Lujitemuovijätteen kierrätys

Transkriptio

1 Lujitemuovijätteen kierrätys Lujitemuovijätteen materiaalin ja energian hyödyntäminen sementtiuunissa (LUMI)

2 2

3 3 Sisällys 1 Johdanto Lujitemuovijätteen lajitteluohje Kierrätyspolttoaineeseen soveltuva jäte Jätteet, joiden toimittamisesta sovittava erikseen REF- kierrätyspolttoaineen valmistukseen soveltumaton jäte: Keräys ja kuljetus Käsittely REF- kierrätyspolttoaine Sementtiteollisuuden vaatimukset REF- polttoaineelle REF- kierrätyspolttoaineen valmistus Lujitemuovin määrä polttoaineessa Hyödyntäminen Sementin valmistus Sementit Polttoaineet Lujitemuovista valmistettu kierrätyspolttoaine sementtitehtaalla Toimitusketju Liite: Lajitteluohje... 17

4 4 1 Johdanto Tämä kierrätyskäsikirja perustuu niihin johtopäätöksiin, joihin on tultu kahden Lujitemuovijätteen materiaalin ja energian kierrätys sementtiuunissa - hankkeen (LUMI) tulosten pohjalta. Hankkeet toteutettiin ajalla Hankkeen olivat Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) osarahoittamia. Tässä käsikirjassa on kuvattu ne vaatimukset ja suositukset lujitemuoviteollisuuden lujitemuovijätteelle ja sen käsittelylle käytettäessä sementtiuunin raaka- ja kierrätyspolttoaineena korkealaatuisen sementin valmistuksessa. Käsikirjan suositukset eivät välttämättä ole riittäviä käytettyjen lujitemuovituotteiden kierrätykseen, joka on keräyksen ja materiaalin esikäsittelyn osalta vaativampaa. Lumi- hankkeet haluavat kiittää hankkeeseen osallistuneita yrityksiä avusta, ohjauksesta sekä koe- erien keräyksen mahdollistamisesta. 2 Lujitemuovijätteen lajitteluohje Vaatimusten mukaisen REF - polttoaineen valmistamisessa on jätemateriaalien syntypaikkalajittelu avainasemassa. Raaka - ainepohjalla on vaikutusta polttoaineen lämpösisältöön sekä valmistettavan sementin laatuominaisuuksiin. Lujitemuovijäte on parhaimmillaan puhdasta lujitemuovituoteteollisuuden jätettä: leikettä, profiileja, susikappaleita ym. Lisäksi tarjolla on hartsikakkuja, ruiskunpuhdistushartseja ja lasilujitteita. Näiden toimittamisesta ja esikäsittelystä on sovittava REF- polttoaineen valmistajan kanssa erikseen. Hartseja nestemuodossa ei toistaiseksi voida vastaanottaa. 2.1 Kierrätyspolttoaineeseen soveltuva jäte Kierrätyspolttoaineen valmistukseen vastaanotetaan pääasiassa laminoitua lujitemuovijätettä. Jäte voi sisältää puuta.

5 5 Kuva 1 Esimerkki hyvästä REF- kierrätyspolttoaineen raaka-aineesta: puhdasta lujitemuovileikettä. Jäte voi sisältää puuta. 2.2 Jätteet, joiden toimittamisesta sovittava erikseen Seuraavien jätteiden toimittamisesta on sovittava erikseen REF: n valmistajan kanssa. lasikuitumatto kovetettu hartsi

6 6 Kuva 2 Puhdas lasikuitu on hankalaa murskata ja käsitellä. Lisäksi sillä ei ole polttoarvoa. Jos olet toimittamassa tällaista materiaalia sisältäviä eriä, niin sovi niiden toimittamisesta REF:n valmistajasi kanssa erikseen. Kuva 3 Kovetetun hartsin käsittely REF- laitoksella saattaa olla haastavaa. Jos haluat toimittaa kovetettua hartsia, niin sovi siitä erikseen REF: n valmistajan kanssa

7 7 2.3 REF- kierrätyspolttoaineen valmistukseen soveltumaton jäte: Osa lujitemuovitehtaan tuotantojätteistä saattaa olla sellaisia, etteivät ne sovellu kierrätyspolttoaineen valmistukseen. Tällaisia jätefraktioita ovat: PVC ydinmateriaalit (Divinycell, FIRET) metallit ja metalleja sisältävät materiaalit epäorgaaniset aineet: kivet, tiilet erillinen puu-, paperi-, pahvi maali-, lakka- liima- yms. ongelmajätteet. letkut työkengät työkäsineet työvälineet kaatopaikkajätteeksi luokiteltava jäte Kuva 4 Ydin- ja kennorakenteet sekä liimat ja maalit eivät sovellu REF- polttoaineen valmistukseen

8 8 Kuva 5 Letkut eivät kuulu REF- kierrätyspolttoaineen valmistukseen Kuva 6 Metalliesineet kuten maali-, hartsi- ja muut apuaine astiat vaikeuttavat REF: n valmistusta ja heikentävät REF: n laatua.

