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• Alejandro Oblitas Paredes

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3. Niveles actuales de emisiones y consumo de energía y materias primas volver al índice principal Los principales aspectos ambientales asociados a la producción de cemento son las emisiones a la atmósfera y el consumo de energía. Los vertidos de agua se limitan a las escorrentías de lluvia, la refrigeración de equipos (normalmente en circuito cerrado) y al agua sanitaria, y no son un impacto ambiental significativo. El almacenamiento y la manipulación de combustibles son una fuente potencial de contaminación del suelo y de las aguas freáticas, por lo que las fábricas deben dotarse de medios adecuados que garanticen la protección del suelo. La Figura 3.1 muestra un balance de masas típico de la producción de 1t de cemento gris con el proceso vía seca, para una fábrica que utilice fuelóleo como combustible.

Figura 3.1.: Balance de masas para la producción de 1 t de cemento. ( Fuente: Oficemen). 3.1. Consumo de materias primas La fabricación del cemento es un proceso industrial que se realiza en instalaciones de gran escala. En la tabla 3.1 se indican los datos de consumo de materias primas correspondientes a una planta tipo de la Unión Europea:

-

capacidad

-

fabrica

de

producción cerca

de de

clínker 1

de M.t

3000 de

t

de

clínker/día,

clínker/año

- 1,23 M.t de cemento al año (relación cemento/clínker 1,23 media en la UE). Tabla 3.1: Consumo de materias primas en la producción de cemento ( Fuente: Cembureau Report 1997).

Materias primas (base seca) Caliza, arcilla, pizarra, marga,

Por tonelada de

Por tonelada de

Al año (por Mt de

clínker

cemento

clínker)

1,57 t

1,27 t

1.568.000 t

Yeso, anhidrita

-

0,05 t

0,05 t

Adiciones

-

0,14 t

172.000 t

otros

3.2. Consumo de energía La mayor parte del consumo energético para la fabricación de cemento se concentra en la descarbonatación y la

y

clinkerización de las materias primas en el horno, operación que consume cerca del 90 % de la energía total consumida en la fábrica. La energía eléctrica se consume en su mayor parte en las operaciones de molienda, tanto de materias primas como de cemento, que representan aproximadamente el 75 % de la energía eléctrica total consumida. La impulsión de gases y la manipulación y transporte de materiales suman prácticamente el 25 % restante. Los costes energéticos - combustibles y electricidad – suponen en torno al 30 % de los costes de fabricación, repartidos a medias entre los dos componentes térmico y eléctrico. El proceso de cocción de las materias primas requiere de un aporte energético teórico (reacciones químicas endotérmicas) de 1.700 a 1.800 MJ/t de clínker. La energía térmica consumida por los diferentes tipos de hornos está en torno a los siguientes rangos (MJ/t de clinker):

-

2.900-3.200

-

para

3.100-4.200

líneas para

3.300-4.500

-

hasta

nuevas

vía

vías

para

seca,

con

secas, hornos

5.000

precalentador con

ciclones

precalentador

vía

para

de

semiseca

hornos

largos

y de

o

precalcinador ciclones semihúmeda

vía

seca

- 5.000-6.000 para hornos vía húmeda Además de la vía de fabricación empleada, el consumo energético en la fabricación de clínker está relacionado con la humedad de las materias primas y con la dificultad en completar las reacciones químicas para la formación del clínker. Esta dificultad depende de la cristalografía /mineralogía de los compuestos que lo conforman y de la presencia de minerales fundentes (hierro, aluminio). Esta dificultad tiene lugar, por ejemplo, en la fabricación de clínler blanco, en la que las materias primas son muy pobres en fundentes (para que no oscurezcan el clínker) y requieren temperaturas más altas de clinkerización (en torno a 150 ºC más), lo que implica necesariamente un mayor consumo energético que puede estar entre los 5.500 y 6.500 MJ/t de clínker. El consumo de electricidad varía entre 90 y 130 kWh/t de cemento, cifra que depende de los tres factores siguientes:

- La facilidad de molturación de los materiales, relacionado básicamente con su estructura mineralógica. En el caso del cemento blanco por tratarse de estructuras normalmente de mayor dureza, podría llevar a valores por encima -

del La

eficiencia

rango

energética

de

los

mencionado equipos

de

molienda

- La finura del material molido, especialmente en la fabricación de cementos de diferentes categorías resistentes 3.3. Emisiones La directiva IPPC incluye una relación indicativa general de los contaminantes atmosféricos que deben ser tomados en consideración, y para las que deben fijarse límites de emisión cuando los niveles de emisión y la potencial peligrosidad del contaminante así lo hagan necesario. El foco más importante de emisión a la atmósfera por chimenea es el horno de clínker. Estas emisiones provienen de las reacciones físicas y químicas de las materias primas procesadas y de los combustibles empleados para la cocción. Las emisiones relevantes asociadas son:

-

óxidos

-

dióxido

de de

nitrógeno azufre

(NOx) (SO 2)

- partículas (polvo) La legislación medioambiental y la operación de las fábricas suele centrarse en estos tres contaminantes. Los principales constituyentes de los gases de salida de un horno de cemento son nitrógeno del aire de combustión; CO 2 de la descarbonatación del CaCO3 y de la oxidación del combustible; vapor de agua del proceso de combustión y de las materias primas; y exceso de oxígeno (ver tabla 3.2). Tabla 3.2.: Composición de los gases emitidos por el horno

( Fuente: Oficemen).

Compuesto

% en volumen

Nitrógeno (N2)

45 - 75

Dióxido de carbono (CO2)

11 - 29

Agua (H2O)

10 - 39

Oxígeno (O2)

4 - 12

Resto (incluidos contaminantes)