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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


Glaze preparation

Greenscraps Glaze sludgeGreen scraps

Fired scrapsDust fromtheKiln filters

Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation



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


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation



Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation



Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Green

Glaze preparation



Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


scraps Glaze sludgeGreen scraps


Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation

Raw materials

Millingspray drying


Glaze preparation



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

© ITC-AICE, 2016


Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%

Residuos de fritas2%

Residuo de losfiltros de hornos0,2%Lodos de pulido

8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



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%



8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



8%

Lodos de esmalte4%

© ITC-AICE, 2016


Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



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%


Lodos depulido

Lodos deesmalte

Residuos de fritas


0%

20%

40%

60%

80%

100%


Lodos depulido

Lodos deesmalte

Residuos de fritas


© ITC-AICE, 2016


Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



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

© ITC-AICE, 2016


Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



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

© ITC-AICE, 2016


Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



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

© ITC-AICE, 2016


Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



8%

Lodos de esmalte4%

Tiestos crudos45%

Tiestos cocidos41%



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

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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.

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016



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)

© ITC-AICE, 2016



0

2

4

6

8

10

2

3

4

5

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.

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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

© ITC-AICE, 2016


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

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