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Domingo, 02 Septiembre 2018 18:24

Niveles actuales de emisiones y consumo de energía y materias primas

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.

mtdcem13


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 de producción de clínker de 3000 t de clínker/día,
- fabrica cerca de 1 M.t de clínker/año y
- 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) Por tonelada de clínker Por tonelada de cemento Al año (por Mt de clínker)
Caliza, arcilla, pizarra, marga, otros 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

 
3.2. Consumo de energía


La mayor parte del consumo energético para la fabricación de cemento se concentra en la descarbonatación y la 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 líneas nuevas vía seca, con precalentador de ciclones y precalcinador
- 3.100-4.200 para vías secas, con precalentador de ciclones
- 3.300-4.500 para hornos vía semiseca o semihúmeda
- hasta 5.000 para hornos largos 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 rango mencionado
- La eficiencia energética de los 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 de nitrógeno (NOx)
- dióxido de azufre (SO2)
- 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; CO2 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)
Dióxido de carbono (CO2)
Agua (H2O)
Oxígeno (O2)
Resto (incluidos contaminantes)
45 - 75
11 - 29
10 - 39
4 - 12
< 1

Además de las tres emisiones relevantes mencionadas anteriormente, otras emisiones asociadas a la operación del horno son:

- monóxido de carbono (CO)
- compuestos orgánicos volátiles (COV)

El contenido de estos dos compuestos en los gases emitidos se ve afectado, además de por las condiciones de la combustión, por el contenido en materia orgánica de las materias primas, que se ven parcialmente oxidadas en contacto con los gases del horno, lo que afecta al nivel de monóxido de carbono y de compuestos orgánicos volátiles en los gases.

Cuando los hornos de clínker utilizan residuos orgánicos como combustibles alternativos (neumáticos, disolventes, aceites, ...) se realiza un control exhaustivo de la emisión que incluye, además de los contaminantes mencionados en los párrafos anteriores, los siguientes:

- metales y sus compuestos
- HF
- HCl
- Dioxinas y furanos (PCDDs y PCDFs)

La emisión de estos cuatro contaminantes es normalmente muy baja (ver tabla 3.3), pero su control permite garantizar una correcta operación del horno en actividades de tratamiento de residuos.

Otros aspectos ambientales, con efectos normalmente leves y/o locales, son la generación de residuos, el ruido y el olor.

En todos los hornos el material se mueve a contracorriente de los gases calientes de la combustión. Este flujo en contracorriente influye en la emisión de contaminantes, disminuyéndola, puesto que actúa como un lecho fluido circulante: muchos compuestos resultantes de la combustión o de la transformación de las materias primas en clínker permanecen en la corriente de gases hasta que son absorbidos, condensados o retenidos por el flujo en contracorriente de materias primas.

La capacidad de absorción del material varía con su estado físico y químico. Este, a su vez, depende de la zona del horno en la que se encuentre. Por ejemplo, el material que sale de la etapa de calcinación (descarbonatación) de un horno tiene un alto contenido de óxido de calcio y tiene, por consiguiente, una alta capacidad de absorción (neutralización) de ácidos, tales como HCl, HF y SO2.

Los datos de emisiones de los hornos en servicio en la Unión Europea se muestran en la tabla 3.3. La amplitud de los rangos de emisión de los hornos se explica por los siguientes factores:

- los rangos reflejan los valores más bajos y más altos hallados en hornos europeos
- el efecto de las materias primas, de origen local, y, en menor medida, de los
combustibles
- la edad y del diseño de la planta, las técnicas empleadas

Los volúmenes habituales de gases emitidos por el horno de clínker gris varían normalmente entre 1.700 y 2.500 m3 por t de clínker (gas seco, 101,3 kPa, 273 K). Los sistemas de horno con precalentador y precalcinador normalmente tienen volúmenes de gas de alrededor de 2.000 m3/t de clínker (gas seco, 101,3 kPa, 273 K).

Las operaciones de molienda de materias primas, combustibles sólidos y cemento, son también fuentes de emisión de partículas.

Un aspecto medioambiental relevante, especialmente en países secos como España, es la emisión de partículas provenientes de las operaciones de almacenamiento y manipulación de materias primas, combustibles sólidos y, en menor medida, de cemento:

- el transporte a fábrica
- las operaciones de carga y descarga
- la acción del viento sobre los almacenamientos
- los puntos de transferencia
- el transporte interno

pueden generar la dispersión y el arrastre de partículas, con un efecto que puede ser en algunos casos significativo a nivel local cuando no se dispone de los sistemas adecuados (ver 4.5.3).

