Introducción Uso de Cenizas Volantes

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  • 7/24/2019 Introduccin Uso de Cenizas Volantes

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    Estudio sobre la depuracin de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volanteszeolitizadas. 4. Introduccin

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    4. INTRODUCCIN.

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    Estudio sobre la depuracin de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volanteszeolitizadas. 4. Introduccin

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    4.1 RESIDUOS DE LA COMBUSTIN DEL CARBN.

    I. Cenizas volantes.

    La primera norma Europea para materiales de construccin (EN450) define

    las cenizas volantes como granos de polvo que se componen

    principalmente de partculas vtreas esfricas, producidas durante la

    combustin de carbn.

    Las cenizas volantes estn constituidas fundamentalmente por partculas

    vtreas, esfricas o redondeadas, de granulometra muy fina y con

    composicin qumica muy similar a la de la materia mineral del carbn, de

    la que procede. As pues, sus componentes principales son slice, almina,

    xido frrico y cal, en diferentes proporciones segn su origen. Tambin se

    encuentran en la ceniza partculas irregulares y angulosas, tanto minerales

    como partculas de carbn inquemado (coque)

    Segn la Norma de ASTM C618 (American Society for Testing and

    Materials), existen principalmente dos tipos de cenizas volantes:

    Clase C: Las cenizas volantes que se consideran en este grupo presentan

    propiedades cementicias y puzolnicas, obtenidas de lignitos y carbones

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    subbituminosos, y que deben tener un contenido mnimo de SiO2+ Al2O3+

    Fe2O3del 50% y un mximo en cal del 20% para poder ser empleadas en

    hormigones.

    Clase F: Son las cenizas volantes normalmente obtenidas en la combustin

    de antracitas y carbones bituminosos, con un contenido mnimo de SiO2+

    Al2O3 + Fe2O3 del 70% en peso y presentan tambin propiedades

    puzolnicas.

    Especificaciones para las cenizas segn la Norma ASTM C 618 (Tab.

    4.1.I.1)

    Clase C Clase F

    SiO2+Al2O3+Fe2O3 >50% >70%

    CaO >10%

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    II. Produccin de cenizas volantes.

    La creciente demanda de energa elctrica ha creado la necesidad de

    construccin de grandes centrales termoelctricas en donde el carbn es el

    principal combustible utilizado.

    Diariamente se generan cantidades considerables de cenizas volantes y

    escoria debido al alto consumo de carbn y al contenido de materia mineral

    del mismo. La combustin de 1 tm de carbn genera un promedio de 80 a

    250 kg de residuos dependiendo del tipo de carbn.

    La produccin de cenizas volantes de la combustin del carbn en

    E.E.U.U. y Europa se estima en 88 y 55 millones de toneladas por ao

    respectivamente (Bossart y Newman, 1995; ECOBA, 2001). De esta

    produccin, una proporcin muy baja es reciclada (22% en E.E.U.U.Bossart y Newman 1995) y en promedio solo el 50% en la UE

    presentndose grandes diferencias de un pas a otro. Espaa tiene una

    produccin aproximada de 9 millones de toneladas de las cuales se recicla

    aproximadamente un 63%. (Tab 4.1.II.1)

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    Tab 4.1.II.1 Produccin y utilizacin de cenizas volantes por pases.

    En funcin de la tecnologa de combustin del carbn empleada, podemos

    distinguir entre los residuos generados en la combustin de lechofluidizado y los residuos originados a partir del carbn pulverizado que

    son, en los que se va a centrar este trabajo.

    Los residuos de la combustin en lecho fluidizado se caracterizan por el

    contacto entre el combustible y las partculas no combustibles, que se

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    mantiene en suspensin mediante un flujo ascendente del aire, a travs del

    lecho. La principal ventaja de este sistema es que utiliza como partculas no

    combustibles absorbentes del azufre como la caliza, lo que supone, una

    considerable ventaja frente a los mtodos convencionales, en los cuales, es

    necesario disponer de una instalacin depuradora del SO2 producido. Su

    alta capacidad para la retencin in situ del azufre depende

    fundamentalmente de la relacin calcio/azufre, temperatura del lecho, tipo

    y granulometra de la caliza y tiempo de residencia. Por tanto, las cenizas

    que produce este tipo de combustin presentan un elevado contenido en

    calcio, hecho que limita la sntesis de zeolitas. Por esta razn, estos

    materiales no se han estudiado en el presente trabajo.

