Strumentazione e analisi dei gas per il cementificio

La produzione del cemento è un processo complesso che richiede rigore e precisione per ottenere prodotti di eccellente qualità e conformi alle norme ambientali. Il controllo del processo di produzione del cemento, construmentiaffidabilidimisurazione dellapressione,della portataedella temperatura, contribuisce ad aumentare il rendimento e a prolungare la durata degli impianti.Gli analizzatori di gasconsentono inoltre un migliore controllo dei processi e il monitoraggio delle emissioni atmosferiche.

Definizione di cemento e produzione del cemento

Il cemento è un legante idraulico essenziale nell'edilizia, prodotto dalla macinazione del clinker. Il clinker si ottiene dalla cottura ad altissima temperatura di una miscela di calcare e argilla. La produzione del cemento è un processo complesso che inizia con la macinazione delle materie prime, seguita dalla loro cottura in un forno rotativo a temperature che raggiungono i 1450 °C. Questo processo chimico trasforma la miscela in clinker, che viene poi macinato finemente per produrre il cemento. Utilizzato per legare le particelle di calcestruzzo e malta, il cemento è indispensabile nella costruzione di edifici, ponti, strade e altre infrastrutture.

Fase 1: Preparazione della farina cruda

Macinatore a crudo e separatore

Il mulino a crudo serve a macinare le materie prime del cemento: calcare, argilla, pietra silicea, ossido di ferro, gesso e sabbia. Questi materiali vengono prima dosati e poi miscelati nel mulino. La fase di macinazione offre anche l'opportunità di aggiungere scorie provenienti dagli altiforni delle acciaierie. Le ceneri degli impianti di incenerimento dei rifiuti vengono inoltre utilizzate come materia alternativa al cemento. Le materie prime vengono quindi essiccate con gas caldi. Solo i materiali sufficientemente fini possono passare attraverso il separatore e vengono trasportati al processo successivo. La polvere fine così ottenuta viene chiamata farina cruda.

Filtro elettrostatico

Il filtro elettrostatico viene utilizzatoper eliminare le particelle nocive presenti nel gas. Elimina le particelle fini, come polvere e fumo, dal gas in uscita utilizzando la forza di una carica elettrostatica indotta, senza impedire il flusso dei gas attraverso l'unità. Poiché i filtri elettrostatici creano una perdita di carico minima e sono espandibili, sono ampiamente utilizzati nelle grandi caldaie e nei cementifici. Possono trattare gas con temperature superiori a 350 °C e gas molto umidi. Funge da filtro finale per eliminare particelle di circa 0,05 µm.

Fase 2: Cottura per formare il clinker

Preriscaldatore a ciclone

La farina deve essere preriscaldata prima di essere introdotta nel forno rotativo. Viene immessa negli scambiatori di calore del preriscaldatore, allineati verticalmente. La farina cruda scende a spirale nei cicloni successivi in controcorrente rispetto ai gas caldi. Man mano che la miscela grezza scende nei serbatoi del preriscaldatore, viene riscaldata a una temperatura compresa tra 800 °C e 900 °C utilizzando il calore estratto dal forno rotativo. In questo processo, nella farina grezza si verifica una reazione chimica che migliora l'efficienza della calcinazione. Questo preriscaldamento è necessario per ottenere le prestazioni ottimali del cemento.

Caldaia

Il calore emesso dal preriscaldatore viene reindirizzato alla caldaia che alimenta il resto degli impianti. Caldaia a tubi d'acqua: due cilindri sono disposti in alto e in basso, collegati tra loro da una serie di tubi d'acqua attraverso i quali circola l'acqua. I tubi vengono riscaldati dai gas di combustione per generare vapore.

Cottura in forno rotativo

Il forno rotativo è un tubo rivestito di mattoni refrattari (largo 3-5 metri e lungo 30-60 metri) che ruota circa 3-5 volte al minuto, e la materia prima scorre attraverso zone progressivamente più calde del forno verso la fiamma. La farina grezza viene riscaldata fino a 1450 °C durante la rotazione. Viene quindi raffreddata con aria fredda per formare il clinker di cemento. L'aria calda del raffreddatore viene rimandata al preriscaldatore per risparmiare combustibile ed energia. Il cemento o la calce dipendono dal processo di fabbricazione e dalle temperature coinvolte.

Fase 3: Macinazione finale del clinker

Mulino a sfere

Il clinker viene a sua volta macinato molto finemente in un mulino a sfere insieme ad altri additivi (ceneri di centrali termiche, scorie di altoforno o gesso) per ottenere diverse qualità di cemento. Il cemento viene quindi immagazzinato prima della consegna.

Importanza dell'analisi dei gas per la qualità dell'aria

L'analisi dei gas garantisce la qualità dell'aria all'interno degli stabilimenti cementiferi. Le centrali termiche e i forni rotativi utilizzati nella produzione del cemento emettono gas serra, in particolare CO2, che contribuiscono al cambiamento climatico. Grazie all'analisi dei gas è possibile misurare queste emissioni e mettere in atto strategie per ridurle. Ad esempio, i cementi a basse emissioni di carbonio sono prodotti utilizzando materiali alternativi e processi di produzione più efficienti, che consentono di ridurre le emissioni di CO2. Questo approccio è essenziale per soddisfare gli standard ambientali e promuovere una produzione di cemento più sostenibile.