LIFECERAM. Residuo cero en la fabricación de baldosas cerámicas
Quereda, Mª Francisca; García-Ten, Francisco Javier; Ros, Teresa; Gil, Carlos; Chumillas, David; Zaera, Victoria; Segura, Mª Carmen
© ITC-AICE, 2016
LIFECERAM. Residuo cero en la fabricación de baldos as cerámicas
Introducción:La fabricación de baldosas cerámicas en la UE gener a residuos en diferentes etapas del proceso de producción (1,4 millones de to neladas anuales).
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Residuos de fritas
Lodos de pulido
Tiesto crudo Lodos de esmalteTiesto crudo
Tiesto cocidoPolvo filtros de hornos
MoliendaAtomización
Baldosa
Prep. Esmalte
EsmaltadoSecadoPrensado Cocción
Materias primas Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Green
Glaze preparation
Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
scraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Raw materials
Millingspray drying
Pressing Drying Glazing Firing Tile
Glaze preparation
Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps
Fired scrapsDust fromtheKiln filters
Residuos de fritas
Lodos de pulido
Tiesto crudo Lodos de esmalteTiesto crudo
Tiesto cocidoPolvo filtros de hornos
MoliendaAtomización
Baldosa
Prep. Esmalte
EsmaltadoSecadoPrensado Cocción
Materias primas
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Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Introducción:Más de un 80% de los residuos generados corresponde a l os tiestos crudos y cocidos de las baldosas cerámicas
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
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Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Introducción:�Un 65% de estos residuos se recicla en el propio pr oceso como materia prima
�El 35% restante (500 000 ton/año) se deposita en ve rtederos o se utiliza como relleno en productos de bajo valor añadido
Porcentaje reciclado
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tiestos crudos Tiestoscocidos
Lodos depulido
Lodos deesmalte
Residuos de fritas
Residuo defiltros de hornos
Porcentaje reciclado
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tiestos crudos Tiestoscocidos
Lodos depulido
Lodos deesmalte
Residuos de fritas
Residuo defiltros de hornos
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tiestos crudos Tiestoscocidos
Lodos depulido
Lodos deesmalte
Residuos de fritas
Residuo defiltros de hornos
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Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Objetivo:
�Situación de residuo cero en el proceso de fabricac ión de baldosas cerámicas a través del:� Desarrollo de una baldosa cerámica para su uso en e xteriores ( pavimento
urbano ) que incorpore un contenido muy elevado de residuos (>80%)
� El diseño de un proceso de preparación de la compos ición del soporte que sea altamente sostenible y que permita el reciclado de todos los residuos
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Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Experimental:�Caracterización de los residuos� Composición química
� Comportamiento en el proceso
� Densidad aparente y resistencia mecánica en seco
� Contracción lineal y absorción de agua
�Estudio del proceso de preparación de la composició n del soporte� Molienda en seco
� Granulación
�Diseño de la composición del soporte� Comportamiento en el proceso
� Densidad aparente y resistencia mecánica en seco
� Contracción lineal y absorción de agua
� Estudio de las emisiones de compuestos ácidos y ens ayos de lixiviado
�Pruebas industriales y caracterización del producto
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Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Resultados:�Caracterización de los residuos
ResiduoDensidad aparente
en seco[g/cm 3]
Resistencia mecánica en seco
[kg/cm 2]
Absorción de agua a 1150ºC
[%]
Tiestos crudos
Azulejo 1,95 24 14
Gres esmaltado 2,00 26 2,0
Gres porcelánico 1,89 22 4,0
Tiestoscocidos
Azulejo 1,59 1,0 14
Gres esmaltado 1,67 1,0 7
Gres porcelánico 1,71 1,0 10
Lodos de esmalte y residuos de fritas
1,70 5 <0,1
Residuo de los filtros de los hornos
1,36 1,0 <0,1
Lodos de pulido 1,40 7 <0,1
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LIFECERAM. Residuo cero en la fabricación de baldos as cerámicas
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Tiestos crudos45%
Tiestos cocidos41%
Residuos de fritas2%
Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido
8%
Lodos de esmalte4%
Resultados:�Caracterización de los residuos
Tiestos cocidos de azulejo Tiestos cocidos degres porcelánico
Lodos de pulido
Lodos de esmalteTiestos crudos degres porcelánico
Tiestos crudos de azulejo Tiestos crudos degres
Tiestos cocidos degres
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Resultados:�Estudio de la molienda � Tiesto crudo: Molino martillos y pendular� Tiesto cocido: Molino discos y martillos
Molino de martillos
Molino de discos
Molino pendular
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Resultados:�Estudio de la molienda � Tiesto crudo: Molino martillos y pendular
0
10
20
30
40
50
60
70
100 µm 200 µm
Mat
eria
l ret
enid
o en
tam
iz (%
)
