Combustibili derivati da rifiuti e combustibili alternativi per ridurre l’uso di combustibili fossili nella produzione di cemento

Il ruolo dei combustibili derivati da rifiuti nei moderni forni da cemento

I combustibili derivati da rifiuti (RDF) e altri combustibili alternativi, come pneumatici usati, residui plastici, biomassa e frazioni di rifiuto trattate, sono sempre più impiegati per sostituire i combustibili fossili nei forni rotativi per cemento. Sostituendo carbone, olio o gas naturale, gli RDF contribuiscono a ridurre le emissioni di gas serra, consentendo al contempo il recupero di energia e, in alcuni casi, di preziosi costituenti minerali dai flussi di rifiuto. Per garantire un funzionamento stabile del forno e una qualità costante del clinker, questi combustibili secondari devono soddisfare specifiche qualitative chiaramente definite. Per questo sono essenziali prove di laboratorio affidabili, preparazione del campione standardizzata e flussi analitici riproducibili.

Campionamento rappresentativo e omogeneizzazione dei combustibili alternativi

I combustibili derivati da rifiuti e altri combustibili alternativi sono spesso voluminosi, eterogenei e difficili da gestire. Per ottenere risultati analitici significativi, è essenziale che il campione di laboratorio rappresenti correttamente il materiale originale. Ciò richiede una strategia di campionamento ben definita, un’adeguata riduzione dimensionale e una suddivisione affidabile del campione.

Prelievo di incrementi da più punti del materiale sfuso
Trattamento di una massa iniziale del campione sufficientemente elevata
Miscelazione e suddivisione accurate, ad esempio con un divisore rotativo come il PT 200, per ridurre al minimo gli effetti di segregazione
Per i parametri critici, analisi in duplicato o triplicato migliorano significativamente l’affidabilità dei risultati e aiutano a valutare la variabilità del materiale

Ripartitore a tubo rotante PT 200

Workflow di preparazione del campione in più stadi per combustibili derivati da rifiuti

Un tipico workflow di preparazione per i combustibili derivati da rifiuti inizia con una riduzione dimensionale grossolana in un mulino da taglio (ad es. SM 300) per ottenere un materiale scorrevole e omogeneo. In funzione del materiale e del parametro da analizzare, può seguire una seconda fase di macinazione fino alla granulometria richiesta. Anche essiccazione, miscelazione e suddivisione devono essere integrate nel processo per garantire una preparazione riproducibile del campione.

Le qualità di combustibile fornite possono includere RDF/SRF, fluff o EBS, legno di scarto, fanghi di depurazione, scarti cartacei e residui agricoli. Le principali fonti di variabilità sono contenuto di umidità, composizione, distribuzione granulometrica e tendenza alla segregazione.

Mulini a taglienti Mulino Ultra Centrifugo ZM 300

Finezza target e requisiti analitici per i combustibili derivati da rifiuti

La finezza target dei combustibili derivati da rifiuti deve essere sempre allineata al metodo analitico:

La determinazione del potere calorifico richiede spesso solo una finezza moderata
Le analisi di ceneri, LOI e composizione elementare beneficiano di una granulometria uniforme e di una suddivisione accurata
L’analisi XRF su pastiglie pressate richiede in genere una macinazione più fine per minimizzare gli effetti della dimensione delle particelle e migliorare la comparabilità

Poiché i combustibili alternativi introducono anche componenti minerali nel sistema del forno, i risultati analitici sono direttamente rilevanti per la stabilità del processo e la qualità del clinker.

Considerazioni specifiche di preparazione in funzione del materiale

Residui plastici e combustibili derivati da pneumatici

I combustibili derivati da rifiuti ricchi di plastica, con struttura filmica o derivati da pneumatici richiedono un attento controllo della temperatura durante la macinazione. L’impiego del ciclone favorisce lo scarico del campione e contribuisce a ridurre il riscaldamento e l’agglomerazione del materiale. Se necessario, la preparazione in più stadi consente di ottenere una granulometria adeguata senza alterare in modo significativo il campione.

