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
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.
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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.
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.
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
Residui di asfalto e bitume come combustibili alternativi
I residui di asfalto possono essere utilizzati come combustibili alternativi nell'industria del cemento, poiché il contenuto di bitume ha un valore calorifico utilizzabile. Dopo un trattamento appropriato, i materiali d'asfalto possono essere immessi nel forno del cemento per il recupero energetico, sostituendo così parzialmente i combustibili fossili. Per l'uso come combustibile alternativo, è essenziale una selezione attenta, la rimozione delle impurità e un rigoroso controllo di qualità del materiale. Particolarmente importanti sono un contenuto di bitume definito e l'esame dei potenziali carichi di contaminanti. In questo modo, i residui di asfalto possono contribuire alla conservazione delle risorse e a un uso più efficiente dei flussi di rifiuti minerali quando utilizzati come combustibili alternativi nell'industria del cemento.
Poiché il bitume rende l'asfalto appiccicoso, è necessaria l'indurimento con azoto liquido almeno durante la fase di macinazione fine. Il mulino a battitori SK 300 è adatto a questo scopo, poiché è robusto e ben adatto per materiali abrasivi.
Asfalto con tenore di bitume
110 mm, 11,7 kg
BB 300
1 min. | 8 mm
10 mm, 1,7 kg
SK 300
90 s | 1 mm
Vecchi tessuti e rifiuti tessili come combustibili alternativi
Gli vecchi tessuti e i rifiuti tessili possono anche essere utilizzati come combustibili alternativi. Nell'industria del cemento, i tessuti svolgono un ruolo importante principalmente come combustibili secondari quando il riciclo dei materiali non è più fattibile. Grazie al loro contenuto organico, molti residui tessili hanno un valore calorifico utilizzabile e, dopo un trattamento adeguato, possono sostituire parzialmente i combustibili fossili nei forni di cemento. Per l'uso come combustibile secondario, i materiali vengono smistati, triturati, omogeneizzati e testati per impurità e livelli di contaminanti. Il loro utilizzo è particolarmente rilevante nelle miscele di combustibile processato, dove i tessuti vengono utilizzati insieme ad altri materiali di scarto ad alto potere calorifico. In questo modo, i rifiuti tessili come combustibile secondario contribuiscono a un'industria del cemento più circolare ed efficiente in termini di risorse.
L'omogeneizzazione dei tessuti per il controllo di qualità inizia solitamente in un Mulino a taglienti, seguita dal ZM 300 o da un mulino a sfere per una fine levigatura.
tessile
200 mm, 20 g
Pre-frantumazione SM 300
Macinazione fine MM 400
2 min. | 200 µm
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.
Combustibili derivati da rifiuti e combustibili alternativi per ridurre l’uso di combustibili fossili nella produzione di cemento - 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.
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