1 Escòries de les Plantes de Recuperació Energètica dels Residus Sòlids Urbans: Una nova font de materials. Dr. Josep Ma. Chimenos Ribera Dept. Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica. Facultat de Química Universitat de Barcelona
2 Esquema Planta Recuperació Energètica1.- Fossa Recepció Grua Pont Distribuïdor vibratori 4.- Graella secat Graella combustió Graella post-combustió 7.- Aire primari Precalentador d’aire 9.- Caldera 10.- Filtre electrostàtic Ventilador Ximenea 13.- Fossa d’escòries Ventilador secundari 15.- Transportador cendres 16.- Ventilador de combustió 17.- Cremador gas natural 18.- Entrada reactor 19.- Reactor rentat gasos 20.- Filtre de mànegues.
3 Plata Recuperació Energètica de Tarragona (SIRUSA)
4 Reducció del 90 % del volum dels RSU Balanç de matèria d’una Planta de Recuperació Energètica 430 kW/h Energia Elèctrica Planta de Recuperació Energètica RSU 1000 kg de RSU 240 kg Escòria Revaloritzable 25 kg Metalls Reciclables 30 kg Cendres Volants Abocador Reducció del 90 % del volum dels RSU Reducció del 70 % del pes dels RSU
5 Catàleg de Residus de Catalunya (CRC). Residuos de IncineraciónClassificació dels residus de les plantes de Recuperació Energètica. Catàleg de Residus de Catalunya (CRC). Residuos de Incineración Escòries i cendres no volants. Codi de residu: (CER ). Classificació: Residu no especial. Vies de valorizació: Camp de la construcció (V 71). Restauració d’àrees degradades per activitats extractives (V 84). Pols i cendres volants. Codi de residu: (CER ). Classificació: Especial. Vies de valorització: - Tractament: Estabilització i abocaments en abocadors de residus especials (T 13 / T 33).
6 Composició química de les escòries.Tarragona Mataró Sant Adrià de Besòs (%) c σ SiO2 44,39 2,14 48,21 0,62 41,16 1,07 CaO 16,73 0,33 14,27 0,56 15,28 1,77 Fe2O3 8,7 0,34 6,98 1,25 10,32 1,51 Al2O3 8,68 9,05 0,52 10,24 Na2O 6,54 0,49 5,89 0,36 5,91 0,6 MgO 2,28 0,13 1,8 2,3 0,29 K2O 1,43 1,5 0,02 1,19 0,11 SO3 1,21 0,16 0,24 1,59 0,43 P2O5 1,03 0,09 1,17 0,15 1,15 TiO2 0,44 0,07 0,06 0,5 CuO 0,1 0,31 0,08 0,65 0,27 ZnO 0,05 0,28 0,45 0,18 PbO 0,22 0,25 0,14 BaO 0,01 MnO 0,03 CO2 7,37 7,79 5,88 traça (mg/kg) Sr 346 55 312 84 349 22 Cr 302 33 250 23 309 24 Sn 180 18 223 28 273 98 Ni 110 126 39 165 69 Sb 46 50 65 8 V 25 7 32 16 20 B 57 31 11 58 21 Li 2 4 Co 6 3 As 13 5 14 17 1 Se Mo 9 Cd Bi Hg 0,04 Composició química de les escòries. Dra. Maria Izquierdo Ramonet. Valorització d’escòries d’incineració de RSU en capes granulars del ferm. Tesis Doctoral. UPC. 2005
7 Caracterització Mida de partícula (mm) 0 - 1 1 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 16Mida de partícula (mm) 0 - 1 1 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 16 Ni (mg/kg) 92 85 127 121 44 14 Cu (mg/kg) 2292 7505 4859 2361 4802 342 Zn (mg/kg) 6827 4269 3518 2864 2455 452 Mn (mg/kg) 682 603 616 440 337 164 Pb (mg/kg) 2230 5315 3334 2397 245 629 V (mg/kg) 16,7 15,7 12,8 8,9 3,9 4,1 Cd (mg/kg) <5 Cr (mg/kg) 193 139 112 114 56 37 Sn (mg/kg) 316 1446 436 1606 118 86 As (mg/kg) 37,4 28,4 28,5 46,3 20,7 Al (g/kg) 38,7 33,6 33,3 33,1 12,1 Fe (g/kg) 44,2 69,1 55,9 48,7 41,6 14,1 Ca (g/kg) 186 137 104 75,4 35,4 47,5 SiO2 (g/kg) 369 428 569 662 734 823
8 Materialogia Metalls Magnètics No magnètics Ceràmics NaturalsCeràmics Sintètics Vidre Incremats
9 Materialogia J.M. Chimenos; M. Segarra; M.A. Fernández; F. Espiell. Characterization of the Bottom Ash in the Municipal Solid Waste Incinerator. Journal of Hazardous Materials; A64; J.M. Chimenos; A.I. Fernández; M. Segarra; M.A. Fernández; F. Espiell; R. Nadal. Escorias de incineración de RSU: Una nueva fuente de materiales. Revista Técnica Residuos; 51,
10 Escòries de les Plantes de Recuperació Energètica dels RSU:Material granular amb una morfologia “adient”. Bona distribució granulomètrica. Composició química semblant als materials granulars d’origen natural (grava). Propietats físiques “adients” per a la seva utilització com a material granular (densitat, desgast LA, equivalent de sorra, índex CBR). Alliberament moderat d’elements contaminant. Possibilitat d’estabilitzar el material per a disminuir el potencial lixiviador.
