Flash calcinatie voor de productie van Belgische cementvervangers
Cement en beton vormen de ruggengraat van infrastructuur wereldwijd. De keerzijde is de klimaatimpact die deze producten met zich meebrengen. Een deel van de oplossing voor de klimaatuitdaging van cement ligt in het gebruik van cementvervangers.
Een veelbelovende en lokale bron van cementvervangers is kleihoudende baggerspecie. VITO bouwt een Flash-Calciner pilootinstallatie om deze en andere kleihoudende stromen om te zetten tot functionele cementvervangers. De cement- en betonindustrie zullen dankzij deze nieuwe infrastructuur kunnen experimenteren met deze nieuwe grondstoffen voor cement.
Het potentieel van kleirijke baggerspecie
Een grote beloftevolle stroom die overblijft, is de kleirijke fractie van baggerspecie die jaarlijks gestort wordt. De afgelopen jaren heeft VITO intensief onderzoek uitgevoerd in opdracht van de Vlaamse overheid om deze stroom te activeren tot een geschikte cementvervanger. Baggerspecie van de haven van Antwerpen wordt door de Afdeling Maritieme Toegang behandeld op de AMORAS-site.
Het zand wordt verwijderd en ter beschikking gesteld als bouwzand, terwijl de kleirijke fractie wordt geperst tot filterkoeken die worden opgeslagen op een aanpalende site. De filterkoeken hebben een vrij constante samenstelling, die uitermate geschikt is om door verhitting om te vormen tot een cementvervanger. Uit onderzoek blijkt dat flash-calcinatie, waarbij de filterkoeken gedroogd en verpulverd worden, en daarna kortstondig (~2 seconden) verhit worden tot 850°C, leidt tot een cementvervanger waarvan de reactiviteit vergelijkbaar is met die van de betere vliegas. De relatie tussen de fasetransformaties en reactiviteit wordt onderzocht in projecten zoals HEU ROTATE en CLEI.
Testen op mortelniveau tonen aan dat vervangingspercentages van 30 gew% op basis van CEM I resulteren in een relatieve sterkteontwikkeling van 90% t.o.v. het 100 gew% CEM I referentiemengsel na 28 dagen. Dit leent de mogelijkheid om 42.5-52.5 N cementen te ontwikkelen met een klinkergehalte van < 70 gew%.
In navolging van dit onderzoek biedt de Afdeling Maritieme Toegang geïnteresseerde partijen volledige inzage in de onderzoeksresultaten. In 2025 zal er een open oproep gelanceerd worden voor de afname en mogelijk de bouw van een eerste full-scale calcinatie-installatie in Vlaanderen voor de valorisatie van baggerspecie.
Unieke onderzoeksinfrastructuur voor industrie: de Flash-Calciner
VITO breidt ondertussen met de steun van EFRO zijn onderzoeksinfrastructuur uit met een flash-calciner. Deze open pilootinstallatie zal de cement- en betonindustrie de kans bieden om te experimenteren met verschillende gecalcineerde stromen. Houders van kleihoudende afvalstromen kunnen nagaan of hun stroom kan worden opgewaardeerd tot een cementvervanger. Het zal de onderzoekers ook toelaten het flash-calcinatieproces te optimaliseren en objectief te evalueren.
De installatie wordt uitgerust met een voorverwarming en calcinerloop van ruim 20 meter, gemaakt van refractair materiaal. Hierdoor kan een verblijftijd van 2 seconden worden gegarandeerd bij een constant temperatuursverloop, met een voedingsdebiet van 25 kg/h. De installatie wordt ook voorzien van een colourcontrol-systeem. Met deze optie kunnen we de temperatuur tijdens de koelfase bijsturen, waardoor we de kleur van het gecalcineerde materiaal kunnen aanpassen. Zonder deze optie zal de klei vaak rood kleuren; met behulp van de colourcontrol kunnen we de materialen ook een grijze kleur geven, die dichter bij die van cement ligt. Hiermee beschikt de pilootinstallatie over alle componenten die ook in een full-scale installatie aanwezig zijn, zodat materialen onder reële omstandigheden kunnen worden getest.
Daarnaast wordt de installatie uitgerust voor emissiemetingen, zodat we ook een inschatting kunnen maken van eventuele emissiecontrolemaatregelen die nodig zijn bij een full-scale installatie. Uiteraard is de installatie voorzien van een filtersysteem, zodat we ook tijdens kleinschalige tests geen negatieve impact op het milieu hebben.
De opdracht voor de bouw van de Flash-Calciner is in augustus gegund aan Equans en zijn onderaannemer FCT International. Momenteel worden de detailplannen uitgewerkt. In het voorjaar van 2025 begint de opbouw van de installatie op de site van Equans in Zwijndrecht. In het najaar van 2025 zal de installatie naar VITO in Mol worden gebracht en naast het nieuwe VITO Earth-gebouw worden opgebouwd. De opening van de installatie is gepland voor het voorjaar van 2026.
