VALORIFICAREADEŞEURILOR ÎNINDUSTRIAINDUSTRIACIMENTULUI

Metode de valorificare a deşeurilor periculoase prin co-incinerare în industria cimentului

CO INCINERAREACO-INCINERAREAIniţiată la începutul deceniului '70 Iniţiată la începutul deceniului 70 ca unul din răspunsurile la criza petrolieră incinerarea deşeurilor în petrolieră, incinerarea deşeurilor în cuptoarele de ciment a devenit o tehnologie complexă bazată pe un tehnologie complexă, bazată pe un know-how profesional, dezvoltat de specialişti din domeniul industriei specialişti din domeniul industriei cimentului şi al protecţiei mediului.

DEŞEURI COMBUSTIBILE VALORIFICATEIN FABRICILE DE CIMENT

Mase plastice: 1 100 t (1%)Mase plastice: 1 100 t (1%)Anvelope uzate: 16-300 t (16%)Nămol uscat provenit de la epurarea Nămol uscat provenit de la epurarea apelor uzate: 7600 t (8%)Deşeuri combustibile periculoase: 62100 t Deşeuri combustibile periculoase: 62100 t (61 %)Derivaţi petrolieri: 4 100 t (4%)ţ p ( )Rumeguş: 10000 t (10%)Total 101200 t incinerate anual

ALTE DEŞEURI COMBUSTIBILEVALORIFICATE IN FABRICILE DE CIMENT

R id i d l dil ţi ă i i Reziduuri de vopsele, diluanţi, răşini sintetice;Uleiuri uzate neregenerabile;Reziduuri de substanţe organice de tip:

solvenţi, ţ ,alcooli, hidrocarburi lichide şi solide;hidrocarburi lichide şi solide;

ALTE DEŞEURI COMBUSTIBILEVALORIFICATE IN FABRICILE DE CIMENT

În Germania se valorifică subprodusele de la pcocsificarea cărbunilor superiori (gudroane, smoală), soluri contaminate prin amestec cu 70 –80 % cărbune brun; se obţine astfel un 80 % cărbune brun; se obţine astfel un combustibil sintetic valorificat la calcinator;Tot Germania deţine tradiţia valorificării anvelopelor uzate în cuptoarele de ciment (procesul a fost adaptat încă din anii 1978-1979, la nivelul substituirii a 20 – 25 % din necesarul la nivelul substituirii a 20 25 % din necesarul de căldură).

INCINERAREA DEŞEURILORÎ PERICULOASE ÎN IND. CIMENTULUI

Valorificarea / distrugerea deşeurilor în V g şfabricile de ciment – opţiune viabilă pentru tratarea deşeurilor;Î ă i di E d V î SUA În ţări din Europa de Vest sau în SUA s-a ajuns la tratarea a 30 – 40 % din cantitatea de deşeuri periculoase în acest mod;de deşeuri periculoase în acest mod;A crescut interesul şi în Australia şi Asia de Sud – Est;În acest mod se înlocuiesc sute de mii de tone de combustibili fosili convenţionali.

INCINERAREA DEŞEURILOR PERICULOASEÎ ÎN IND. CIMENTULUI

Fabricile de ciment pot distruge Fabricile de ciment pot distruge deşeuri dacă procesul:

este ecologic mai avantajos decât este ecologic mai avantajos decât oricare alt mod de distrugere;este in concordanţă cu planificarea este in concordanţă cu planificarea deşeurilor la nivel regional;nu este in detrimentul altei forme de gestionare, considerată ecologic superioară.

FABRICĂ DE CIMENT CARE UTILIZEAZĂCOMBUSTIBILI DE SUBSTITUŢIE DIN DEŞEURI

Utilizează deşeuri, ş ,reducând consumul de resurse naturale;resurse naturale;Reduce emisia de CO2 cu peste 10%;2

(Compania CEMEX, UK)

STANDARDE PT. VALORIFICAREA DEŞEURILORÎPERICULOASE ÎN INDUSTRIA CIMENTULUI

Există seturi de standarde referitoare Există seturi de standarde referitoare la procesarea deşeurilor combustibile în cuptoarele de ciment, corelate cu cuptoa e e de c e t, co e ate cu impactul asupra mediului;Trebuie reţinut aspectul că Trebuie reţinut aspectul că valorificarea / distrugerea deşeurilor periculoase în cuptoarele de ciment p pimplică impact pozitiv asupra mediului prin distrugerea unor cantităţi însemnate de deşeuri în mod ecologic.

