10 uso ceniza como arido - hernan ruiz cantillana
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USO CENIZAS DE CALDERA DE BIOMASACOMO ARIDO
PAPELES NORSKE SKOG BIO BIO LIMITADA
Hernán Ruiz C.
Gerente de Calidad y Medio Ambiente
Papeles Norske Skog Bio Bio Ltda.
VI Simposio de la Industria Celulosa y Papel, CORMA,
Concepción, Noviembre 2010
Norske Skog Hoy▪ Una Compañía internacional
▪ Principal productor de Papel Periódico del mundo.
▪ La Compañía mas global: 14 plantas en 11 países.
El Mundo de Norske Skog
SkognSaugbrugsFollum
GolbeyParenco Walsum
Bruck
MNI (34%)
Sing Buri
Albury
BoyerTasman Bio Bio
Pisa
Papel para Diarios
Papel para Revistas
Norske Skog Bio Bio
▪ Producto: Papel Diarios, Directorio Telefónico y otros
papeles en base a Pulpa Mecánica
▪ Mercado: Doméstico (Principales diarios) / Exportación
(Países latinoamericanos)
▪ Producción: 126.000 ton /año
▪ Inicio Operación: 1957
▪ Propietario: Norske Skog de Noruega
▪ Ubicación: San Pedro de la Paz, Concepción
▪ Materia Prima: Pino Radiata
▪ Proceso: PGW / 2 Máquinas Papeleras
▪ Certificación: ISO 9001 /ISO 14001/OHSAS 18001/
Cadena de Custodia Certfor/ APL
Introducción
▪ Agotamiento de las energías de las fuentes fósiles
▪ Uso de la biomasa forestal como combustible para generarenergía ha registrado un fuerte aumento.
▪ La gestión de los residuos sólidos en la combustión de biomasase ha trasformado en un gran desafío.
▪ Variados estudios se ha desarrollado en la búsqueda dealternativas de uso benéfico de las cenizas.
▪ Lo que se presenta, corresponde a los resultados obtenidosde 4 años de estudios y desarrollo.
Impulsores del tema:
▪ Directrices de Norske Skog en materia ambiental – Desempeño de la Unidad de
Negocio– Mejoramiento continuo
▪ Compromisos establecidos en Acuerdo de Producción Limpia.
▪ Aspectos económicos
Mejoramiento Continuo Global: Indicador Ambiental
E-index
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
2004 2005 2006 2007 2008 2009
- Consumo de Agua
- Calidad del efluente tratado
- Emisiones Aereas (NOx)
- Residuos Sólidos a Rellenos
- Uso Energía total
Líneas de trabajo y/o investigación:
– Recuperación de terrenos agrícolas y/o forestal– Industria del Cemento– Hormigones– Carpetas de rodado asfálticas y otros– Fabricación de ladrillos– Combustible alternativo
Objetivo del Proyecto:
Desarrollar alternativas, técnica-económica ylegalmente factible para uso productivo y comercialde las cenizas generadas por calderas de biomasa.
Etapas Desarrolladas (2004-2008)
▪ Necesidad de buscar alternativas de para uso benéfico de lascenizas.
▪ Reunir información, definir las alternativas a estudiar y elaborarel Plan de actividades.
▪ Desarrollo estudio desde el punto de vista técnico, legal yeconómico de las diferentes alternativas seleccionadas
▪ Obtención de los permisos involucrados
▪ Implementar alternativas factibles.
