2015 23 03_[sem_pav]_foro_cambio_climatico_cesar_cataldo

A Langley Holdings Company Claudius Peters Projects GmbH

Uso de Cenizas Volantes

en el Cemento en Chile:

Casos exitosos y nuevas

expectativas

Cesar Cataldo Muñoz

[email protected]

1


Historia de Claudius Peters Technologies

1906 1933 - 1995 2001

Glockengiesserwall Buxtehude 1954 City-Hof 1954 City Nord Headquarters since 1988


Empleados del grupo a nivel mundial

Claudius Peters Americas Inc.

= 33

Claudius Peters do Brasil Ltda.

= 7

Claudius Peters (China) Ltd.

= 18

Claudius Peters (India) Pvt. Ltd.

= 7

Claudius Peters (China) Ltd.

= 5

Claudius Peters Technologies GmbH

= 239

Claudius Peters Projects GmbH

= 196

Claudius Peters (Romania) SRL

= 15

Claudius Peters (Italiana) srl.

= 8

Claudius Peters (UK) Ltd.

= 2

Claudius Peters (Iberica) S.A.

= 7

Claudius Peters Technologies S.A.

= 45

> 500 personas


Distribución de ventas de Claudius Peters

Germany

14.8 %

Other Europe

28.3 %

Australia & Africa

11.4 %

North America

7.2 %

Far East

16.6 %

Near & Middle East

17.3 %

South & Central

America

4.6 %

Aircraft

7.0 %

Gypsum

5.3 %

Iron & Steel

8.7 %

Others

2.5 %

Cement & Building Material

67.2 %

Energy

4.1 %

Aluminium

5.2 %


Industrias donde trabaja Claudius Peters

Refinerias de Alúmina

Fundiciones de Aluminio

Cal

Yeso

Plantas Térmicas

Fertilizantes Carga y descarga

de barcos

Cemento y Materiales

de Construcción

Hierro y Acero


Especialista en transporte de materiales a granel

Más de 100 años transportando

materiales tradicionales:

Calizas,

Carbón,

Puzolana,

Cemento,

Yeso,

Otros…

En los últimos 30 años transportando

materiales alternativos:

Escorias,

Cenizas,

Pet-coke,

Biomasa,

Residuos industriales,

Otros…


Combustibles y Materias Primas Alternativas


Puntos de alimentación de alternativos en la fabricación del cemento

Fuente: Cement International Magazine

Producción de Clinker Producción de Cemento


Debilidad: Diversidad de los residuos Amenaza: Pérdida de producción y/o calidad

Cemento Portland + Cenizas Volantes = 100 %

Fortaleza: Sustentabilidad de la industria Oportunidad: Solución ambiental


Introducción al uso de

las cenizas volantes en

el cemento

10


Introducción al uso de cenizas en el cemento

Las cenizas volantes son residuos provenientes de la

combustión del carbón y comprenden a las particulas finas

contenidas en el gas de combustion.

Las cenizas volantes pueden usarse en varias aplicaciones

como materia prima para reducir el costo de la fabricación

del cemento mejorando la calidad del producto final y

reduciendo la huella de carbono del proceso.

La calidad de las cenizas volantes está definida por

diferentes estándares internacionales: EN 450 - ASTM

C618 - GOST 25818-91.

Los estándares de calidad no siempre pueden alcanzarse

en las distintas combustiones del carbón en todo el mundo

debido a las diferentes tecnologias de proceso de las

calderas existentes.


Pulverizador Caldera Economizador

Calentador

de aire

Precipitador

Electrostático

Chimenea

Piritas

<<1 % <<1 %

8-15 % 5-12 % 2-3 % 70-85 %

Cenizas gruesas Cenizas volantes

Producción de Cenizas Volantes


Calidad de las cenizas volantes

Los estándares internacionales difieren en algunos

aspectos, pero en general se establecen ciertas

caracteristicas relacionadas con la calidad de las cenizas

volates para su uso en el cemento y el hormigón.

Contenido de carbón inquemado (LOI)

Union Europea <5% y Estados Unidos <6%

Finura de 45 µm

Categoria N: Residuos de 45 µm: <40%

Categoria S: Residuos de 45 µm: <12%


¿Por qué usar cenizas volantes en el cemento?

Mayor resistencia. Las cenizas volantes incrementan la

resistencia del hormigón en el tiempo, sin dejar de

combinar con la cal libre.

Disminuye la permeabilidad. Las cenizas volantes

incrementan la densidad y la acción puzolánica a largo

plazo, la cual atrapa la cal libre, resultando en menores

canales de purga y decreciendo la permeabilidad.

Incrementa la durabilidad. La menor permeabilidad del

hormigón con cenizas volantes, también ayuda a mantener

compuestos agresivos en la superficie, donde se reduce la

acción destructiva. El hormigón con cenizas volantes

también es más resistente al ataque del sulfato, al ácido

suave y al agua blanda.