CCIMENTUL

Cimentul este produsul obţinut după Cimentul este produsul obţinut după măcinarea clincherului cu gips (3 - 5 %), cu sau fără adaosuri minerale;cu sau fără adaosuri minerale;Clincherul de ciment se obţine prin arderea la 14500 C în cuptor a unui arderea la 14500 C în cuptor a unui amestec de 80 % calcar şi 20 % argilă;A t l l ă i t fi t Amestecul la măcinare poate fi uscat “făină”, semiuscat sau umed “pastă”.

CIMENTUL ŞI UTILIZAREACOMBUSTIBILILOR ALTERNATIVI

Consumul de energie pentru procedeul uscat este de 3200 kJ/kg clincher, respectiv de 5000 – 5800 kJ/kg clincher, pentru procedeul umed.Fixarea metalelor grele în structura clincherului se realizează în funcţie de natura şi de concentraţia acestora în natura şi de concentraţia acestora în deşeul combustibil (Pb, Zn la conc de 500 – 600 ppm se fixează în prop. de 99.9%, gazele acide cu conţ de HCl So se gazele acide cu conţ. de HCl, Sox, se fixează în clincher în prop. de 75 -99%, iar S, la un conţ. max. de 4,5 % se fixează în prop de 98%)prop. de 98%)

CCUPTORUL DE CIMENT

Instalaţia de ardere pentru cuptorul care Instalaţia de ardere pentru cuptorul care utilizează combustibili alternativi, se compune din:

turnul de preîncălzire al făinii crude (alcătuit din 4 – 5 cicloane etajate);reactorul de decarbonatare (calcinatorul);reactorul de decarbonatare (calcinatorul);cuptorul rotativ scurt.

Materia solidă circulă în contracurent cu gazele de ardere;Combustibilul se introduce în arzătorul calcinatorului Combustibilul se introduce în arzătorul calcinatorului şi în arzătorul principal.

CUPTORUL DE CIMENTCUPTORUL DE CIMENT

CUPTORUL DE CIMENTA d di i ă l d ăld ă Acest procedeu diminuează consumul de căldură, măreşte durata de exploatare a cuptorului şi flexibilitatea acestuia, în raport cu tipul combustibilului , p putilizat.În cuptorul rotativ, odată cu creşterea temperaturii, se ă t tit t d l l tă hi i i t l măreşte cantitatea de calce legată chimic, iar amestecul

se topeşte parţial la 14500C;Prin răcire parţială în cuptor, desăvârşită în răcitor, p ţ p , ş ,rezultă clincherul.Energia mare de activare a compuşilor poluanţi cu

ţi t d Cl S i t l l lt ţi di di i conţinut de Cl, S şi metale grele, rezultaţi din disociere termică este factorul determinant al interacţiei acestora cu silicaţii şi aluminaţii din compoziţia amestecului în curs de sinterizare.

ECHIPAMENTE DE DEPOLUAREPENTRU CUPTORUL DE CIMENT

Electrofiltre eficiente - asigură colectarea Electrofiltre eficiente asigură colectarea pulberilor evitarea deşeurilor secundare deoarece pulberea colectată poate fi reintrodusă în cuptor sau poate fi valorificată în lucrări rutiere (la t bili ă â t il )stabilizarea pământurilor);

Cuptorul rotativ de obţinere a clincherului pre intă parametrii funcţionali capabili să prezintă parametrii funcţionali capabili să permită distrugerea quasitotală a compuşilor cu potenţial poluant pentru compuşilor cu potenţial poluant pentru atmosferă.

