Post on 01-Oct-2018
Fecha: Del 04 al 06 - SETIEMBRE - 2017
Expositor: Ing. Waldo Mariscal Espinoza
UNACEM S.A.A. - PERÚ
1. REQUERIMIENTOS DE PROCESOS
2. LOS CEMENTOS ECOLOGICOS
3. EL SISTEMA DE MOLIENDA
4. OPTIMIZACION DE EQUIPOS PRINCIPALES
5. HISTORIAL DE PRUEBAS FISICAS
6. CONCLUSIONES
INDICE
Sistema de Molienda de Cemento con
Mejoras
Tecnológicas
Capacidad de Producir
Cementos Adicionados
Mínima Emisión de
polvo al ambiente
Alta Capacidad de Producción de Cemento
Bajo consumo de Energía Eléctrica
Alta calidad del Cemento
producido
Capacidad de Producir Cemento
Portland Tipo I
1. REQUERIMIENTOS DE PROCESOS.
2. LOS CEMENTOS ECOLOGICOS.
Hemos llamado cementos ecológicos a aquellos cementos adicionados, que requieren una
menor cantidad de clinker posible, sin afectar la calidad exigida por las normas.
En los cementos ecológicos o cementos adicionados se busca reemplazar una parte del
Clinker por materiales volcánicos como la puzolana, escoria de alto horno o caliza con el
objetivo de reducir la cantidad clinker utilizado por tonelada de cemento producido.
CLINKER 55%
SISTEMA DE
MOLIENDA
CEMENTO PUZOLANICO
TIPO IP
(según NTP 334.090 o
ASTM C-595)
YESO5%
PUZOLANA Máximo 40%
2.1 La puzolana y la escoria de alto horno.
La Puzolana es un recurso natural de origen volcánico constituido principalmente de compuestos silicosos ó
sílico-aluminosos. Químicamente está constituido por compuestos SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, K2O y Na2O.
Mineralógicamente contienen vidrio o sílice amorfa, feldespatos y algo de cuarzo. Posee lo que llamamos
actividad puzolánica, es decir reacciona con el Ca(OH)2 liberado de la hidratación del cemento, formando
compuestos hidráulicos.
La Escoria se obtiene en el proceso Siderúrgico del Hierro de un alto horno, la escoria flota sobre el hierro
fundido, y se extrae a 1,500 °C, cada 2 horas por la piquera correspondiente, tiene la propiedad de emplear como
fertilizante y en la fabricación de cemento. Químicamente está constituido por compuestos CaO, SiO2, MgO,
Al2O3 , S, FeO, MnO y K2O. Dependiendo del tipo de enfriamiento se obtiene varios tipos de escoria cristalizada,
granulada, paletizada y expandida. El 95% de su composición lo conforman 4 óxidos (oxido de calcio, oxido de
sílice, oxido de aluminio y oxido de hierro) y sus propiedades cementicias derivan de estos oxidos.
Tipo de Cemento TM CO2/TM ClinkerTM Clínker/TM
CementoTM CO2/TM Cemento
Portland I, II y V 0.795 0.95 0.755
Puzolánico* 0.795 0.55 0.437
2.2 Reducción de emisiones de CO2
La producción de clinker en los hornos cementeros, genera emisiones de CO2 por dos
mecanismos o fuentes:
• Por descarbonatación de las calizas
CaCO3 + calor CaO + CO2
• Por quema de combustibles, principalmente carbón
C + O2 CO2 + calorEl valor promedio de emisión de CO2 por producir clinker, es: 0.795 TM CO2 / TM de Clinker.
A partir de este dato podemos determinar la cantidad de CO2 que pueden emitirse al ambiente
por tipo de cemento producido:
Tabla 1 - Comparación de emisión de CO2 entre Cemento Portland y Cemento Puzolánico
Fuente: UNACEM S.A.A. – Planta Condorcocha
* Según NTP 334.090 se permite hasta un 40% de adición de puzolana.
