Managementul deșeurilor provenite din producția de plăci ceramice

Managementul deșeurilor provenite din producția de plăci ceramice

Fabricarea plăcilor ceramice în UE generează deșeuri în diferite etape ale procesului de producție. Un procent semnificativ din aceste deșeuri sunt reciclate în produsele și procesele ceramice actuale, însă în zilele noastre nu este posibilă reciclarea tuturor deșeurilor generate. Ca urmare, o cantitate importantă de deșeuri sunt destinate depozitelor de deșeuri sau sunt utilizate ca materiale de umplutură cu valoare adăugată foarte scăzută. Un grup de cercetători de la Universitatea din Castellon-Spania, propune o soluție de management al deșeurilor provenite din această activitate, rezumatul prezentat aici, fiind publicat de echipa mai sus numită, sub titlul ”Zero waste in ceramic tile manufacture”.

Un proiect european

Cercetarea a fost efectuată în cadrul unui proiect finanțat de Uniunea Europeană, numit ”LifeCeram”. Obiectivul principal al proiectului a fost acela de a realiza zero deșeuri în fabricarea plăcilor ceramice, prin dezvoltarea plăcilor pentru pavaj urban cu conținut ridicat de deșeuri ceramice. Plăcile vor fi fabricate cu un proces de pregătire a corpului extrem de durabil, bazat pe tehnologii de frezare uscată și granulare.

Deși proiectul este încă în desfășurare, compozițiile corporale cu 100% deșeuri ceramice (resturi arse, resturi verzi și nămol glazurat), au fost dezvoltate la scară de laborator, folosind procesul de fabricație propus. Reciclarea restului de deșeuri ceramice (praf din filtrele cuptorului și nămol de lustruire), în compoziția corpului, va fi investigată la următoarea fază a proiectului, în care vor fi testate testele de leșiere și emisiile gazoase în timpul arderii.

Un material esențial pentru echiparea clădirilor

Conform ISO 13006, plăcile ceramice sunt plăci subțiri din argile, siliciu, fonduri, coloranți și alte materii prime. Plăcile ceramice pot fi glazurate sau neglazurate, fiind glazura o acoperire vitroasă aplicată pe corp pentru a atinge anumite proprietăți tehnice și estetice. Sunt utilizate în general ca acoperiri pentru pardoseli, pereți și fațade și sunt incombustibile și rezistente la lumină. Plăcile sunt modelate prin presare uscată sau prin extrudare la temperatura camerei și ulterior uscate și arse la temperatură ridicată, astfel încât să se realizeze proprietățile tehnice și estetice necesare.

Procesul de fabricație a plăcilor ceramice constă în general în patru etape:

-pregătirea compoziției,

-formarea plăcilor,

-decorarea și

-arderea.

În funcție de modul în care se desfășoară etapele de pregătire ale compoziției și de ardere, aceste procese pot fi clasificate, respectiv, în termeni de preparare uscată/umedă și procese de ardere simplă/dublă. În Europa, procesul cel mai utilizat în prezent în fabricarea plăcilor ceramice implică măcinarea umedă a compoziției corpului urmată de uscarea prin pulverizare a suspensiei rezultate (metoda umedă), și arderea simultană a corpului și glazura (foc unic), la temperaturi cuprinse între 1100 și 1250 C.

Deșeuri generate în timpul procesului de fabricație a plăcilor ceramice

Fabricarea plăcilor ceramice generează deșeuri în diferite etape ale procesului de producție. Principalele deșeuri generate sunt descrise după cum urmează:

Resturi crude. Aceste reziduuri sunt formate din materiale neacoperite. Acestea includ respingeri de la cernere (screening), a pulberii uscate prin pulverizare în zonele de pregătire și presare a corpului, praf din sistemul de extracție sub vid și plăci sparte înainte de ardere.

Nămol glazurat. Este format din nămolul obținut în sitarea glazurii și în curățarea morilor de glazură. Acest nămol include materialul generat în timpul curățării geamurilor și liniilor de decorare ca o consecință a schimbării tipului de țiglă (model) produs.

Resturi arse. Materiale arse generate în etapele de ardere și sortare. Includ plăci sparte și plăci cu defecte sau calitate foarte scăzută care împiedică vânzarea acestora către clienți.

Praful din filtrele cuptorului. În timpul arderii plăcilor ceramice, au evoluat unii compuși acizi precum fluor, sulf și clor. Legislația de mediu (IPPC) limitează emisiile, ceea ce face obligatorie instalarea măsurătorilor corective, cum ar fi filtrele pentru saci. Aceste filtre utilizează compuși bazici (CaCO3, Ca (OH) ), pentru a reacționa cu fluor, sulf și clor, iar pulberea rezultată trebuie îndepărtată.

Nămol de lustruit. Generat în operațiile de tăiere și lustruire. Deșeurile sunt formate din material ars și reziduuri din uzura instrumentelor de tăiere și lustruire. Aceste instrumente sunt formate dintr-o matrice polimerică sau cimentară în care particulele abrazive (SiC și diamant), sunt dispersate. În plăcile de porțelan netesit, se îndepărtează 0,8 mm din grosimea plăcilor, care reprezintă 8-10% din greutatea plăcii.

