LIFECERAM. Residuo cero en la fabricación de baldosas cerámicas

Transcripción

1 LIFECERAM. Residuo cero en la fabricación de baldosas cerámicas Quereda, Mª Francisca; García-Ten, Francisco Javier; Ros, Teresa; Gil, Carlos; Chumillas, David; Zaera, Victoria; Segura, Mª Carmen

2 Introducción: La fabricación de baldosas cerámicas en la UE genera residuos en diferentes etapas del proceso de producción (1,4 millones de toneladas anuales). Raw Materias materials primas Molienda Milling Atomización spray drying Glaze Prep. preparation Esmalte Prensado Pressing Secado Drying Esmaltado Glazing Cocción Firing Baldosa Tile Tiesto Green scraps crudo Lodos Glaze de sludge esmalte Tiesto Green crudo scraps Fired Tiesto scraps cocido Dust Polvo from filtros the Kiln de hornos filters Residuos de fritas Lodos de pulido

3 Introducción: Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte Residuo de los 4% filtros de hornos Lodos de pulido 8% 0,2% Tiestos crudos 45% Más de un 80% de los residuos generados corresponde a los tiestos crudos y cocidos de las baldosas cerámicas Tiestos cocidos 41% Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte 4% Lodos de pulido 8% Residuo de los filtros de hornos 0,2% Tiestos crudos 45% Tiestos cocidos 41%

4 Introducción: Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte Residuo de los 4% filtros de hornos Lodos de pulido 0,2% 8% Tiestos crudos 45% Un 65% de estos residuos se recicla en el propio proceso como materia prima Tiestos cocidos El 35% restante ( ton/año) se deposita en vertederos 41% o se utiliza como relleno en productos de bajo valor añadido 100% Porcentaje reciclado 80% 60% 40% 20% 0% Tiestos crudos Tiestos cocidos Lodos de pulido Lodos de esmalte Residuos de fritas Residuo de filtros de hornos

5 Objetivo: Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte Residuo de los 4% filtros de hornos Lodos de pulido 0,2% 8% Tiestos crudos 45% Situación de residuo cero en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas a través del: Tiestos cocidos 41% Desarrollo de una baldosa cerámica para su uso en exteriores (pavimento urbano) que incorpore un contenido muy elevado de residuos (>80%) El diseño de un proceso de preparación de la composición del soporte que sea altamente sostenible y que permita el reciclado de todos los residuos

6 Experimental: Caracterización de los residuos Composición química Comportamiento en el proceso Densidad aparente y resistencia mecánica en seco Contracción lineal y absorción de agua Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte Residuo de los 4% filtros de hornos Lodos de pulido 0,2% 8% Tiestos crudos 45% Tiestos cocidos 41% Estudio del proceso de preparación de la composición del soporte Molienda en seco Granulación Diseño de la composición del soporte Comportamiento en el proceso Densidad aparente y resistencia mecánica en seco Contracción lineal y absorción de agua Estudio de las emisiones de compuestos ácidos y ensayos de lixiviado Pruebas industriales y caracterización del producto

7 Caracterización de los residuos Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte Residuo de los 4% filtros de hornos Lodos de pulido 0,2% 8% Tiestos crudos 45% Residuo Densidad aparente en seco [g/cm 3 ] Tiestos cocidos Resistencia 41% mecánica en seco [kg/cm 2 ] Absorción de agua a 1150ºC [%] Tiestos crudos Tiestos cocidos Azulejo 1, Gres esmaltado 2, ,0 Gres porcelánico 1, ,0 Azulejo 1,59 1,0 14 Gres esmaltado 1,67 1,0 7 Gres porcelánico 1,71 1,0 10 Lodos de esmalte y residuos de fritas Residuo de los filtros de los hornos 1,70 5 <0,1 1,36 1,0 <0,1 Lodos de pulido 1,40 7 <0,1

8 Caracterización de los residuos Residuos de fritas 2% Lodos de esmalte Residuo de los 4% filtros de hornos Lodos de pulido 0,2% 8% Tiestos crudos 45% Tiestos cocidos 41% Tiestos crudos de azulejo Tiestos crudos de gres Tiestos crudos de gres porcelánico Lodos de esmalte Tiestos cocidos de azulejo Tiestos cocidos de gres Tiestos cocidos de gres porcelánico Lodos de pulido

9 Estudio de la molienda Tiesto crudo: Molino martillos y pendular Tiesto cocido: Molino discos y martillos Molino pendular Molino de martillos Molino de discos

10 Estudio de la molienda Tiesto crudo: Molino martillos y pendular Material retenido en tamiz (%) Pendular más enérgico Pendular menos enérgico Martillos 200 µm Martillos 500 µm 100 µm 200 µm