    El proceso de combustin del carbn pulverizado genera diferentes tipos de

    residuos. Las escorias, cenizas de fondo y cenizas volantes se forman

    debido a los componentes minerales del carbn.

    EL carbn pulverizado se quema a una temperatura entre 1400- 1600 C, y

    la materia mineral del carbn se funde en forma de escorias y cenizas de

    fondo que salen del combustor en estado fluido y se recogen en la boca del

    extractor de escorias. Estas escorias y las cenizas procedentes de la caldera

    constituyen como media aproximadamente un 17 % de los residuos totales

    generados en la combustin del carbn pulverizado. Este tipo demateriales, debido a sus propiedades fsicas y su mayor granulometra,

    tienen usos ms limitados que las cenizas volantes. No obstante, su

    utilizacin en fabricacin de cemento, o bien, dependiendo de las

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    caractersticas del material, como ridos en rellenos industriales, ridos en

    hormign, bases de carreteras, techados, es muy comn.

    Los colectores de cenizas volantes pueden ser: ciclones sencillos, ciclones

    mltiples, precipitadores electrostticos y filtros textiles. La tecnologa a

    utilizar depende de la eficiencia de retencin requerida, pudindose

    alcanzar eficiencias del 60 - 70 % en los ciclones y > 99.5 % en los

    precipitadores electrostticos y filtros textiles.

    En los precipitadores electrostticos, la eficiencia de retencin mejora con

    el nmero de campos conectados sucesivamente. Un inconveniente de los

    ciclones es que separan principalmente las fracciones de polvo grueso,

    dejando fracciones respirables de polvo fino, con mayor impacto potencial

    sobre la salud. Los filtros textiles son muy tiles para la separacin de

    polvos finos con contenidos elevados en metales pesados.

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    III. Utilizacin.

    Los residuos de combustin del carbn contienen ms del 70% de material

    slico-aluminoso vtreo lo cual hace posible que sean utilizados como

    materia prima para rellenos inertes y funcionales, adsorbentes,

    inmovilizadores, y materiales de construccin de alto valor. Mientras que

    los componentes indeseables como los metales pesados estn presentes tan

    solo como trazas, con excepciones muy puntuales.

    Tradicionalmente estos productos de combustin son utilizados como

    materiales de construccin en obras de ingeniera ya que una de las

    propiedades ms importantes de las cenizas volantes es su carcter

    puzolnico, es decir, su capacidad para combinarse con la cal para formar

    un aglomerado hidrulico. Por ello los cementos a partir de cenizas

    volantes tienen un poder de retencin de agua excepcional y un elevado

    poder aglomerante. Adems este modo de reutilizacin de las cenizas

    volantes permite reducir la emisin de CO2que se generara al producir la

    fraccin de cemento sustituido por las cenizas volantes, al mismo tiempo

    que se reduce el consumo de materias primas naturales.

    La utilizacin de cenizas volantes en la fabricacin de hormign tienecomo finalidad la reduccin de la cantidad de cemento. La sustitucin de

    una fraccin del cemento del hormign por cenizas volantes resuelve

    satisfactoriamente este problema. As pues, las cenizas volantes pueden

    utilizarse en el hormign de dos maneras: como elementos activos,

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    aprovechando su carcter puzolnico, o como elemento inerte es decir,

    como rido. Las cenizas se incorporan al hormign para mejorar la

    granulometra de la arena, para formar parte del conglomerante como

    producto cementicio o para ambas finalidades.

    Tanto si las cenizas volantes se incorporan para sustituir al cemento, o al

    rido, stas deben cumplir todas las normas UNE (UNE 83.275/87, UNE

    83.415/87) y adems la Norma UNE 83.414/90 tiene recomendaciones para

    la adicin de cenizas volantes a los hormigones.

    Tambin pueden utilizarse cenizas volantes como materiales de relleno y

    firmes de carreteras solas, o bien mezcladas con cal y ce