Origen
Las cenizas volantes se definen, según la norma española UNE–EN 450-1:2006+A1:2013, como “un polvo fino con partículas principalmente esféricas, cristalinas, originadas por la combustión del carbón pulverizado, con o sin materiales de cocombustión, que tiene propiedades puzolánicas y que está compuesto fundamentalmente de SiO2 y Al2O3; el contenido de SiO2 reactivo, tal y como se define y describe en la Norma EN 197-1, es de, al menos, el 25% en masa.
Previamente a su combustión, el carbón se pulveriza mediante molinos. Posteriormente, con o sin combustibles secundarios, se inyecta dentro del horno mediante una corriente de aire caliente a alta velocidad, y, estando en suspensión, se quema a una temperatura de 1.500±200 ºC, que está por encima del punto de fusión de la mayoría de los minerales presentes. Durante este proceso las partículas inorgánicas no sufren una combustión completa, y se producen partículas de ceniza. Las reacciones que se originan dependen no solamente de la temperatura en el hogar, sino también del tipo de carbón, de la finura de molido y de la permanencia en la zona caliente del hogar.
La producción de energía eléctrica a partir de centrales termoeléctricas que emplean carbón (antracita pulverizada u otros carbones bituminosos) como combustible, origina fundamentalmente dos tipos de residuos: las cenizas volantes y las cenizas de hogar o escorias, cuya principal diferencia es el tamaño de las partículas. Las partículas más finas (cenizas volantes) se obtienen por precipitación mecánica o electrostática del polvo en suspensión comprendido en los gases procedentes de la combustión, mientras que las más gruesas, cenizas de hogar o escorias, caen al fondo por gravedad, se suelen extraer por arrastre con agua hasta los silos de almacenamiento provisional. El porcentaje de uno y otro residuo depende de la configuración de la central térmica, del tipo de caldera empleado y de las condiciones del proceso de combustión. Las cenizas volantes constituyen típicamente el 80% del total de la ceniza, correspondiendo el 20% restante a cenizas de hogar o de fondo. El total en peso de las cenizas volantes producidas en centrales térmicas es aproximadamente del 30% de la masa de carbón consumida.
Los distintos tipos de carbón y quemadores que se emplean en estos procesos dan lugar a diferentes calidades de ceniza volante, algunas de las cuales, debido especialmente a sus propiedades puzolánicas, han demostrado ser útiles en la fabricación de hormigón. También influyen en otras propiedades del hormigón fresco y endurecido, particularmente en la demanda de agua (positiva o negativamente), el tiempo de fraguado (incrementándolo) y la resistencia a edades tempranas (mayor reducción relativa que a edades tempranas).
También pueden ser utilizadas las cenizas volantes obtenidas de la combustión de carbones subbituminosos, bajo criterios nacionales, siempre que el contenido total de CaO sea menor del 10% en peso y que satisfaga las demás especificaciones de la norma UNE–EN 450-1:2006+A1:2013.
La combustión del carbón en lecho fluido, se efectúa en un lecho compuesto por partículas de este combustible, sus cenizas y un absorbente alcalino, generalmente caliza. El aspecto más positivo de esta tecnología es que se consigue una considerable disminución del impacto medioambiental, ya que da lugar a una fuerte reducción de las emisiones de SO2, de NOx y de CO2. Existen dos tipos de calderas de lecho fluido, por un lado la combustión en lecho fluido atmosférico, en las que se consiguen retenciones del azufre del combustible en las cenizas del lecho. Con esta tecnología se logran niveles de reducción de emisiones de SO2 de entre un 60% y un 95% en comparación con una central de carbón convencional, así como disminuciones apreciables en las de NOx y CO2. Por otro lado las de lecho fluido a presión, supone una elevada retención de azufre en las cenizas, por encima del 90%, puede conseguir niveles de eficiencia térmica superiores al 40% y reducciones, asimismo, sustanciales en las emisiones de los gases citados(1).
La tecnología de Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC), posee altos niveles de eficiencia en comparación con el resto de tecnologías comerciales de generación de electricidad a partir de carbón, siendo la emisión de SO2, de NOx, de CO2 y de partículas también inferior al resto de tecnologías convencionales. En España existe una planta GICC en Puertollano, las cenizas volantes generadas por esta planta posee gran finura y excelentes características de aglomeración, no variando sus propiedades con el tiempo(2).