Combustibili secondari

40 mm, 50 g

SM 50

3 min. | 2 mm

100 mm, 600 g

SM 300

15 min. | 6 mm

6 mm, 100 g

Pre-frantumazione SM 300
Macinazione fine ZM 300

45 s | 0,75 mm

15 mm, 300 g

Pre-frantumazione SM 300
Macinazione fine ZM 300

15 min. | 0,3 µm

Biomassa e residui legnosi

I combustibili alternativi a base di biomassa, come cippato, corteccia o legno da demolizione, possono essere omogeneizzati in modo efficiente quando il campione è rappresentativo e adeguatamente essiccato. Se il contenuto di umidità è elevato o variabile, è opportuno prevedere un pretrattamento di essiccazione per migliorare la scorrevolezza e la riproducibilità durante la riduzione dimensionale e la suddivisione del campione.

Mulini a taglienti Mulino Ultra Centrifugo ZM 300

Ripartitore a tubo rotante PT 200

Carta usata e scarti cartacei

La carta usata e gli scarti cartacei presentano spesso una forte variabilità in termini di cariche, rivestimenti e contenuto di umidità, rendendo essenziale un’omogeneizzazione accurata. Una preparazione adeguata del campione contribuisce a ottenere risultati affidabili, in particolare quando il materiale viene impiegato come combustibile alternativo nei processi del cemento.

Fanghi di depurazione come combustibile derivato da rifiuti

I fanghi di depurazione sono generalmente umidi e soggetti ad agglomerazione; prima di una riduzione dimensionale riproducibile è quindi necessario un passaggio di essiccazione definito (ad es. con il TG 200). Dopo l’essiccazione, il materiale può essere omogeneizzato in modo affidabile per analisi quali potere calorifico, ceneri o composizione elementare.

Mulini a sfere

Residui legnosi
125 mm, 800 g

Pre-frantumazione SM 300
Macinazione fine ZM 300

5 min. | 0,3 mm

Biomassa
100 mm, 125 g

SM 300

2 min. | 0,4 mm

Carta
50 mm, 7 g

SM 300

30 s | 0,6 mm

Fanghi di depurazione essiccati
30 mm, 40 g

PM 400

10 min. | 0,2 mm

Combustibili derivati da rifiuti come alternativa affidabile all’energia fossile

Se correttamente campionati, preparati e analizzati, i combustibili derivati da rifiuti e altri combustibili alternativi rappresentano una soluzione affidabile e sostenibile per ridurre l’uso di combustibili fossili nella produzione di cemento. Una preparazione del campione standardizzata è il presupposto per ottenere dati significativi a supporto del controllo di processo e della garanzia qualità.

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FAQ

Cosa sono i combustibili derivati da rifiuti (RDF) e perché vengono utilizzati nei forni da cemento?

I combustibili derivati da rifiuti (RDF) sono frazioni di rifiuto trattate che possono essere utilizzate come combustibili alternativi nei forni rotativi per cemento. Contribuiscono a sostituire i combustibili fossili come carbone, olio o gas naturale, recuperando al contempo energia dai flussi di rifiuto. Quando sono definite specifiche qualitative e procedure di prova adeguate, gli RDF possono favorire la riduzione delle emissioni di gas serra e una produzione di clinker stabile.

Come si garantiscono campionamento rappresentativo e omogeneizzazione per i combustibili derivati da rifiuti?

Poiché i combustibili derivati da rifiuti sono spesso voluminosi ed eterogenei (plastiche, tessili, carta, gomma e frazioni minerali), i sottocampioni di laboratorio devono essere rappresentativi per evitare risultati distorti. La buona pratica prevede il prelievo di incrementi da più punti, il trattamento di una massa iniziale sufficientemente elevata e un’accurata miscelazione e suddivisione del campione (ad esempio con un divisore rotativo). Per i parametri critici, analisi in duplicato o triplicato possono aumentare l’affidabilità dei risultati e aiutare a quantificare la variabilità.

Quale granulometria (finezza) è necessaria per l’analisi degli RDF e perché è importante?

La finezza target dei combustibili derivati da rifiuti deve essere allineata al metodo analitico e al parametro di interesse. La determinazione del potere calorifico può richiedere solo una finezza moderata, mentre le analisi di ceneri, LOI e composizione elementare beneficiano di una granulometria uniforme e di una suddivisione accurata. Per l’XRF su pastiglie pressate è generalmente necessaria una macinazione più fine, per ridurre gli effetti della dimensione delle particelle e migliorare la comparabilità.