9 Kuva 7 Ei työkäsineitä eikä työjalkineita lujitemuovijätteen astiaan. 9

10 10 Kuva 8 Suuret ja paksut kappaleet saattavat olla haastavia prosessoida. Varmista REF: n valmistajalta vastaanotettavan materiaalin maksimimitat ja paksuudet 3 Keräys ja kuljetus Lujitemuovijätteen tuottaja kerää ohjeen mukaista jätettä lujitemuovijätteelle tarkoitettuihin astioihin. Astioihin kannattaa laittaa merkinnät sallituista ja ei- sallituista jakeista. Jätteen keräyksessä. Varastoinnissa tulee noudattaa puhtautta ja välttää materiaalien sekoittumista keskenään. Jäte tulee säilyttää kuivissa tiloissa mielellään sisällä tai umpikontissa. Esimurskauksella tai jätepuristimin voidaan toimitettavien kuormien tonnimääriä kasvattaa, mikä alentaa kuljetuskustannuksia ja vähentää ympäristökuormia. Kuljetusta varten jätemateriaali voidaan esimurskata jätteen tuottajan toimesta. Esimurskaus edellyttää sopimusta REF- valmistajan kanssa. Lujitemuovijäte toimitetaan REF- kierrätyspolttoaineen valmistajalle jätehuoltoyhtiön tai jätteen tuottajan toimesta. Kuljetuksen aikana varotaan materiaalin kostumista. Kuormat peitetään ja toimitetaan käsittelylaitoksella suoraan halliin. Samoin käsittelyn jälkeen valmis REF- kierrätyspolttoaine toimitetaan peitettyinä kuormina tai umpikontissa sementtitehtaalle suoraan REF- bunkkeriin. Muoviteollisuusyhdistys ry pitää internet- sivuillaan listaa lujitemuovijakeita vastaanottavista REFpolttoaineen valmistajista.

11 11 4 Käsittely 4.1 REF- kierrätyspolttoaine Jätepolttoaineiden valmistuksessa jäte murskataan haluttuun palakokoon. Lisäksi jätteestä poistetaan metalleja, jotta nämä eivät aiheuta haittaa polttoprosessin syöttö- ja tuhkanpoistolaitteissa. Laitosmaisessa jätepolttoaineen valmistuksessa jätteestä voidaan eri yksikköoperaatioilla erottaa biohajoavaa ainesta, pienikokoista mineraaliainesta, magneettisia metalleja, painavaa palamatonta ainesta ja ei-magneettisia metalleja. Lujitemuovijätteestä saadaan REF- laitoksessa noin 80 % jätepolttoaineen lujitemuovikomponenttia ja noin 20 % jää jatkokäsittelyä vaativiksi rejekteiksi. Jätepolttoaineiden energiahyödyntämisessä polttoaineen mekaaninen valmistus ja rejektien käsittely muodostavat merkittävän kustannuksen. Sementtiuuniin tarkoitetun REF-kierrätyspolttoaineen valmistuksessa pyritään parempilaatuisten REF I ja REF II- polttoaineiden valmistukseen Sementtiteollisuuden vaatimukset REF- polttoaineelle Sementtiteollisuus asettaa REF- kierrätyspolttoaineelleen REF- standardin vaatimusten lisäksi myös omia erityisvaatimuksia. Korkea liekin lämpötila Polttoaineen liekin tuottaman adiabaattisen lämpötilan on oltava 2200 o C, jotta saavutettaisiin sementtipetiin lämpötilaksi n o C. Lasi Lasi on ei- toivottu materiaali. Lasi muodostaa alkaleja, joita ei uuniin haluta. Alkalien aiheuttamat kasvannaiset tukkivat paikkoja. Puhdas lujitemuoviteollisuuden lasijäte on siten sementinvalmistusprosessin kannalta haitallista. Lämpöarvo Vanhan standardin mukaisesti toimitetut polttoaineet ovat olleet REF 1 ja REF 2. Uusi standardi luokittelee polttoaineet mm. tehollisen lämpöarvon mukaan. Vaatimus sementtiuunin polttoaineen lämpöarvolle on 22 MJ/kg. Palakoko Palakoko riippuu siitä, miten polttoaine syötetään sementtiuuniin. Käyttötapa on sementtitehdaskohtainen. Pääpolttimoa käytettäessä on palakoko pieni (korkeintaan 5 mm). Tämä palakoko on haasteellinen. Markkinoilla olevilla murskaimilla materiaalin murskaaminen näin pieneksi eikä kuitenkaan pölyksi on vaikeaa. Kun polttoaine syötetään kalsinaattorin kautta, niin palakokovaatimus on 50 mm. Kalsinaattorisyötössä polttoaineeksi ei kuitenkaan sovellu lujitemuovituotteiden valmistuksessa syntyvä hiontapöly. Muita vaatimuksia