Tabla 3.3 Rango de Emisiones de los Hornos de Cemento Europeos
( Fuente: BREF).

  mg/Nm2 kg / ton.clínker Toneladas / año
NOx (como NO2) <200 - 3.000 <0,4 - 6 400 - 6.000
SO2 <10 - 3.500 <0,02 -7 <20 - 7.000
Partículas (polvo) 5 - 200 0,01 - 0,4 10 - 400
CO 500 - 2.000 1- 4 1.000 - 4.000
CO2 400 - 520g/Nm3 800 -1.040 0,8 -1,04 millones
TOC 5 - 500 0,01-1 10 -1.000
HF <0,4 - 5 <0,8 -10 g/t <0,8 -10
HCL <1 - 25 <2 -50 g/t <2 - 50
PCDD/F <0,1 ng/Nm3 <200 -1.000ng/t <0,2 -1 g/año
Metales:      
(Hg, Cd, Tl) 0,01 - 0,3(princ. Hg) 20 - 600 mg/t 20 - 600 kg/año
(As, Co, Ni, Se, Te) 0,001 - 0,1 2 - 200 mg/t 2 - 200 kg/año
(Sb, PB, Cr, Cu, Mn, V, Sn, Zn) 0,005 - 0,3 10 - 600 mg/t 10 - 600 kg/año


Nota: los factores de emisión están basados en la emisión de 2.000 m3/t de clinker y la producción de 1 millón de t de clinker/año. Los rangos de emisión son medias anuales y son valores indicativos basados en diversas técnicas de medición. El contenido de O2 es normalmente de alrededor de un 10%.

3.3.1. Óxidos de nitrógeno
El monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) son los óxidos de nitrógeno predominantes en los gases emitidos por el horno de cemento (NO>90% de los óxidos de nitrógeno).

Hay dos fuentes principales para la producción de NOx:

- NOx térmico: parte del nitrógeno en el aire de combustión reacciona con oxígeno para formar óxidos de nitrógeno.
- NOx de combustible: los compuestos de nitrógeno presentes en el combustible reaccionan con el oxígeno para formar óxidos de nitrógeno.

La formación de NOx térmico se potencia en gran medida cuando la temperatura de combustión es superior a los 1.200 ºC, reaccionado las moléculas de nitrógeno y oxígeno en el aire de combustión.

El NOx térmico se produce principalmente en la zona de clinkerización del horno, en la que se alcanzan temperaturas cercanas a los 2000 ºC. La cantidad de NOx térmico generado en esta zona está relacionado tanto con la temperatura como con el contenido de oxígeno (factor de exceso de aire). Cuanto mayor sea el exceso de oxígeno, mayor será la formación de NOx térmico.

Cuando las materias primas son de difícil cocción la temperatura de la zona de clinkerización debe ser mayor, lo que implica necesariamente la generación de más NOx térmico. La cocibilidad del crudo depende de la cristalografía /mineralogía de los compuestos que lo conforman y de la presencia de minerales fundentes (hierro, aluminio).

Este es el caso de la fabricación de clínker blanco, en el 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).

El NOx de combustible se genera por oxidación del nitrógeno (N) presente en el combustible, el cual se combina con otros átomos de nitrógeno para formar N2 gas o reacciona con el O2 para formar NOx combustible.

En un precalcinador la temperatura suele estar en el rango de 900 - 1.150 ºC, baja para la formación de NOx térmico, por lo que la mayor parte del NOx formado en esta zona del horno será NOx combustible. Lo mismo ocurre cuando parte del combustible se alimenta en la zona de entrada al horno, donde se genera una zona de combustión secundaria a una temperatura similar a la correspondiente a un precalcinador.

En los hornos dotados de precalcinadores, donde hasta el 60% del combustible puede quemarse en el precalcinador, la formación de NOx térmico es más baja que en los hornos en los que todo el combustible se quema en la zona de sinterización.

Además de la temperatura y el contenido de oxígeno (factor del exceso de aire), la formación de NOx puede estar influenciada por la forma de la llama y su temperatura, la geometría de la cámara de combustión, la reactividad y el contenido de nitrógeno del combustible, la presencia de humedad, el tiempo de reacción y el diseño del quemador.

Las emisiones de NOx dependen fundamentalmente del tipo de horno que se emplee y de las características de cocción de las materias primas.

