Proceso de elaboracion del cemento



Proceso de elaboracion del cemento.

El proceso consiste en tomar las rocas calcáreas y las arcillas en proporciones adecuadas y molerlas intensivamente, de manera que el compuesto de la caliza (CaO) se vincule íntima y homogéneamente con los compuestos de la arcilla (SiO2, A1203 y Fe2O3).

El producto resultante denominado polvo crudo ingresa al horno y egresa como clinker.

El proceso se completa con la molienda conjunta del clinker y yeso, obteniendo el cemento portland. Trituración primaria: Los bloques de rocas calcáreas y las arcillas provenientes de las canteras, ingresan a la trituradora primaria quedando reducidas a tamaños inferiores a los 10 cm.

Trituración secundaria: Ingresa el material proveniente de la trituradora primaria y sale con tamaños máximos inferiores a 2,5 cm


Molienda: El material resultante de la trituradora secundaria ingresa a un molino, resultando un producto impalpable, denominado polvo crudo.

Homogeneización: Con el fin de alcanzar la unión íntima de los compuestos, se somete al polvo crudo a un mezclado intensivo, por medio de ciclones de aire.

Calcinación: El polvo crudo ingresa al horno, elevándose la temperatura hasta alcanzar los 1450 ºC, en donde se produce una fusión incipiente del producto resultante, denominado clinker.

Molienda: Finalmente, el clínker conjuntamente con el yeso se muele hasta obtener el Cemento Portland Se utilizan dos métodos de manufactura: los procesos mojado y seco.

En ambos procesos se prefiere el circuito cerrado pulverizado en preparación de los materiales crudos que el circuito abierto de pulverizado porque en el primero las partículas pequeñas o finos son colados y los gruesos del material son regresados; mientras que en el segundo, el material crudo es molido continuamente lo que significa que en lo más fino se consigue el valor deseado.

El proceso mojado fue desplazado por un tiempo por el proceso en seco, pero actualmente empieza a se adaptado por nuevas plantas debido al control más exacto y el mezclado de los materiales crudos con sus proporciones.

El material sólidos después de un secado abrumador, es reducido a un estado fino de división en un tubo mojado o molino de pelota y pasa por un slurry o lechada a través de un clasificador de balón o colador.

El slurry es bombeado a tanques correctivos donde unas aspas hacen una mezclan homogénea y permite los ajustes finales en la composición. FIG. 1 Proceso Mojado con molinos en circuito cerrado.

Este slurry es filtrado en un filtro rotatorio continuo y alimentado al horno. El proceso en seco se aplica especialmente a los cementos de roca natural y para la mezcla de roca con cal y esquisto o pizarra.

En este proceso los materiales son bruscamente molidos en molinos con mandíbulas seguido de molinos rotatorios; después son secados, reducidos de tamaño y aún más molidos en un molino de tubo.

Este material secado, es decir, en polvo, se alimenta directamente a los hornos rotatorios donde toman lugar las reacciones químicas. El calor es provisto por aceite quemado, gas natural, carbón pulverizado usando aire precalentado del enfriamiento del clinker.

Los hornos del proceso en seco pueden ser de 150 ft y en el proceso mojado los hornos son de 300 a 500 ft, con esto vemos que no son hornos muy comunes.

El diámetro interno usualmente es de 8 a 15 ft y tienen una rotación de ½ a 2 rpm dependiendo del tamaño; están un poco inclinados para que los materiales alimentados en la parte superior viajen lentamente a la parte baja tomando de 2 a 3 hr.

Complementos para un completo estudio sobre el cemento

Operaciones unitarias, procesos unitarios.

Esencialmente las operaciones unitarias preparan los materiales crudos en las proporciones necesarias y el estado físico propio de la finura y contacto íntimo tal que las reacciones químicas (procesos unitarios) pueden tomar parte en la temperatura de calcinación en el horno para formar, por doble descomposición o neutralización, los siguientes componentes:

Fórmula Nombre Abreviatura.