12 12 Korvauspolttoaine ei saa sisältää PVC- muoveja, sillä ne tuovat uuniin klorideja (alkali). Kaikki materiaali toimitetaan kovetettuna. Tavanomaisen REF:n paino on kg/m 3. Polttoaine saisi olla raskaampaakin. 4.2 REF- kierrätyspolttoaineen valmistus REF- kierrätyspolttoaineen valmistus lujitemuovijätteestä tapahtuu REF- kierrätyspolttoaineen valmistuslaitoksella. Toistaiseksi vastaanotetaan pääasiassa vain lujitemuoviteollisuuden tuottamaa puhdasta jätettä. Vastaanotettava jäte otetaan punnituksen jälkeen suoraan varastohalliin. Näin estetään materiaalin kostuminen. Vastaanotettavien kappaleiden koolle ja paksuuksille saattaa olla vastaanottajakohtaisia vaatimuksia. Nämä kannattaa selvittää ennen materiaalin toimittamista. Valmistusprosessin vaiheita ovat: Esimurskaus Pyörrevirtamagneetti Tuuliseula Loppumurskaus Esimurskaus voi olla suoritettu jo jätteen syntypaikalla. Murskauksessa syntyvä palakoko riippuu murskaimen rostin reikäkoosta. Vaadittavan palakoon saavuttaminen saattaa kuitenkin edellyttää erän murskausta useampaan kertaan.

13 13 Kuva 9 Esimerkki REF- polttoaineen murskausprosessista. 4.3 Lujitemuovin määrä polttoaineessa REF-kierrätys polttoaineen valmistuksessa lujitemuovin käyttöä rajoittaa kolme tekijää: 1) Vaadittava lämpöarvo 2) Cl- pitoisuus 3) Muodostuvan tuhkan määrä Lujitemuovista valmistettavan REF- kierrätyspolttoaineen lämpöarvo riippuu lujitemuovin lasipitoisuudesta. Riittävän lämpöarvon saavuttamiseksi lujitemuovi on seostettava korkeamman lämpöarvo sisältävään materiaaliin, esim. muovimurskeeseen. Sekoitus voidaan tehdä murskauksen yhteydessä tai sekoittamalla valmiit murskeet murskauksen jälkeen. Muovia voidaan käyttää myös polttoaineen Cl- pitoisuuden säätelyyn sekoittamalla CL- vapaata REFkierrätyspolttoainetta lujitemuovimurskeen joukkoon. Esimerkiksi joissakin lasilujitteissa esiintyy korkeita Cl- pitoisuuksia, joita on syytä rajoittaa valmiissa REF: ssä. Lujitemuovin poltossa syntyvä tuhka liukenee sementin valmistuksen yhteydessä klinkkeriin ja heikentää valmistettavan sementin laatua.

14 14 Näiden kolmen syyn johdosta lujitemuovilla ei saavuteta vaadittua 22 MJ/kg lämpöarvotasoa. Korvaavien polttoaineiden käytön johdosta sementinvalmistaja voi periä lujitemuovipohjaisen REFkierrätyspolttoaineen vastaanoton johdosta energiakorvausta. 5 Hyödyntäminen Lujitemuovisisältöistä kierrätyspolttoainetta voidaan käyttää sementtiuunin polttoaineena. Palakoosta ja sementinvalmistuslaitteistosta riippuen polttoaine syötetään joko pääpolttimon kautta tai esilämmityksessä kalsinaattorin kautta. 5.1 Sementin valmistus Sementit Sementti on harmaata hienojakoista jauhetta, joka valmistetaan kiertouuneissa poltetusta klinkkeristä. Klinkkerin pääraaka- aine on kalkkikivi. Oheisessa kuvassa on esitetty sementin valmistusprosessin päävaiheet. Kuva 10 Sementin valmistusprosessi Polttoaineet Sementtiklinkkeri valmistetaan kuivauuneissa, joiden pääasialliset polttoaineet ovat olleet hiili ja petrokoksi. Näiden rinnalle on viime aikoina tullut kierrätyspolttoaineita kuten lihaluujauho ja autonrengasmurske. Tarjousvaiheessa ja vastaanottotarkastuksissa seurattavia ominaisuuksia: Lämpöarvo