11 Ordre de 15 de febrer de 1996, sobre la valorització d’escòries, del Departament de Medi Ambient (DOGC 13 de març de 1996, n. 2181)
12 Residus procedents d’una incineradora RSU pg. I-TEQ/g.Dioxines en RSU en pg. I-TEQ/g. Dioxines en la pols domèstica i sutge pg. I-TEQ/g (alemanya) Alemanya (1.992) (1.992) 8 – (1.995) 90 (1.995) Suecia (1.994) España (2.000) Pols domèstica (1.991) (1.995) (1.996) (1.997) Sutge xemeneia (1.993) (1.998) Residus procedents d’una incineradora RSU pg. I-TEQ/g. Escòries residuals d’incineradora urbana Palma de Mallorca Tarragona Cendres volants d’incineradora urbana Palma de Mallorca (tractades) Tarragona (sense tractar)
13 Estudi del procés de maduracióEscòria fresca (freshly quenched bottom ash). Fases metaestables formades a altes temperatures. Procés de maduració (aging or weathering). Hidratació d’òxids metàl·lics (humitat). Oxidació de metalls (O2 atmosfèric). Carbonatació d’(hidr)òxids alcalins (CO2 atmosfèric). Neoformació d'espècies geoquímiques estables: Portlandita – Ca(OH)2 – Etringita - Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O – Guix – CaSO4·2H2O – Calcita – CaCO3 – Aluminats i silicats càlcics (C3S, C2S, C3A, ...) Adsorció de cations metàl·lics. Disminució del pH (≈12,3 → 8,5 – 9,0). Estabilització de metalls pesats i metal·loids pH-depenents.
14 Estudi del procés de maduracióEscala de laboratori Paràmetres que controlen el procés. Temperatura (ambiental). Concentració dels reactius (aire). Humitat (possibilitat d’humectar). Aireació (possibilitat de voltejar).
15 Estudi del procés de maduracióEscala planta pilot
16 Estudi del procés de maduracióEscala planta pilot Recomanacions per a la correcta maduració de l’escòria: Homogeneïtzar i condicionar l’escòria fresca abans de la seva maduració a la intempèrie. 60 – 90 dies de maduració a la intempèrie. Humectar (ruixar amb aigua) sovint els munts d’escòria. Voltejar els munts d’escòria periòdicament per a facilitar l’aireació.
17 Escograva
18 Ecograva Projecte de recerca
19 Escograva 40 kg Metalls Magnètics Planta 1000 kg Condicionament deEscòria Fresca Planta Condicionament 40 kg Metalls Magnètics 5 kg Metalls no 3 kg > 60 mm 950 kg ESCOGRAVA 2 kg Incremats
20 Adequació de terrenys on s’ha de dur a terme el procés de maduració de l’escòria i condicions de treball. Solera de formigó amb impermeabilització. Recinte completament tancat. Circuit d’aspersió per aigua per a evitar que s’aixequi la pols.
21 Adequació de terrenys on s’ha de dur a terme el procés de maduració de l’escòria i condicions de treball. Pendent de la solera de formigó cap a la recollida d’aigües. Sistema de recollida d’aigües mitjançant sistemes de desguàs i recirculació de l’aigua recollida cap a depuradora o retorn al procés de reg.
22 Adequació de terrenys on s’ha de dur a terme el procés de maduració de l’escòria i condicions de treball. Sistema d’anells d’aspersió que atomitzen l‘aigua, minimitzant la suspensió de partícules sòlides en l’ambient.
23 Adequació de terrenys on s’ha de dur a terme el procés de maduració de l’escòria i condicions de treball. Utilització d’aigua tant en el procés de valorització de les escòries com a l’exterior de las instal·lacions.
24 Adequació de terrenys on s’ha de dur a terme el procés de maduració de l’escòria i condicions de treball. Sistema d’atomització d’aigua en una de les cintes transportadores, amb la finalitat de millorar el material i evitar partícules en suspensió.
25 Escograva Urbanització Pla Sta. Maria Aeroport ReusNau Industrial NAPISA