Ascolta i nostri esperti discutere di come dare priorità alla durabilità e all'isolamento nei refrattari riduca l'energia, quali materiali dovrebbero (e non dovrebbero) essere utilizzati per apportare ulteriori benefici sostenibili e come i mattoni incombusti possono ridurre le temperature mantenendo inalterate le proprietà.
Con:
- Adrian Garcia, Business Unit Manager, Industrial Solutions, Lubricants & Energy | IMCD
- Mats Dahmen, Global Business Development Manager, Industrial Solutions | IMCD
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Ridurre l'energia sembra essere la chiave per ridurre le emissioni nei settori ad alta intensità energetica. Quindi, cosa possono fare coloro che lavorano con i refrattari per dare priorità a questo? Continua a leggere per saperne di più.
Perché il tema della riduzione dell'energia è così importante adesso?
Oggi, la produzione industriale rappresenta una parte significativa delle emissioni di CO₂. Ad esempio, la produzione di cemento rappresenta il 7% delle emissioni e la produzione di acciaio rappresenta un altro 8%.
Le industrie ad alta intensità energetica saranno ora colpite piuttosto duramente da argomenti come la tassa sul carbonio e, negli ultimi anni, l'aumento dei costi energetici, quindi queste industrie devono trovare modi alternativi per ridurre sia i costi che le emissioni. Guardando in particolare ai refrattari che utilizzano più di 1800 gradi Celsius per funzionare, ci sono molte opportunità per cercare di ridurre il consumo di energia e c'è bisogno di un cambiamento per soddisfare un modo di lavorare più sostenibile
Quali sfide devono essere affrontate con i refrattari per ridurre le emissioni?
È interessante notare che il 90% dell'energia utilizzata nella produzione di acciaio e cemento proviene esclusivamente dai forni e tutti i forni utilizzati nella produzione di acciaio e cemento hanno piccole aree che soffrono di condizioni estreme a causa delle alte temperature, delle sostanze chimiche e delle infiltrazioni di liquidi. Queste condizioni costringono i produttori a interrompere la produzione e a rinnovare il rivestimento refrattario, con conseguente interruzione della produzione che richiede tempo e materiali e utilizza enormi quantità di energia una volta completate le riparazioni e la produzione viene riavviata. Quindi, stiamo esaminando due cose: durabilità e isolamento.
Quali sono i metodi efficaci per aumentare la durata e l'isolamento nei refrattari?
Per quanto riguarda la durabilità, l'obiettivo è migliorare le prestazioni del rivestimento refrattario per farlo durare più a lungo. Ciò si ottiene in tre modi:
- Sostituire i minerali con prodotti sintetici, ad esempio sostituendo l'allumina tabulare da materiali di origine minerale come bauxite, andalusite o persino MgO;
- Ridurre l'uso di mattoni basici di MgO e dolomite nella produzione di cemento e acciaio; OPPURE
- Aggiungere materiali e additivi non ossidi alle formulazioni.
Con l'isolamento, per anni, l'isolamento rifrattario non erano considerate una priorità, ma ora molti si stanno concentrando su questi materiali a causa del ruolo fondamentale che possono svolgere nel risparmio dei costi. Un approccio è lo sviluppo di studi termici personalizzati con materiali isolanti adeguati. In questo modo, possiamo offrire prodotti su misura basati su apparecchiature, processi e requisiti precisi del produttore finale. Abbiamo visto che ciò apporta un immenso valore in termini di riduzione energetica nei refrattari.
Un altro approccio che abbiamo visto è il passaggio dai tradizionali refrattari isolanti a soluzioni moderne, come i calcinabili ultraleggeri. Questo può ridurre l'energia e ridurre la dissipazione del calore dai forni. Ciò è particolarmente efficace nella riduzione dell'energia nelle acciaierie e nei cementifici.
Perché questo uso di questi materiali è importante e quali vantaggi possono apportare al processo di produzione?
La produzione refrattaria, specialmente con mattoni, è un processo ad alta energia che deve essere controllato o adattato per ridurre la quantità di energia richiesta. Per fare meno affidamento sui mattoni, l'industria si sta orientando verso l'uso di più materiali da colare monolitici che riducono il consumo di energia sia nei refrattari che nella produzione sul mercato finale. Poiché i mattoni devono essere cotti o temprati e i materiali da colare devono essere solo miscelati, i materiali da colata dimostrano di avere risultati impressionanti, tra cui la possibilità di:
- Risparmiare tempo con un'installazione più rapida
- Richiedere meno energia nelle installazioni e nella produzione
- Risparmio sui costi con meno personale in loco e minori requisiti energetici
- Avere capacità equivalenti e prestazioni migliori (rispetto al mattone)
In situazioni in cui la produzione di mattoni è ancora necessaria, dando priorità all'unificazione i mattoni bruciati possono ridurre la quantità di energia richiesta. I mattoni incombusti richiedono meno trattamenti termici e possono essere temprati anziché cotti, riducendo le temperature necessarie nel processo.
Inoltre, gli additivi stanno cambiando il gioco. L'uso di additivi:
- Sostiene il trasporto dei mattoni senza necessità di cottura, riducendo la tempra da >1200° C fino a 200/300° C;
- Aiuta a garantire le proprietà e la resistenza necessarie per il trasporto e l'installazione; e
- Sostiene la creazione di materiali meglio deformati che sono più facili da installare e utilizzare.
In definitiva, gli additivi consentono di ridurre in modo massiccio l'energia necessaria per produrre mattoni incombusti, senza dover scendere a compromessi in termini di densità, qualità o capacità.
Cosa bisogna considerare quando si passa a questi materiali?
Gli errori più comuni nell'uso di materiali monolitici risiedono nell'errore umano. Molto spesso si verificano due errori che sono dannosi per l'approccio:
- Il primo consiste nel mescolare l'acqua per aumentare le capacità di flusso. Spesso, l'acqua in eccesso viene aggiunta nella speranza di ottenere un flusso migliore durante l'installazione colabile in loco. Ma questo approccio non funziona. L'acqua è il nemico numero uno nei refrattari e aggiungerla potrebbe rovinare l'intero processo. L'uso di agenti fluidificanti e disperdenti come additivi è un'alternativa migliore.
- La seconda è l'uso degli additivi sbagliati per accelerare il processo di impostazione. Molti decidono di utilizzare additivi per aumentare la velocità di impostazione, ma non sono consapevoli del fatto che l'uso dell'additivo sbagliato potrebbe provocare effetti negativi, ad esempio un processo di impostazione troppo rapido o non farlo affatto. La soluzione è affidarsi a imballaggi additivi che si concentrino su formulazioni «chiuse» facili da lavorare per garantire le stesse prestazioni, indipendentemente dalle condizioni (umidità, temperatura ambiente, ecc.).
Per evitare problemi di prestazioni, è meglio utilizzare materiali facili da installare e considerare il quadro generale della formulazione sin dall'inizio.
IMCD Industrial Solutions | Sustainable Solutions Program
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