15 15 Tuhka Haihtuva Kloridit Kokonaiskosteus Rikkipitoisuus Partikkelikoko Vieraat aineet Hajut Lujitemuovista valmistettu kierrätyspolttoaine sementtitehtaalla Lujitemuovista valmistettu kierrätyspolttoaine toimitetaan sementtitehtaalle autokuljetuksina peitettynä tai umpikonteissa. Vastaanoton ja hyväksynnän jälkeen toimitettu polttoaine siirretään suoraan sille varattuun REF- bunkkeriin. Näin vältetään polttoaineen kostuminen. Vastaanotossa hyväksytyn lujitemuovipohjaisen polttoaineen vastaanottomaksu riippuu mm. seuraavista tekijöistä: Paljonko sisältää kiviainesta Miten energiasisältövaatimus, 22 MJ/kg, täyttyy Toimitusehdosta Tarjonnasta markkinoilla. 6 Toimitusketju Lujitemuovipohjainen kierrätyspolttoaine tehdään tässä vaiheessa vain lujitemuovituottajien uusista, puhtaista jätemateriaaleista. Tuotantolaitoksella on tähän tarkoitukseen varatut jäteastiat tai kontit. Syntypaikkalajittelu on tuotettavan REF: n laadun kannalta avainasemassa. Kierrätyspolttoaineen valmistukseen käytettävän jätepolttoaineen talteenottoon on annettu tämän käsikirjan liitteenä ohje, johon on kirjattu tarkoitukseen sallitut ja kielletyt jakeet. Ohje suositellaan kiinnitettäväksi jäteastioihin. Jäteastioiden käyttäjien suositellaan perehtyvän ohjeeseen ja sopivan laitokselle ohjeen perusteella tarkoituksenmukaiset toimintatavat. Sementtiuunin polttoaineena käytettävä lujitemuovipitoinen kierrätyspolttoaine valmistetaan aina REFpolttoainetta valmistavalla laitoksella. Lujitemuovin tuottaja tai tämän jätehuoltoyhtiö toimittaa kerätyn jätteen toimitusketjuun kuuluvalle hyväksytylle REF- kierrätyspolttoaineen valmistajalle. Kuljetusten minimoimiseksi materiaali voidaan esimurskata. REF- kierrätyspolttoaineen valmistaja on yritys, jolla on voimassaoleva ympäristölupa sekä toimitussopimus sementtitehtaan kanssa. Polttoaineen valmistuksessa käytetään sementinvalmistajan kanssa sovittua reseptiä ja laadunhallintaohjeita. Kierrätykseen lujitemuovia vastaanottavat REF- polttoaineen valmistajat tullaan ilmoittamaan Muoviteollisuusyhdistys ry: n internetsivuilla ( Sementin valmistaja valmistaa sementtiä. Sementtiuunissa voidaan käyttää lujitemuovijätettä sisältävää kierrätyspolttoainetta, joka syötetään tällä hetkellä ns. esilämmityskalsinaattoriin. Käyttö sementtiuunin

16 pääpolttimon polttoaineena edellyttää vielä REF: n valmistuksen kehittämistä pienemmän kappalekoon saavuttamiseksi. 16

17 17 7 Liite: Lajitteluohje LUJITEMUOVIN LAJITTELUOHJE Keräykseen kelpaava jäte - laminoidut jätepalat (sis. puuta) Jätteet, joiden toimittamisesta sovittava erikseen - lasikuitumatto - kovetettu hartsi Keräykseen kelpaamaton jäte - PVC - ydinmateriaalit (Divinycell, FIRET, ym.) - metallit ja metalleja sisältävät materiaalit - epäorgaaniset aineet, kivet, tiilet ym. - erillinen puu, paperi, pahvi - maali-, lakka- liima- ym. ongelmajätteet - letkut - työkengät - työkäsineet - työvälineet - kaatopaikkajätteeksi luokiteltava jäte