Il ruolo dei materiali refrattari in una strategia per i combustibili sostenibili

Salva nell'elenco di lettura Pubblicato da David Bizley, Editor World Cement, lunedì 23 gennaio 2023 10:30

Kayra Kurt e Divyendu Tripathy, Calderys, presentano un nuovo mattone refrattario progettato per offrire una soluzione flessibile ed economica alle sfide della piroprocessazione poste dai combustibili alternativi.

C’è una crescente necessità nell’industria del cemento di soluzioni innovative che aiutino a risolvere le sfide che il settore deve affrontare oggi. Uno dei più urgenti è l’impronta di carbonio del settore, che rappresenta circa il 7% delle emissioni globali di carbonio. Secondo l’ultimo rapporto dell’IEA, il settore attualmente “non è sulla buona strada” per raggiungere gli obiettivi di zero emissioni entro il 2050. Infatti, l’intensità diretta di CO2 della produzione di cemento è aumentata di circa l’1,5% all’anno tra il 2015 e il 2021.

Per riportare l’industria sulla strada giusta sono ora necessarie riduzioni annuali dell’intensità di carbonio del 3%. Ciò richiederà progressi su una serie di percorsi, dalla riduzione del rapporto clinker/cemento all’implementazione di tecnologie innovative, come la cattura e lo stoccaggio del carbonio.

L’adozione di combustibili alternativi (AF) è un’altra strada fondamentale per ridurre le emissioni di carbonio e, a differenza di altre soluzioni, ha una lunga esperienza di successo. Il rapido aumento dei tassi di sostituzione termica (TSR) offre quindi ai cementifici un modo accessibile per ridurre la loro intensità di carbonio.

Ciò non vuol dire che gli AF siano privi di sfide proprie. In particolare, possono causare cambiamenti nelle condizioni atmosferiche all'interno del forno, che a loro volta possono avere un impatto negativo sul refrattario.

Combinando i punti di forza della tecnologia refrattaria monolitica e dei mattoni refrattari, Calderys e la sua filiale turca, Haznedar Durer, hanno sviluppato una linea completa di soluzioni refrattarie per l'industria del cemento, compreso un nuovo mattone a base di silicato di alluminio che può essere utilizzato in impianti con TSR elevato. Può essere applicato nella maggior parte delle aree del processo di produzione del cemento interessate dall’uso di AF.

I cementifici di tutto il mondo stanno riconoscendo i vantaggi del passaggio agli AF. L’industria europea è all’avanguardia, supportata da un’industria di gestione dei rifiuti altamente sviluppata e da decenni di esperienza nell’utilizzo di combustibili derivati ​​dai rifiuti. I TSR sono più bassi in altre regioni, ma la diffusione è in crescita, poiché i cementifici cercano sia di ridurre le emissioni di carbonio sia di riconoscere i benefici aggiuntivi che gli AF possono apportare. Questi includono costi del carburante più bassi e fonti di carburante locali più stabili, che siano isolate dagli shock globali per le catene di approvvigionamento dei combustibili fossili.

Tuttavia, l’uso di AF spesso determina concentrazioni più elevate di gas alcalini nel processo di produzione del cemento. Questi reagiscono con i tradizionali refrattari a base di allumina, rischiando il cedimento prematuro del rivestimento e danni alle apparecchiature. La risposta abituale è stata quella di applicare refrattari specializzati contenenti carburo di silicio e zirconio, che hanno una migliore resistenza agli ambienti ricchi di alcali.

Sebbene efficace, l’uso del carburo di silicio e dello zircone sta diventando sempre più problematico. La domanda per entrambi i minerali è in crescita, con conseguenti condizioni di mercato tese e prezzi in aumento.

Di conseguenza, i prezzi dei materiali refrattari contenenti carburo di silicio e zirconio sono relativamente alti: una considerazione seria per i cementifici che stanno valutando il passaggio a combustibili alternativi.

L’offerta è anche vulnerabile alle interruzioni, che potrebbero rallentare o addirittura arrestare la produzione del refrattario, mentre i cementifici devono affrontare anche la concorrenza della più grande industria siderurgica per i refrattari contenenti carburo di silicio.