¿Por qué usar cenizas volantes en el cemento?

Reduce la reactividad álcali sílice. Las cenizas volantes

se combinan con los álcali del cemento, que de otro modo

se podrian combinar con la sílice de agregados, evitando

así la expansion destructiva.

Reduce el calor de hidratación. La acción puzolánica

entre las cenizas volantes y la cal genera menor calor, lo

que resulta en la reducción del craqueo térmico, cuando

las cenizas volantes son usadas para reemplazar un

porcentaje del cemento portland.

Reduce la eflorecencia. Las cenizas volantes unen

químicamente la cal libre y las sales que pueden crear

eflorecencias. La menor permeabilidad del hormigón con

cenizas volantes puede ayudar a mantener compuestos

que producen eflorecencia dentro del hormigón.


Casos exitosos

implementados por CP

en Chile

16


Esquema de una instalación de dosificación y transporte de cenizas volantes


Caso 1

Planta: Melon Ventanas, V Región.

Proyecto: Dosificación y transporte de cenizas volantes a

Molino vertical.

Año de instalación: 2010

Caudal nominal de cenizas: 8 t/h

Porcentaje de reemplazo en cemento: 6% en masa.

Porcentaje de inquemados en cenizas: <6% en masa

Resultados inmediatos: incremento de producción del

Molino, ahorro de energía especifica, mejora de

características físicas del cemento.

Desafíos: Alta abrasividad de las cenizas volantes y

presencia de otros contaminantes.


Caso 2

Planta: Polpaico Mejillones, II Región.


Molino de bolas.






Molino, ahorro de energía específica, mejora de


Desafios: Alta abrasividad de las cenizas volantes.


Caso 3

Planta: BIO BIO Talcahuano, VIII Región.


Molino de bolas.






Molino, ahorro de energía específica, mejora de


Desafíos: Alta abrasividad de las cenizas volantes, mala

fluidez con largos tiempos de almacenaje.


Nuevas expectativas

para una industria

sustentable

21


Centro Técnico de CP en Alemania


Caracteristicas del material a granel

Partículas minerales son esféricas, planas y no conductoras

(imagen superior)

Partículas de carbón son rugosas, porosas y conductoras

(imagen inferior)


Principio de separación y máquina clasificadora

Las partículas se cargan eléctricamente con un electrodo de

corona y luego se dispersan.

Debido a la diferente conductividad de la carga eléctrica del

carbón, la partícula se transfiere a la superficie del tambor. La

particula de carbón sería rechazada por el tambor.

Adicionalmente las particulas de mayor tamaño también serían

separadas por la fuerza centrifuga.

Dosificacion

Dispersion y

clasificación

Separación

Electrodo de

corona

Cenizas de

alta calidad

Fracción rica

en carbón


Máquina de ensayo en el centro técnico de CP

Capacidad de 850 kg/h; duración del ensayo 30 min.

Cantidad necesaria en muestra de cenizas volantes 3000 kg.

Contenido de inquemados en muestra de 4,5 a 14% en masa.

Cenizas de

alta calidad

Fracción rica

en carbón


Resultados de los ensayos realizados

Para todas las cenizas volantes ensayadas, se alcanzó la meta

de reducción de inquemados de carbón. La cantidad de material

recuperado se encuentra entre 50% y 85% de su contenido

original.

La finura de 45 µm prodria haberse alcanzado también en los

parametros correctos, pero el foco del ensayo no estaba en este

objetivo, sin embargo podria agregarse en el futuro como

optimización del producto.

Cenizas de

alta calidad

Fracción rica

en carbón


Cenizas de

alta calidad

Fracción rica

en carbón

Ventajas

• Bajo costo de

transporte

• Sin fundaciones

• Corto tiempo de

instalacion

• Diseno modular

• Corto tiempo de

ingenieria

Sistema modular de fácil montaje

6 m


Plan de implementación para uso de cenizas limpias

Enviar primera muestra de 10 litros a Centro Técnico en Alemania,

para conocer la composición quimica de la muestra.

Enviar segunda muestra de 3000 kg a Centro Técnico en Alemania,

para conocer el grado de separación particular de sus cenizas

volantes.

Desarrollo de proyecto conjunto entre proveedor de cenizas,

consumidor de cenizas y CP según las metas a conseguir en el

proyecto de co-procesamiento.

Instalación de una planta de separación/limpieza de cenizas en las

inmediaciones del proveedor de cenizas.

Ampliar la capacidad de recepción de cenizas del consumidor de

cenizas en su planta co-procesadora.

Promover el concepto de producción ecológica a otras instalaciones

del grupo. Cenizas de

alta calidad

Fracción rica

en carbón


¡Muchas gracias por su atención!

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