Pendular más enérgico
Pendular menos enérgico
Martillos 200 µm
Martillos 500 µm
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Resultados:�Estudio de la molienda � Tiesto cocido: Molino martillos y discos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 µm 400 µm
Mat
eria
l ret
enid
o en
tam
iz (%
)
Martillos 0.5 mm
Martillos 1 mm
Discos 0.5 mm
Discos 1 mm
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Resultados:�Estudio de la granulación
Composición: 50 % tiesto crudo + 50 % tiesto cocido
rascador
mezclador
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Mas
a (%
)
Baja intensidad
Alta intensidad
<125 µm 200-300 µm 300-500 µm 500-710 µm >710 µm125-200 µm
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Resultados:�Estudio de la granulación
Composición: 50 % tiesto crudo + 50 % tiesto cocido
Granuladora Alta intensidad Baja intensidad
Índice de Hausner 1,25 1,22
Densidad aparente de llenado (g/cm 3) 1,111 1,180
Densidad aparente en seco (g/cm 3) 2,035 2,055
Resistencia mecánica en seco (kg/cm 2) 18 21
Temperatura para A.a =3% (ºC) 1159 1148
Densidad aparente (A.a =3%) (g/cm 3) 2,345 2,385
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Resultados:�Diseño de la composición del soporte
Residuos CriterioTiesto crudo ProcesabilidadTiesto cocido No se valorizaLodos esmalte FundenciaLodos pulido No se valorizaPolvo filtros hornos No se valoriza, emisiones
Residuo PU-1 (%) PU-2 (%) PU-3 (%)
Tiestos crudos 44,75 44,75 44,88
Tiestos cocidos 44,75 44,75 44,88
Lodos de esmalte 5,00 7,50 7,50
Lodos de pulido 5,00 2,50 2,50
Residuo de los filtros de los hornos 0,50 0,50 0,25
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Resultados:�Diseño de la composición del soporte� Comportamiento en el proceso
2
3
4
5
6
7
8
1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200
Temperatura (ºC)
Con
trac
ción
line
al (
%)
0
2
4
6
8
10
Abs
orci
ón d
e ag
ua (
%)
PU-1
PU-2
PU-3
C.L. A.a.
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Resultados:�Diseño de la composición del soporte� Emisiones de compuestos ácidos
0
1
2
3
4
5
6
800 900 1000 1100 1200
Temperatura (ºC)
Em
isio
nes
SO
2 (
A/m
gx10
14)
Gres
PU-2
PU-3
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0 200 400 600 800 1000 1200
Temperatura (ºC)
Em
isio
nes
HF
FT
IR
Gres
PU-2
PU-3
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Resultados:�Diseño de la composición del soporte� Comportamiento en el proceso
ComposiciónSoporte
LIFECERAMSoporte de
gresSoporte de gres
porcelánico
Humedad de prensado (%) 5,5 5,5 5,5
Presión de prensado (kg/cm 2) 250 250 350
Densidad aparente en seco (g/cm 3)
2,005 2,021 1,953
Resistencia mecánica en seco (kg/cm 2)
20 31 35
Fuerza de rotura 40x40 cm (N) 294 (e= 15 mm) 203 (e= 10 mm) 229 (e= 10 mm)
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Resultados:�Diseño de la composición del soporte� Comportamiento en el proceso
0
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10
2
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6
7
8
1120 1140 1160 1180 1200
Abs
orci
ón d
e ag
ua (
%)
Con
trac
ción
line
al (
%)
Temperatura (ºC)
Soporte LIFECERAM
Gres
Gres porcelánico
C.L. A.a.
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Resultados:�Diseño de la composición del soporte� Microestructura
Gres Soporte LIFECERAM
� Ensayos de lixiviado
Elemento (mg·kg -1) Residuos inertes Soporte LIFECERAM
Pb 0,5 <0,5
Cloro 800 29
Azufre 1000 28
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Resultados:�Pruebas industriales
Preparación del granulado
Prensado
Cocción
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Resultados:�Pruebas industriales
Absorción de agua (%) 2,7
Densidad aparente (g/cm 3) 2,32
Resistencia al deslizamiento. ENV 12633. USRV 54
Carga de rotura. EN ISO 10545-4 (N) 6060 (15 mm)
Resistencia a la flexión. EN ISO 10545-4 (N/mm 2) 38
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Conclusiones:�Se han caracterizado los diferentes residuos que se generan en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas
�Se ha desarrollado una baldosa para pavimentación urbana cuyo soporteestá compuesto al 100% por estos residuos
�Para la fabricación de esta baldosa se ha diseñado un proceso de preparación del soporte altamente sostenible y que permite el reciclado de todos los residuos cerámicos.
�La composición formulada presenta un comportamiento adecuado en las diferentes etapas del proceso productivo y las propiedades requeridas para su empleo como pavimento urbano.
�Es un producto respetuoso con el medioambiente , ya que las emisiones de compuestos ácidos son similares a las de las compos iciones de soportes actuales y las concentraciones de iones en los ensa yos de lixiviado son menores que las requeridas para clasificar un resid uo como inerte.
�Se han realizado pruebas a escala industrial para validar los resultados obtenidos en el laboratorio y el resultado de las mismas ha sido satisfactorio .
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por la Comisión Eur opea a través del programa LIFE+ Environment Policy and
Governance (proyecto LIFE CERAM con referencia LIFE1 2 ENV/ES/000230).
http://www.lifeceram.eu