▪ Seguimiento a los resultados
▪Desarrollo del Estudio
Caldera de Biomasa
Esquema de la Caldera de Biomasa
Tipos de Cenizas
Análisis de peligrosidad
IV. Mediciones y Resultados
• Toxicidad por lixiviación inorgánicos
Muestra Parámetros Unidades Método
LM-608 LM-609 CMP*
EPA 1311
Arsénico mg/l A.A/Gen.Hidruro <0.05 <0.05 5.0
Bario mg/l A.A. <5 <5 100.0 Cadmio mg/l A.A. <0.05 <0.05 1.0 Cromo mg/l A.A. <0.1 <0.1 5.0
Plata mg/l A.A. <0.2 <0.2 5.0 Plomo mg/l A.A. <0.2 <0.2 5.0 Mercurio mg/l A.A./Vapor Frío <0.01 <0.01 0.2
Selenio mg/l A.A./Gen.Hidruro <0.05 <0.05 1.0 CMP* : Concentración Máxima Permisible AA : Absorción Atómica AA/Gen.Hidruro : Absorción Atómica / Generación de Hidruro AA/Vapor Frío : Absorción Atómica / Vapor Frío
• Medición de corrosividad
Parámetro Unidad LM-608 LMP*
EPA 1110
Tasa de Corrosión mm/año 0.16 + 0.02 6.35 LMP*: Límite máximo permisible
� Medición de corrosividad en líquidos
Parámetro Unidad LM-609 LP*
D.S.148 Art. 17
pH s.u. 5.77 pH<2 y pH >12.5 LP*: Límite Permisible S.U :Sin unidad
• Medición de inflamabilidad
Parámetro Unidad LM-608 LM-609 LMP*
EPA 1030 Inflamabilidad Sólidos mm/s N.I N.I 2.2 N.I. : No inflamable. LMP*: Límite máximo permisible
Distribución de tamaños Cenizas de NSBB
14
27
48
80
99
100
100
% que pasa
Ceniza
Multiciclón
7540.15Nº 100
13680.30Nº 50
32780..59Nº30
56941.19Nº 16
741002.38Nº 8
861004.76Nº 4
1001009.503/8”
% que
pasa
% que pasamm.ASTM
Ceniza
Parrilla
Ceniza
Precipitador
Tamiz
14
27
48
80
99
100
100
% que pasa
Ceniza
Multiciclón
7540.15Nº 100
13680.30Nº 50
32780..59Nº30
56941.19Nº 16
741002.38Nº 8
861004.76Nº 4
1001009.503/8”
% que
pasa
% que pasamm.ASTM
Ceniza
Parrilla
Ceniza
Precipitador
Tamiz
Propiedades físicas de las Cenizas de NSBB
Propiedades físicas de las Cenizas
Cenizas
Precipitador
Cenizas
Ciclones
Cenizas
Parrilla
Densidad aparente suelta seca (kg./m3)
288 118 1366
Densidad aparente compactada seca
(kg./m3)
334 148 1463
Densidad real seca (kg./m3)
1511 946 2415
% Absorción de agua
17,05 22,30 2,23
% de Huecos compactados
80,94 87,50 44,68
Fino con lavado bajo malla 200 ASTM
84,56 30,15 3,91
Modulo de Finura
1,06 2,32 2,88
% de Humedad
56,6 20,5 1,85
Análisis Químico de las Cenizas
18.449.9---% C
1.491.68---% N
0.110.15---% Na
1.170.57---% K
0.210.15---% P
0.329.77*10-3---% Zn
2.38*10-52.81*10-5---% Se
3.91*10-49.51*10-4---% Ni
NDND---% Mo
4.14*10-4ND---% Pb
6.76*10-415.3*10-4---% Cr
1.71*10-31.45*10-3---% Cu
NDND---% Cd
NDND---% As
Ceniza PrecipitadorCeniza MulticiclonCeniza ParrillaElemento químico
18.449.9---% C
1.491.68---% N
0.110.15---% Na
1.170.57---% K
0.210.15---% P
0.329.77*10-3---% Zn
2.38*10-52.81*10-5---% Se
3.91*10-49.51*10-4---% Ni
NDND---% Mo
4.14*10-4ND---% Pb
6.76*10-415.3*10-4---% Cr
1.71*10-31.45*10-3---% Cu
NDND---% Cd
NDND---% As
Ceniza PrecipitadorCeniza MulticiclonCeniza ParrillaElemento químico
Poder calorífico de las Cenizas de NSBB
41.1
17.7
12.6
28.6
----
% retenido
49.02770Ceniza de Precipitador
5.66777Ceniza Multiciclon +18#
13.76335Ceniza Multiciclon -18+30#
91.89No combustionoCeniza Multiciclon -50#
67.73193Ceniza Multiciclon -30+50#
% CenizaPoder calorífico superior
Kcal./kg.
Ceniza
41.1
17.7
12.6
28.6
----
% retenido
49.02770Ceniza de Precipitador
5.66777Ceniza Multiciclon +18#
13.76335Ceniza Multiciclon -18+30#
91.89No combustionoCeniza Multiciclon -50#
67.73193Ceniza Multiciclon -30+50#
% CenizaPoder calorífico superior
Kcal./kg.
Ceniza
Uso de ceniza de biomasa como Energía
Recomendaciones de estudio UDT dentro del marco establecido por el APL
Cenizas de Parrilla:
▪ Dadas las características de las cenizas de parrilla generadas, éstas tienen altopotencial de ser aplicadas como áridos para la industria de los hormigonesprefabricados o en la industria del asfalto para carpetas de tráfico medio, paraambos casos se debe considerar una etapa previa de clasificación con malla decorte de 3/8”.
Cenizas de Multiciclón:
▪ Estas cenizas tienen un gran potencial de aplicación en el campo energético,previa etapa de clasificación, con un harnero con malla de paso de 50# ASTM
Cenizas de Precipitador:
▪ Estas tienen una potencial aplicación en el campo energético y teniendo presenteque se deben realizar ensayos adicionales de mediciones de abrasión. Tambiénse puede pensar en su aplicación a la industria del los ladrillos como combustiblede apoyo.