PROFILE DE TEMPERATURĂ ÎNCUPTORUL DE CIMENT

DISTRUGEREA NOXELOR ÎNCUPTORUL DE CIMENT

Regimul termic impus de temperatura de clincherizare de500 C i ă ă i ă 14500 C, ceea ce necesită o temperatură teoretică a

flăcării de cca. 20000 C;Transferul de căldură, definit de profilul termic al arderii i d ă i t ifi t dşi de masă intensificat de:

Deplasarea în contracurent gaz – solid;Durata relativ mare de retenţie a gazelor de ardere în cuptor la temperaturi ridicate (3 – 5 secunde);temperaturi ridicate (3 – 5 secunde);

Lipsa reziduurilor solide (cenuşi);Existenţa unui sistem electrostatic eficient de desprăfuire a noxelor emise;a noxelor emise;Flexibilitatea de adaptare tehnologică – concretizată în anularea efectelor nefavorabile ale combustibililor alternativi asupra calităţii cimentului şi eficienţei alternativi asupra calităţii cimentului şi eficienţei procesului.

PROFILE DE TEMPERATURĂ ÎNCUPTORUL DE CIMENT

FACTORI LIMITATIVI:Investiţii de capital considerabile;Dificultăţi în circulaţia materialelor în zonele ţ ţde preîncălzire şi calcinare (necesită instalare de ventilatoare bypass);O diminuare a randamentului termic;O diminuare a randamentului termic;Influenţa negativă a compuşilor cu Cl şi S asupra calităţii clincherului;Coroziune accelerată a căptuşelii refractare;Sisteme performante de filtrare pentru reţinerea emisiilor gazoase (inclusiv epurare reţinerea emisiilor gazoase (inclusiv epurare catalitică a gazelor de ardere);Gestionarea deşeurilor de bypass.

LIMITELE MAX (MG/KG) ALE SUBSTANŢELOR POLUANTE DINDEŞEURILE COMBUST. VALORIFICABILE ÎN IND. CIMENTULUI

Element / SubstanţăElement / Substanţă Combustibil de Combustibil de substituţiesubstituţie

Materie primă de Materie primă de substituţiesubstituţie

Aditivi de măcinareAditivi de măcinare

AsAs 1515 2020 3030SbSb 55 11 55BaBa 200200 600600 10001000BeBe 55 33 33PbPb 200200 5050 7575CdCd 22 0,80,8 11Cr Cr 100100 100100 200200Co Co 2020 3030 100100Cu Cu 100100 100100 200200Ni Ni 100100 100100 200200HgHg 0 50 5 0 50 5 0 50 5Hg Hg 0,50,5 0,50,5 0,50,5Se Se 55 11 55Ag Ag 55 -- --Tl Tl 33 11 22V V 100100 200200 300300Zn Zn 400400 400400 400400Sn Sn 1010 5050 3030F (anorg)F (anorg) -- -- --Cl (anorg)Cl (anorg) -- -- --Br (anorg)Br (anorg) -- -- --SS -- -- --Substanţe organiceSubstanţe organice -- Nu sunt prevăz valori Nu sunt prevăz valori

standardstandardSe utiliz proceduri speciale daca Se utiliz proceduri speciale daca

e susceptibilă prezenta subste susceptibilă prezenta substSubst. f. toxice (PCB, dioxine)Subst. f. toxice (PCB, dioxine) -- -- --

AVANTAJE ECOLOGICEAVANTAJE ECOLOGICE

G ti d il i l i Gestionarea deşeurilor periculoase prin valorificarea în cuptorul de ciment este o opţiune considerată prietenoasă pentru mediu, conjugată permanent cu investiţiile conjugată permanent cu investiţiile tehnologice de capital şi calitatea cimentului. Directiva europeană privind incinerarea deşeurilor stipulează că se impune o staţionare deşeurilor stipulează că se impune o staţionare de min. 2 secunde la 8500 C pentru arderea completă a deşeurilor neclorurate, iar în ind. cimentului gazele de ardere au temperaturi de cimentului gazele de ardere au temperaturi de peste 12000C timp de 5 – 7 secunde, când toate substanţele organice se distrug, prin descompunere în constituenţi netoxici (CO2 , H O b f ă d i)

ţ ( 2 , H2O sub formă de vapori);

