró la factibilidad del uso de relaves como material cementicio suplementario, con las limitaciones impuestas por la heterogeneidad, la presencia de altas concentraciones de cobre y los impactos medioambientales analizados y discutidos.
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    Environmental impacts evaluation of treated copper tailings as supplementary cementitious materials
    (2020) Vargas Muñoz, Felipe Andrés; López Casanova, Mauricio Alejandro; Rigamonti, L.; CEDEUS (Chile)
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    Flue gas desulfurization (FGD) fly ash as a sustainable, safe alternative for cement-based materials
    (2021) Navarrete Leschot, Iván Ignacio; Vargas Muñoz, Felipe Andrés; Paul, Álvaro; López Casanova, Mauricio Alejandro; Martínez, Patricia; CEDEUS (Chile)
    The reduction in fly ash production in coal-fired power plants has created an opportunity to explore alternative types of fly ashes previously deemed unfit for use in concrete. In plants using flue gas desulfurization (FGD) processes, fly ash could contain high amounts of sulfur oxides, making its use in concrete inadvisable. However, the type of sulfur compound present in a fly ash strongly impacts its performance in concrete. In this study, two types of fly ash were used to evaluate the effect of sulfur oxides on mortar mixtures incorporating fly ash as supplementary cementitious material (SCM); one from an FGD unit, with high sulfur oxide content (in the form of hannebachite), and the other generated in a system without FGD, with negligible sulfur oxide. Calorimetry results show that hannebachite can effectively control C3A hydration similar to gypsum; however, its presence in FGD fly ash does not induce deleterious expansion associated with internal sulfate attack in mortars. TGA and XRD analyses suggest that hannebachite has lower reactivity than sulfate. Hannebachite not only maintains the pozzolanic reactivity of the fly ash, but its fineness may promote OPC hydration, increasing compressive strength. The results of this study indicate that FGD fly ash can be used as an SCM, allowing more sustainable concrete production.
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    Reactivity tests for supplementary cementitious materials: RILEM TC 267-TRM phase 1
    (2018) Li, Xuerun; Snellings, Ruben; Antoni, Mathieu; Alderete, Natalia Mariel; Mohsen, Ben Haha; Bishnoi, Shashank; Cizer, Özlem; Cyr, Martin; De Weerdt, Klaartje; Vargas Muñoz, Felipe Andrés