Reziduuri arse. Aceste deșeuri sunt generate în timpul fabricării fritei atunci când are loc o modificare a compoziției fritei. În timpul acestei schimbări, care durează aproximativ 60 de minute, compoziția chimică a fritei rezultate este intermediară între frita anterioară și cea nouă, care împiedică utilizarea directă a acestui material.

Gestionarea deșeurilor

În prezent, aproximativ 65% din deșeuri sunt reciclate în plăcile ceramice actuale, ca materie primă. Procesul de reciclare constă în separarea deșeurilor prin tipologii, omogenizarea și introducerea acestora în procente mici (<5%) în corp și compozițiile de glazură ca materie prima. Restul de 35% din deșeuri (500.000 tone / an) sunt depozitate în gropi de gunoi sau sunt utilizate ca agregate în produse cu valoare adăugată redusă.

Reciclarea resturilor crude, reziduurilor arse și ale nămolului de glazură, ca materie primă din corp și compozițiile de glazură, este o practică obișnuită în companiile ceramice din UE (aproximativ 95% din resturile crude și reziduurile arse și 90% din nămolul de glazură, sunt reciclate în prezent). Pe măsură ce aceste deșeuri sunt introduse la începutul procesului, reciclarea implică reprelucrarea materialelor care sunt deja măcinate într-un mediu adecvat dimensiunii particulelor. O situație similară se întâmplă cu resturile arse, care sunt reciclate în fabricarea plăcilor (încorporându-le în cantități mici la amestecul de materii prime și topirea ulterioară), ceea ce implică reprocesarea lor la temperatură ridicată (1500 C).

Un proces neeconomic

Reciclarea deșeurilor arse nu este o practică obișnuită pentru corpurile roșii, deoarece nu este fezabil economică, din cauza costului ridicat de măcinare și a premiului redus al materiilor prime cu foc roșu. În plăcile albe, precum noile plăci de porțelan, în afară de duritatea mai mare a resturilor, existența pigmenților din resturi produc modificări locale în culoarea corpului, care pot fi vizibile în suprafața glazurii. Cu toate acestea, unele companii reciclează aceste deșeuri, până la 10% (în anumite compoziții), datorită prețului ridicat al materiilor prime cu foc alb.

Procente mai mari de resturi conduc la o creștere semnificativă a timpului de frezare. În cele din urmă, prezența sărurilor solubile în nămolul de lustruire (provenind de la abrazivul cimentant scule), și în deșeurile din filtrele cuptorului, împiedică reciclarea acestora în fabricarea curentă a plăcilor proces (frezare umedă și uscare prin pulverizare), datorită floculării suspensiei corpului înainte de uscare prin pulverizare. În plus, nămolul de lustruire conține compuși organici a căror combustie nu ar putea fi finalizat în etapa de ardere a plăcilor ceramice și a particulelor abrazive (SiC), care generează defecte în suprafața plăcilor.

Soluția propusă

Cantitatea mare de deșeuri ceramice depozitate în gropile de gunoi obligă sectorul ceramicii să găsească soluții pentru a realiza un proces de fabricație zero deșeuri. Pentru aceasta, proiectul LifeCeram se confruntă cu două obiective principale:

-Dezvoltarea unui nou tip de plăci ceramice pentru aplicații exterioare (pavaj urban) care poate încorporează în corp și glazură un conținut ridicat de deșeuri ceramice (> 80%). Introducerea plăcilor ceramice în aplicații exterioare, ca pavaj urban, unde există diferite suprafețe sunt necesare finisaje (mate și texturate), oferă companiilor ceramice posibilitatea intrării pe această nouă piață cu o țiglă bazată pe reziduuri. Producătorii de ceramică intră în acest sens, acum, pe o piață nouă cu cel mai scump tip de plăci ceramice; gresie portelanata.

Costul ridicat al acestui produs (30 de euro/m2), se datorează calității ridicate și materiilor prime utilizate și al energiei încorporată a procesului său de fabricație (frezare intensivă umedă, uscare prin pulverizare și tragerea la 1200 C). Acest lucru face dificilă introducerea ceramicii în pavajul urban piaţă. Cu toate acestea, acceptarea ridicată, în aplicațiile în aer liber, utilizarea ceramicii în unele orașe europene și non-europene indică faptul că există posibilități clare de a utiliza plăci ceramice în această nouă aplicație.

-Proiectarea unui proces de preparare durabilă a corpului plăcilor, pentru fabricarea ceramicii bazată pe tehnologii de frezare uscată și granulare. Procesul va fi suficient de robust pentru a recicla toate tipurile de deșeuri ceramice, inclusiv resturile arse și deșeurile cu soluție solubilă (reciclarea nămolului și prafului din filtrele cuptorului) și extrem de durabilă.

infoconstruct