AVANTAJE ECOLOGICEAVANTAJE ECOLOGICECaracteristic pentru cuptorul de ciment Caracteristic pentru cuptorul de ciment este valoarea ridicată a Factorului de Eficienţă a Distrugerii şi Îndepărtării (DRE) pentru cei mai periculoşi compuşi organici policloruraţi, benzofurani (PCDF)

dib di i (PCDD) 99 9995 %sau dibenzodioxine (PCDD) – 99,9995 %.Datorită excesului de CaO (dat. rap. masic calcar/argilă = 80/20) cuptorul de ciment calcar/argilă = 80/20), cuptorul de ciment funcţionează ca un imens scruber cu gaz care neutralizează Cl2 şi SO provenite din care neutralizează Cl2 şi SOx provenite din materiile prime.

AVANTAJE ECOLOGICEAVANTAJE ECOLOGICEÎn cursul arderii materiilor prime, la contactul p ,cu gazele care conţin pulberi cu metale grele are loc procesul de fixare al acestora în fazele solide ale cli che l iale clincherului.Utilizarea în cuptorul de clincher a deşeurilor combustibile permite o reciclare completă a combustibile permite o reciclare completă a energiei, la un randament maxim.Substituirea combustibililor fosili neregenerabili este favorabilă diminuării dezechilibrelor ecologice.

AAVANTAJE ECOLOGICE

S-au făcut studii comparative pe S au făcut studii comparative pe cimenturi obţinute prin procedeul convenţional sau prin utilizarea deşeurilor ca şi combustibil de substituţie, prin teste de levigare; Rezultatele obţinute au situat concentraţiile de metale grele după testele de le igare (pentru cimenturile re ultate de levigare (pentru cimenturile rezultate din procesul ce utilizează combustibil din deşeuri), sub limitele admisibile pentru deşeuri), sub limitele admisibile pentru mediul înconjurător;

RECUPERAREA ENERGIEI SI MATERIEI PRINVALORIFICAREA / DISTRUGEREA DESEURILOR INCUPTOARELE DE CIMENT

CRITERII DE UTILIZARE ACOMBUSTIBILILOR DERIVAŢI DIN DEŞEURI

Compoziţia chimică – respectă reglementările Compoziţia chimică respectă reglementările din standardele relative la asigurarea protecţiei mediului;Puterea calorică – constantă pentru a permite controlul temperaturii în cuptor (obiectiv bazat pe omogenitatea combustibilului de substituţie);S fi i ă i i ă li Starea fizică - prin care se asigură alimentarea adecvată a combustibililor alternativi în cuptor sau calcinator conform parametrilor tehnici ai sau calcinator, conform parametrilor tehnici ai acestora.

Deşeu industrial combustibil

Etapele procesului de recuperare-reciclare a deşeurilor combustibile

Lichid Pasta Solid

- Autorizaţie de utilizare- Analize fizico – chimiceAnalize fizico chimice- Pretratare prin:

Volatilizare, ,concentrare,

(centifugare, filtrare)Filtrare Mărunţire

clasare

- Amestecare – omogenizare (sub control)- Depozitare (protecţie la foc si explozie)- Transport la fabrica de ciment (control operaţie)- Stocare la fabrica de ciment (control protecţie foc şi explozie)- Arderea (controlul randamentului)

INFLUENŢA COMBUSTIBILILOR ALTERNATIVIĂASUPRA CALITĂŢII CLINCHERULUI

Puterea calorică este esenţială pt că determină d d i i fl ă i di ii d temperatura de ardere şi influenţează indicii de

producţie şi consum specific de căldură;Cenuşa rezultată în procesul de ardere, fiind integrată î li h ită li it l ţi d în clincher necesită limitarea la o proporţie de max. 12-15 %, în condiţiile compatibilităţii chimice şi mineralogice cu compoziţia modulară a clincherului;C ţi t l d COV d t i ă ti l i it d Conţinutul de COV – determină timpul şi viteza de ardere; limitat la 18 – 20 %;Conţinutul de S influenţează microstructura clincherului timpul de priză şi rezistenţa cimentului; clincherului, timpul de priză şi rezistenţa cimentului; limitarea la sub 4 % SO3 în amestecul brut fierbinte;Conţinutul de Cl – modifică comp. clincherului cu efecte negative asupra rezistenţelor mecanice; limitat efecte negative asupra rezistenţelor mecanice; limitat sub 5 %.