  • 2CaO.SiO2 Silicato dicálcico C2S
  • 3CaO.SiO2 Silicato tricálcico C3S
  • 3CaO.Al2O2 Aluminato tricálcico C3A
  • 4CaO.Al2O3.Fe2O3 Alumnioferrito tetracálcico C4AF
  • MgO En estado libre.
  • K2O y Na2O formando pequeños montículos de varios componentes con CaO, Al2O3, SiO2 y SO3

También toman lugar otras reacciones, tal como deshidratación y descarbonización o calcinación de la piedra de cal, ambos siendo endotérmicos con valores de 380 y 665 BTU/lb respectivamente. La formación del clinker es exotérmica con un valor probable de 200 BTU/lb de clinker. Sin embargo, la consumación del carbón indica 3000 o 4000BTU/lb de clinker. Este calor es despedido del horno en las reacciones siguientes:

  • Temperatura Reacción Intercambio de calor.
  • 100o C Evaporación de agua libre Endotérmica.
  • 500oC y más Evolución de agua combinada Endotérmica. con la arcilla.
  • 900oC y más Evolución del dióxido de carbono Endotérmica del carbonato de calcio.
  • 900oC – 1200oC Reacción principal entre la Exotérmica cal y la arcilla.
  • 1250oC – 1280oC Principio de formación del Endotérmica líquido.
  • 1280oC y más Formación de más líquidos Probablemente y componentes endotérmica.

Se debe notar que más de las reacciones en el horno proceden en las fases sólidas y en el final ocurre la fusión incipiente. Todas estas reacciones con aprovechadas en la “quema de cemento”.

Para obtener una gran economía de calor, las operaciones unitarias se usan para remover parte del agua del slurry. Algunos procesos usan filtros de slurry y espesadores Dorr. Algunos otros adjuntos comunes para los hornos rotatorios son los separadores ciclónicos de polvos y precipitadores Cottrel.

Los calentadores de calor de desecho algunas veces se utilizan para conservar el calor y son, particularmente, salvadores o guardadores en el proceso en seco, donde los gases de desecho del horno son más calientes que los que provienen del horno en el proceso mojado que puede ser de 800oC.

Debido a que el revestimiento del horno tenía que resistir abrasiones severas y ataque químico a altas temperaturas en la zona del clinker y que el cambio del revestimiento refractario es difícil; comúnmente se usa ladrillo de superalúmina y ladrillo de supermagnesio; sin embargo si solo se utiliza cemento Pórtland, es satisfactorio.

El cemento obtenido tiene una composición del tipo:

  • 64% óxido de calcio
  • 21% óxido de silicio
  • 5,5% óxido de aluminio
  • 4,5% óxido de hierro
  • 2,4% óxido de magnesio
  • 1,6% sulfatos
  • 1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.

Cuando el cemento Portland es mezclado con agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas después y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica.

El endurecimiento inicial es producido por la reacción del agua, yeso y aluminato tricálcico, formando una estructura cristalina de calcio-aluminio-hidrato, estringita y monosulfato.

El sucesivo endurecimiento y el desarrollo de fuerzas internas de tensión derivan de la reacción más lenta del agua con el silicato tricálcico formando una estructura amorfa llamada calcio-silicato-hidrato.

En ambos casos, las estructuras que se forman envuelven y fijan los granos de los materiales presentes en la mezcla. Una última reacción produce el gel de silicio (SiO2). Las tres reacciones generan calor. Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.

La calidad del cemento Portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150. En el 2004, los principales productores mundiales de cemento de Portland fueron Lafarge en Francia, Holcim en Suiza y Cemex en México. Algunos productores de cemento fueron multados por comportamiento monopólico.

Para citar este articulo en formato APA: Revista ARQHYS. 2011, 07. Proceso de elaboracion del cemento. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido , de http://www.arqhys.com/proceso-de-elaboracion-del-cemento.html.