El rango de las emisiones de óxidos de nitrógeno en los hornos europeos es de entre 200 y 3.000 mg/ NOx/m3 (como NO2, gas seco, 273 k, 101,3 kPa, 10% O2).

Como término medio, los hornos europeos de cemento emiten unos 1.300 mg NOx/m3 (como NO2, gas seco, 273 k, 101,3 kPa, 10% O2) (Informe Ökopol, 1998).

El rango de las emisiones de óxidos de nitrógeno en los hornos españoles está entre 400 y 2.800 mg/ NOx/m3 (como NO2, gas seco, 273 k, 101,3 kPa, 10% O2), estando normalmente en la parte superior del rango las emisiones de los hornos de clínker blanco por las especificidades comentadas.

En la tabla siguiente se muestran los resultados de las mediciones llevadas a cabo en hornos de clínker gris en la República Federal Alemana por el Instituto de Investigación de la Industria del Cemento en los años 80. [Karlsruhe I, 1996].

Tabla 3.4. Resultados de las mediciones de NOx en Alemania durante los años 80

Tipo de proceso Factor de emisión NOx
(g NO2/tonelada clínker)
Concentración NOx
(mg NO2/Nm3)
Precalentador de ciclones con recuperación de calor 600 - 3.100 300 - 1.400
Precalentador de ciclones sin recuperación de calor 800 - 3.500 500 - 2.000
Precalentador de parrilla 800 - 4.100 400 - 2.100

3.3.2. Dióxido de azufre
Las emisiones de SO2 de las fábricas de cemento están directamente relacionadas con el contenido en compuestos volátiles de azufre en las materias primas. Los hornos que emplean materias primas con contenidos bajos de compuestos volátiles de azufre tienen emisiones muy bajas de SO2, en algunos caso por debajo de los límites de detección.

Cuando se emplean materias primas que contienen compuestos orgánicos de azufre o piritas (FeS), las emisiones de SO2 pueden ser altas. El dióxido de azufre (SO2) es el principal compuesto de azufre emitido (99%), aunque también se generan pequeñas cantidades de SO3 y, en condiciones reductoras, puede generarse sulfuro de hidrógeno (H2S).

Los sulfuros y el azufre orgánico presentes en las materias primas se evaporarán en cuanto la temperatura del crudo comience a elevarse, y el 30% o más puede emitirse desde la primera etapa del intercambiador de ciclones. Los gases de esta etapa se emiten a la atmósfera o se llevan al molino de crudo cuando éste está en funcionamiento.

En el molino de crudo, entre el 20 y el 70% del SO2 será capturado por las materias primas finamente molidas. Por ello es importante que, cuando hay compuestos volátiles de azufre en las materias primas, la molienda de crudo se optimice para que actúe como sistema de captación de SO2.

El azufre presente en los combustibles que alimentan los hornos con precalentador no genera emisiones significativas de SO2, debido a la naturaleza fuertemente alcalina en la zona de sinterización, en la zona de calcinación y en la etapa más baja del precalentador. Este azufre quedará atrapado en el clínker. El exceso de oxígeno (del 1 al 3% de O2 mantenido en el horno para conseguir una buena calidad del cemento) oxidará los compuestos sulfurosos liberados, convirtiéndolos en SO2.

En el caso de la fabricación de cementos especiales, como el cemento blanco, se dan los siguientes condicionantes:

- Mayor dificultad para la cocción por la cristalografía y mineralogía del crudo.
- Ausencia de fundentes en las materias primas para preservar el color.
- Ausencia de álcalis debido a la pureza de las materias primas.
- Condiciones de funcionamiento del horno (en ocasiones reductoras).

La conjunción de estas condiciones puede producir emisiones más elevadas de SO2 al no darse el mismo porcentaje de fijación de los óxidos de azufre en el mismo grado que en la fabricación de clínker gris.

Las emisiones en los hornos europeos, al igual que en los hornos españoles, están en el rango desde valores inferiores a los límites de detección hasta valores de 3.500 mg/Nm3 (como SO2, gas seco, 273 k, 101,3 kPa, 10% O2).

3.3.3. Partículas
Históricamente la emisión de partículas (polvo), en particular por las chimeneas de los hornos, ha sido la principal preocupación medioambiental en relación con la fabricación de cemento.

Las principales fuentes de partículas por chimenea (fuentes localizadas, o puntuales) son los hornos, los molinos de crudo, los enfriadores de clínker y los molinos de cemento. En todos estos procesos circulan grandes volúmenes de gases cargados de partículas, que deben ser desempolvados. El diseño y la fiabilidad de los precipitadores electrostáticos modernos y de los filtros de mangas aseguran que las partículas emitidas se puedan reducir a niveles no significativos; incluso se han podido lograr en algunas instalaciones niveles de emisión por debajo de 10 mg/m3.