LIMITAREA EMISIILOR ATMOSFERICELIMITAREA EMISIILOR ATMOSFERICE

PoluanPoluanţiţi Concentraţia (mg/NmConcentraţia (mg/Nm33))PoluanPoluanţiţi Concentraţia (mg/NmConcentraţia (mg/Nm ))Pulberi totalePulberi totale 3030HClHCl 1010HClHCl 1010HFHF 11NONO 0 050 05NONOxx 0,050,05HgHg 0,050,05Sb+A +Pb+C +C +C +Sb+A +Pb+C +C +C + 0 50 5Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+ Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+ Mn+Ni+V Mn+Ni+V

0,50,5

Dioxine şi furaniDioxine şi furani 0 10 1 /N/N 33Dioxine şi furaniDioxine şi furani 0,1 0,1 ngng/Nm/Nm33

IIMPLICAŢII TEHNICO - ECONOMICE

Evaluarea şi corectarea costurilor investiţiei pe ş ţ ptermen lung;Cointeresarea fabricilor de ciment, prin

i d t j i i fi l asigurarea de avantaje economice şi fiscale care să ducă la recuperarea rapidă a investiţiilor;Acordul organismelor de mediu;Acordul organismelor de mediu;Flexibilitate tehnologiei de recuperare a unor resurse locale şi a unor deşeuri combustibile;Disponibilitatea locală a unor deşeuri combustibile susceptibile de a fi recuperate pe baza compatibilităţii lor cu procesul tehnologic de baza compatibilităţii lor cu procesul tehnologic de fabricare a cimentului.

IIMPLICAŢII ECOLOGICEGradul de purificare chimică a gazelor de ardere p geste mai important în echipamentele de depoluare ale incineratoarelor ecologice (filtre absorbante, scrubere de spălare a gazelor etc.)p g )Cuptorul de ciment funcţionează la temperaturi mai ridicare decât cele considerate economice în incineratorul de deşeuri motiv pentru care dotarea incineratorul de deşeuri, motiv pentru care dotarea cu echipamente de depoluare nu este necesară decât în cazul utilizării unor combustibili cu caracteristici toxice extrem de agresivecaracteristici toxice extrem de agresive.Cuptorul de clincher distruge, prin regimul termic, compuşi toxici periculoşi cum sunt:

PCB ( li l bif ili) TCB ( i l b ) PCB (policlorbifenili), TCB (triclorbenzen), PCDF (policlordibenzofuran), PCDD (policlordibenzodioxina).

IIMPACTUL ASUPRA MEDIULUIEmisiile gazoase au o compoziţie determinată în mod hotărâtor de:

fluxul tehnologic, compoziţia materiilor prime, procesarea clincherului şi p şeficacitatea sistemului de electrofiltre;

Concentraţia metalelor grele rezultată la emisie este sub limitele admise;;Emisiile de dioxine şi furani – sunt distruse de acţiunea catalitică a metalelor grele şi performanţa procesului (temperaturi ridicate);Ecobilanţul emisiilor de CO2: emisiile de CO2 se diminuează prin valorificarea deşeurilor în cuptoarele de ciment (relevante la arderea deşeurilor din materiale

l i )plastice);

IMPACTUL ASUPRA MEDIULUI

Reziduuri solide inexistente;;Se valorifică atât conţinutul de energie, cât şi cenuşa prin înglobarea ei în clincher.Toate elementele toxice periculoase trec din Toate elementele toxice periculoase trec din deşeu, via ciment în beton;S-a stabilit că din betonul astfel obţinut, metalele

l ibil ă i î digrele nu sunt susceptibile să migreze în mediu;Clincherul are capacitatea de a bloca fizico-chimic metalele grele, deci migrarea lor în mediu; g , g ;Impactul asupra celorlalţi factori de mediu (apa, sol, subsol, biodiversitate) este neglijabil.Economia de energie este mare (se pot economisi Economia de energie este mare (se pot economisi sute de mii de tone de combustibili fosili);