Evaluación EconómicaEstudio UDT (APL)
▪ Oferta de Cenizas de Norske Skog Bio Bio:
– Como árido: 180 ton/mes
– Como combustible:• Multiciclón: 120 ton/mes (uso interno)• Precipitador: 200 ton/mes (uso externo)
▪ Para una Inversión de US$ 163.000, evaluada en 10 años, resulta:
– VAN de US$ 512.000– TIR de 67%– Período de recuperación de 1,5 años
Uso de Cenizas de Biomasa en la Fabricación de Hormigón
Implementación alternativa uso en Hormigones Grau
▪ Implementar proceso de clasificación ycontrol del subproducto árido obtenido,almacenamiento, despacho y transporte.
▪ Establecer los acuerdos comerciales y técnicoscon Hormigones Grau
▪ Obtención de los permisos correspondientes
Implementación alternativa uso enHormigones Grau: PERMISOS
– Por parte de Norske Skog Bio Bio:
• Memoria Proceso Obtención de Subproducto Arido a partir de cenizas defondo generadas por caldera de biomasa
• Informe “Estudio Técnico- Ambiental para el Uso benéfico de Cenizas defondo generadas en la caldera de biomasa de Papeles Norske Skog Bío BíoLtda.”.
• Carta de Intenciones Prefabricados de Hormigón GRAU Región del Bío Bío
• Carta de Norske Skog Bío Bío a Conama Región del Bío Bío sobre usobenéfico de cenizas de Caldera de Biomasa
• Carta de CONAMA Región del Bio Bio, Pronunciamiento uso benéfico decenizas de Caldera de Biomasa
• Muestreo y análisis de peligrosidad de cenizas de biomasa y lodo de Pta.Tratamiento de efluentes.
• RCA 318, Califica ambientalmente el proyecto “Modificación Tratamiento deefluente de procesos de Papeles Norske Skog Bío Bío Ltda
Implementación alternativa uso en Hormigones Grau: PERMISOS
– Por parte de Hormigones Grau:
• Memoria descriptiva del proceso de obtención desubproducto “arido HR” a partir de cenizas deparrilla generadas en la caldera de biomasa
• Memoria descriptiva del proceso de fabricación deprefabricados de hormigón incorporando como áridoel subproducto generado por la caldera de biomasade la Planta Norske Skog Bio Bio.
Características de sub-producto cenizas para H.G:
Propiedad Químicas Ceniza Parrilla
Impurezas orgánicas según A.S.T.M. N.C.
Cloruros como Cl- (Kg./Kg de árido) < 10-6
Sulfatos u sulfuros como SO4= (Kg./kg de árido) 1.46*10-5
Propiedad física
Ceniza
Parrilla
Densidad aparente suelta seca (kg/m3) 1.250
Densidad real seca (Kg/m3) 2.180
Porcentaje de huecos compactados (%) 52.68
Fino con lavado bajo malla 200 A.S.T.M. 2.34
Módulo de finura 3.48
Impurezas orgánicas según A.S.T.M. N.C.
% Humedad 5.4
TAMIZCeniza
Parrilla
ASTM MM. % que
pasa
3/8” 9.50 100
Nº 4 4.76 82
Nº 8 2.38 67
Nº 16 1.19 43
Nº 30 0.59 20
Nº 50 0.30 7
Nº 100 0.15 4
Implementación alternativa uso en Hormigones Grau: OPERACION
– Actividades de preparación, clasificación y control delsub-producto cenizas se iniciaron a fines del 2007.
– Se estableció toda la logística para el despacho,transporte y recepción del sub-producto.
– Los despachos del sub-producto Cenizas a HormigonesGrau se iniciaron en Enero 2008 y se mantenido el 2009-2010
– Hemos monitoreó el desempeño del sub-producto cenizasen el cliente
Comentarios y recomendaciones finales:
� Para encontrar un uso benéfico para las cenizas es clave realizarun análisis completo de ella.
� En el período Enero 2008 a la fecha, se han despachado aHormigones Grau sobre 1100 ton.
� El cliente está conforme con el subproducto que se le ha estadoentregando.
� La empresa, NSBB, ha mejorado su indicador ambiental en loque respecta a disposición de residuos sólidos y se han logradoahorros económicos.
� Para concretar la implementación de una alternativa válida deimportante dar cabal cumplimiento a la parte legal y hacer unadecuado manejo técnico y comercial con el cliente.
� Un especial agradecimiento a las Autoridades, UDT de la UdeC y a Hormigones Grau.
MUCHAS GRACIAS
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