El rango de emisiones de los hornos de cemento europeos está entre 5 y 200 mg/m3.

El rango de emisiones de los hornos de cemento españoles está entre 15 y 150 mg/m3.

Las operaciones de transporte, manipulación (carga y descarga, envasado) y almacenamiento de materias primas y combustibles sólidos son una fuente potencial de emisión de partículas (emisiones dispersas o difusas).

Las emisiones dispersas de partículas pueden provocar un incremento de la concentración de partículas en los alrededores de la fábrica, mientras que las emisiones procedentes de fuentes localizadas pueden tener efecto sobre áreas más amplias.

3.3.4. Óxidos de carbono (CO2 , CO)
La emisión de dióxido de carbono (CO2) es de 900 a 1.000 kg/t de clínker gris, en relación a un consumo específico de aproximadamente 3.500 a 5.000 MJ/tonelada de clínker, pero dependiendo así mismo del tipo de combustible. El ratio es menor si se refiere a las toneladas de cemento, puesto que en la molienda de cemento se adicionan otros minerales y yeso. En el caso del clínker blanco el ratio es superior debido a su mayor consumo energético.

En la fabricación de cemento gris por vía seca aproximadamente un 60% del CO2 generado se origina en el proceso de disociación del carbonato cálcico de la caliza en óxido de calcio y CO2 (denominado descarbonatación o calcinación de la caliza) y el 40% restante se produce en la combustión del combustible. Las emisiones resultantes de la combustión son directamente proporcionales al consumo específico, y a la relación entre el contenido de carbono (C) y el poder calorífico del combustible.

Las emisiones del CO2 de la combustión se han reducido progresivamente, alrededor del 30% en los últimos 25 años principalmente por la instalación de hornos más eficientes.

La emisión de CO está relacionada con el contenido de materias orgánicas en las materias primas y con las condiciones del proceso de fabricación, pero también puede producirse por una combustión incompleta cuando el control de la alimentación de los combustibles sólidos no es óptima. Dependiendo de las características de las canteras, se aportan al proceso entre 1,5 y 6 g de carbono orgánico por kg de clínker proveniente de las materias primas. Los ensayos realizados con materias primas de varios orígenes han demostrado que entre el 85 y el 95 % de los compuestos orgánicos presentes en las materias primas se oxidan completamente a CO2 en presencia de un 3% de oxígeno en exceso; mientras entre el 5 y el 15 % se oxidan parcialmente a CO (Cembureau).

La concentración de CO puede superar en algunos casos, con algunas materias primas, los 2.000 mg/Nm3 (Informe Cembureau, 1997). Para asegurar que la velocidad de alimentación del combustible sólido es uniforme debe disponerse de un buen diseño de las tolvas, cintas transportadoras y alimentadores. De no ser así, se podría producir una combustión subestequiométrica que puede llevar a puntas de corta duración mayores del 0,5% de CO. Estos picos de CO provocan la desconexión automática de los filtros electrostáticos para evitar el riesgo de explosión, lo que provoca un incremento en la emisión de partículas.

3.3.5. Compuestos orgánicos volátiles
En general, la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV) y de monóxido de carbono en los procesos de combustión va a menudo asociada a combustiones incompletas. En los hornos de cemento, la emisión es baja en condiciones normales de operación, debido al largo tiempo de residencia de los gases en el horno, la elevada temperatura y las condiciones de exceso de oxígeno. Las concentraciones pueden aumentar durante las operaciones de arranque o en casos de perturbaciones de la marcha normal del horno. La frecuencia con la que ocurren situaciones de operación anómala del horno es muy variable, desde una o dos veces a la semana hasta una vez cada dos o tres meses.

Cuando la materia prima utilizada tiene materia orgánica, esta última se volatiliza en las primeras etapas del proceso (precalentador, precalcinador), a medida que el crudo se calienta, dando lugar a emisiones de COV. La materia orgánica se libera a temperaturas entre 400 y 600 ºC. El contenido en COV de los gases del horno de cemento está normalmente entre 10 y 100 mg/Nm3. En algunos casos se alcanzan emisiones de COV de hasta 500 mg/Nm3 debido a las características de las materias primas. (Informe Cembureau, 1997).