11 Estudio de la molienda Tiesto cocido: Molino martillos y discos Material retenido en tamiz (%) Martillos 0.5 mm Martillos 1 mm Discos 0.5 mm Discos 1 mm 100 µm 400 µm

12 Estudio de la granulación Composición: 50 % tiesto crudo + 50 % tiesto cocido Baja intensidad Alta intensidad 30 Masa (%) rascador 5 0 <125 µm µm µm µm µm >710 µm mezclador

13 Estudio de la granulación Composición: 50 % tiesto crudo + 50 % tiesto cocido Granuladora Alta intensidad Baja intensidad Índice de Hausner 1,25 1,22 Densidad aparente de llenado (g/cm 3 ) 1,111 1,180 Densidad aparente en seco (g/cm 3 ) 2,035 2,055 Resistencia mecánica en seco (kg/cm 2 ) Temperatura para A.a =3% (ºC) Densidad aparente (A.a =3%) (g/cm 3 ) 2,345 2,385

14 Diseño de la composición del soporte Residuos Tiesto crudo Tiesto cocido Lodos esmalte Lodos pulido Polvo filtros hornos Criterio Procesabilidad No se valoriza Fundencia No se valoriza No se valoriza, emisiones Residuo PU-1 (%) PU-2 (%) PU-3 (%) Tiestos crudos 44,75 44,75 44,88 Tiestos cocidos 44,75 44,75 44,88 Lodos de esmalte 5,00 7,50 7,50 Lodos de pulido 5,00 2,50 2,50 Residuo de los filtros de los hornos 0,50 0,50 0,25

15 Diseño de la composición del soporte Comportamiento en el proceso PU-1 PU-2 PU-3 C.L. A.a. 8 Contracción lineal (%) Absorción de agua (%) Temperatura (ºC)

16 Diseño de la composición del soporte Emisiones de compuestos ácidos Emisiones SO 2 (A/mgx10 14 ) Gres PU-2 PU-3 Emisiones HF FTIR 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 Gres PU-2 PU-3 1 0,02 0, Temperatura (ºC) 0, Temperatura (ºC)

17 Diseño de la composición del soporte Comportamiento en el proceso Composición Soporte LIFECERAM Soporte de gres Soporte de gres porcelánico Humedad de prensado (%) 5,5 5,5 5,5 Presión de prensado (kg/cm 2 ) Densidad aparente en seco (g/cm 3 ) Resistencia mecánica en seco (kg/cm 2 ) 2,005 2,021 1, Fuerza de rotura 40x40 cm (N) 294 (e= 15 mm) 203 (e= 10 mm) 229 (e= 10 mm)

18 Diseño de la composición del soporte Comportamiento en el proceso C.L. A.a. 8 Contracción lineal (%) Soporte LIFECERAM Gres Gres porcelánico Absorción de agua (%) Temperatura (ºC)

19 Diseño de la composición del soporte Microestructura Gres Soporte LIFECERAM Ensayos de lixiviado Elemento (mg kg -1 ) Residuos inertes Soporte LIFECERAM Pb 0,5 <0,5 Cloro Azufre

20 Pruebas industriales Prensado Cocción Preparación del granulado

21 Pruebas industriales Absorción de agua (%) 2,7 Densidad aparente (g/cm 3 ) 2,32 Resistencia al deslizamiento. ENV USRV 54 Carga de rotura. EN ISO (N) 6060 (15 mm) Resistencia a la flexión. EN ISO (N/mm 2 ) 38

22 Conclusiones: Se han caracterizado los diferentes residuos que se generan en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas Se ha desarrollado una baldosa para pavimentación urbana cuyo soporte está compuesto al 100% por estos residuos Para la fabricación de esta baldosa se ha diseñado un proceso de preparación del soporte altamente sostenible y que permite el reciclado de todos los residuos cerámicos. La composición formulada presenta un comportamiento adecuado en las diferentes etapas del proceso productivo y las propiedades requeridas para su empleo como pavimento urbano. Es un producto respetuoso con el medioambiente, ya que las emisiones de compuestos ácidos son similares a las de las composiciones de soportes actuales y las concentraciones de iones en los ensayos de lixiviado son menores que las requeridas para clasificar un residuo como inerte. Se han realizado pruebas a escala industrial para validar los resultados obtenidos en el laboratorio y el resultado de las mismas ha sido satisfactorio.

23 Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado por la Comisión Europea a través del programa LIFE+ Environment Policy and Governance (proyecto LIFE CERAM con referencia LIFE12 ENV/ES/000230).