3.3.6. Dibenzodioxinas policloradas (PCDDs) y dibenzofuranos (PCDFs)
En los procesos de combustión, la presencia de cloro y de compuestos orgánicos puede dar lugar a la formación de dioxinas y furanos (PCDDs y PCDFs) si se dan a su vez las condiciones de tiempo de residencia y temperatura.

La formación de dioxinas y furanos ocurre por síntesis (conocida como síntesis de novo) en el rango de temperaturas entre 200 y 450 ºC por reacción de hidrocarburos (precursores) con el cloro. Por lo tanto, es importante que los gases del sistema del horno sean enfriados rápidamente a través de este rango. En la práctica esto es lo que ocurre en los sistemas con precalentador puesto que las materias primas entrantes se calientan con los gases del horno. Por otra parte la presencia de cloro en los gases de combustión del horno está limitada por condiciones de proceso y de calidad del cemento.

Los estudios realizados en Europa, entre los cuales destaca el Inventario Europeo de Dioxinas realizado por la Comisión Europea (año 2000), han demostrado que la producción de cemento no es una fuente significativa de emisiones de dioxinas y furanos.

Ello es debido al largo tiempo de permanencia de los gases de combustión en el horno a elevadas temperaturas, y al resto de condiciones descritas en el párrafo anterior, independientemente de que se utilicen combustibles convencionales (carbón, coque de petróleo, fuelóleo) o alternativos (neumáticos usados, aceites, disolventes, etc.)

Las mediciones realizadas indican que los hornos de cemento emiten menos de 0,1 ng TEQ/Nm3, que es el valor límite en la legislación europea para plantas de incineración y co-incineración de residuos (directiva del Consejo 94/67/CE y directiva del Consejo y del Parlamento 2000/76/CE).

Las mediciones realizadas en 16 hornos de clínker en Alemania (hornos de precalentador de ciclones y de parrillas) durante los últimos 10 años indican que la media de concentración asciende a cerca de 0,02 ng TEQ/Nm3. [Schneider, 1996]. En España, las empresas cementeras participan desde el año 2000 en la elaboración del Inventario Nacional de Dioxinas y Furanos, del Ministerio de Medio Ambiente. A finales de 2001 se disponía de 40 mediciones en 29 hornos de clínker, con todos los valores por debajo del valor de referencia 0,1 ng TEQ/Nm3.

3.3.7. Metales y sus compuestos
Los dos flujos entrantes en el horno de cemento, materias primas y combustibles, contienen metales en concentraciones variables en función de su origen.

En particular, el uso de residuos como combustibles puede variar la entrada de metales en el proceso por lo que en consecuencia es conveniente conocer los niveles de metales pesados de los flujos de materias primas y combustibles.

El principal foco emisor de metales es el sistema de horno, incluyendo los gases de combustión y el aire de los enfriadores de clínker. Las partículas emitidas en estos flujos contienen muy pequeñas cantidades de compuestos metálicos tales como zinc (Zn), cadmio (Cd), mercurio (Hg), plomo (Pb), talio (Tl) y arsénico (As). La concentración de las emisiones de metales varía ampliamente en función de las materias primas, los combustibles y de los ciclos en el sistema de horno.

Los compuestos metálicos pueden clasificarse en tres categorías, dependiendo de la volatilidad de los metales y de sus sales:

1. Metales que son o tienen compuestos no volátiles: Ba, Be, Cr, As, Ni, V, Al, Ti, Mn, Cu, y Ag
2. Metales que son o tienen compuestos semivolátiles: Sb, Cd, Pb, Se, Zn, K y Na
3. Metales que son o tienen compuestos volátiles: Hg y Tl

El comportamiento de estos metales en el sistema del horno depende de su volatilidad:

- Los compuestos de metales no volátiles permanecen dentro del proceso y salen del horno como parte de la composición del clínker.

- Los compuestos de metales semivolátiles se vaporizan parcialmente en la zona de sinterización y se condensan sobre las materias primas en zonas menos calientes del sistema del horno (precalentador). Esto lleva a un efecto cíclico dentro del sistema de horno (ciclos internos) hasta que se establece un equilibrio entre los metales entrantes al horno y los que salen con el clínker de cemento.

- Los compuestos de metales volátiles condensan sobre las materias primas a bajas temperaturas y pueden formar ciclos internos o externos. El talio y mercurio y sus compuestos se volatilizan con facilidad y en menor extensión el cadmio, plomo, selenio y sus compuestos. Se forman ciclos internos de compuestos metálicos que reaccionan con el crudo o condensan en las zonas menos calientes del sistema (precalcinador, precalentador o en la molienda de crudo) y vuelven en forma sólida hacia la zona de sinterización, donde se volatilizan de nuevo. Se forman ciclos externos cuando el polvo junto con los compuestos metálicos condensados se separan en los equipos de desempolvamiento y son recirculados al proceso con el crudo [Karlsruhe II, 1996].

Las investigaciones sobre el equilibrio de los ciclos demuestran que los metales de baja y media volatilidad tienen un muy alto grado de retención en el clínker, mientras que los de alta volatilidad (Hg, Tl) tienen menor retención en el clínker.

3.4. Residuos


Los residuos generados durante la fabricación de clínker consisten básicamente en:

• materiales fuera de especificaciones, que son desechados de las materias primas durante la preparación del crudo, y

• partículas provenientes del by-pass o del filtro, que no puedan ser recirculadas al proceso (en España esto prácticamente no sucede).

Además de los residuos propiamente asociados al proceso de fabricación de clínker y cemento, se generan pequeñas cantidades de residuos provenientes de la operación y mantenimiento de equipos mecánicos y eléctricos:

• aceites usados y grasas de lubricación.
• líquidos dieléctricos de transformadores eléctricos.
• otros líquidos.

Los residuos peligrosos (RP´s) deben ser convenientemente recogidos, almacenados, etiquetados, y entregados a los denominados gestores autorizados de residuos peligrosos.

Las líneas básicas para una gestión adecuada de los residuos generados en las fábricas de cemento debe comprender las siguientes prácticas:

• caracterización de los residuos para determinar su peligrosidad.

• estudio del origen de los residuos y de las posibilidades de evitar o reducir su generación.

• realizar una selección y segregación en origen de los residuos.

• fomentar el reciclado y la reutilización de los residuos no peligrosos en la propia fábrica o entregarlos a gestores que realicen estas prácticas.

• proteger los sistemas de almacenamiento y manipulación de residuos peligrosos, de forma que se minimice el riesgo de contaminación accidental de suelos y aguas.

3.5. Ruidos


El ruido generado por las actividades industriales tiene su origen en el funcionamiento de la maquinaria. Los equipos mecánicos (molinos, transportadores de cadenas, enfriadores de satélites, etc) generan ruido como consecuencia de la fricción y choque entre materiales sólidos. Los ventiladores, compresores y conducciones de gases generan ruido por fricción de los gases con las paredes de las tuberías, los álabes y por fricción con gases a distinta velocidad (soplantes y exhaustores, transportes neumáticos, etc).

Técnicamente, las posibles soluciones o medidas a tomar para la reducción de las emisiones de ruido de los equipos industriales y su eficacia dependen fundamentalmente de los siguientes factores:

- tipo de fuente emisora de ruido.
- intensidad del ruido.
- frecuencia del sonido: graves/agudos.
- ubicación del equipo y disponibilidad de espacio.

Tres son las formas de combatir las emisiones de ruidos:

- actuaciones sobre el foco,
- actuaciones sobre el medio transmisor, y
- actuaciones sobre el receptor.

Las medidas que habitualmente se adoptan a nivel industrial son los cerramientos, las barreras acústicas, la colocación de material absorbente y los silenciadores.

La medida más habitual para combatir el ruido generado por los molinos y compresores es la instalación de cerramientos insonorizados con material aislante y/o absorbente, que reduce la transmisión al exterior de los elevados niveles de intensidad sonora producidos en este tipo de instalaciones. En los ventiladores se actúa con la instalación de silenciadores.

Estas actuaciones se vienen realizando desde hace años con motivo de la aplicación de las normas de Seguridad e Higiene en el Trabajo, materia de la que existe una normativa legal específica. En cuanto a los niveles de ruido ambiental en el exterior de las instalaciones industriales, existe gran diversidad de normas de inmisión sonora emanadas en general de Ordenanzas Municipales, y en algunos casos de legislación autonómica, las cuales suelen presentar grados muy dispares de exigencia y control.

3.6. Olores


Las emisiones de olor causan muy raramente problemas en una planta de buen funcionamiento.

Cuando el contenido en azufre de los gases de emisión del horno es anormalmente alto, por captación reducida del azufre del combustible o presencia de sulfuros volátiles en las materias primas, y el contenido en humedad de los mismos es a su vez elevado, pueden formarse sulfuros de hidrógeno que, en condiciones meteorológicas desfavorables, podrían generar olores en los alrededores de la fábrica.

 

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