Tipo de
Cemento
Cantidad
(Kg)
Cantidad
Clínker (Kg)
Energía
Calorífica
(Kcal)
Gases
Combustión
(Kg CO2)
% de
Emisión CO2
(∆) %
Reducción
CO2
Cemento
Portland1,000 950 760,000 755 100 ---
Cemento
Puzolánico1,000 550 440,000 437 57.89 42.08
Al reemplazar 40% de Clínker por 40% de puzolana o escoria se logra los siguientes
beneficios ambientales:
• Reducción del consumo de combustible y energía calorífica.
• Menor cantidad de emisión de gases, (CO2, SO2, NOx, y CO) .
• Menor consumo de caliza extraída de las canteras.
Es decir, la sustitución de 40% de clínker por puzolana natural o escoria en los Cementos
Adicionados, origina una disminución de aproximadamente 42,08% en las emisiones de
CO2 , lo cual contribuye a la reducción de gases de efecto invernadero (GEI) y a la
reducción de emisión de partículas, evitando así impactar a la calidad del aire en la zona.
Tabla 2 - Comparación calórica y de emisión de CO2 entre Cemento Portland y Cemento Puzolánico
Fuente: UNACEM S.A.A. – Planta Condorcocha
3. EL SISTEMA DE MOLIENDA N° 8.
La prensa de rodillos está diseñada para fragmentar
el Clinker. La fragmentación tiene lugar entre dos
cilindros que giran en sentido opuesto bajo una
presión muy alta. Como en este tipo de molienda el
mecanismo de fragmentación está claramente
determinado – pura fragmentación por presión en
un lecho formado por el propio material – se
producen menos efectos secundarios, entonces
este sistema de molienda permite ahorros
importantes en el consumo de energía.
A continuación se muestran las principales
características técnicas de la prensa de rodillos:
3.1 PRENSA DE RODILLOS.
Especificaciones del Equipo Roller Press
Tipo Molienda Rodillos por Alta Presión
Material Clinker
Max. Alimentación 300 MT/h
Diámetro del Rodillo 1,150 mm
Ancho del Rodillo 1,000 mm
Velocidad del rodillo 12.46 rpm Aprox.
Velocidad del Motor 741 – 1,180 rpm Aprox.
Potencia del Motor 2 x 390 kW
Tabla 3 - Principales características técnicas de la prensa de rodillos
Fuente: UNACEM S.A.A. – Planta Condorcocha (2013)
MONTAJE DE LA PRENSA DE RODILLOS
El separador dinámico, está diseñado para clasificar el material en
finos y gruesos. La circulación del aire es producido por un
ventilador, quien genera una corriente de aire que arrastra el
material fino por dentro del separador y los ciclones.
El material a clasificar es aportado por la parte superior del
separador al plato dispensador, el cual distribuye el material en la
cámara de separación. El equipo clasifica en el rotor los materiales
finos y gruesos utilizando el efecto de las fuerzas de inercia.
Luego en los ciclones, se captura el material grueso y se descarga
a la tolva colectora para gruesos. A través de la tolva de salida de
gruesos, el material es aportado de nuevo al proceso de molienda.
3.2 SEPARADOR - SEPOL.
Especificaciones del Equipo High Efficiency Separator
Tipo SEPOL ESV 380/4 C
Material Producto de Molino de Bolas
Alimentación 650 MT/h
Diámetro del Rotor Separador 3,800 mm
Velocidad Circunferencial del Rotor 30 m/s
Flujo de Aire del Ventilador 485,640 m3/h
Ciclones de Alta Eficiencia 4 de 3,550 mm de diámetro
Motor para SEPOL Separador495 kW, 278-1,666 rpm , 60 Hz, con velocidad variable
y Accionamiento AC
Motor para sistema de recirculación
de aceite1.8 kW, 1,200 rpm, 60 Hz.
Válvulas pendulares1 Válvula pendular doble y 4 válvulas pendulares
simples
Tabla 4 - Principales características
técnicas del Separador Sepol
Fuente: UNACEM S.A.A. – Planta
Condorcocha (2013)
4. AVANCE DE OBRAMONTAJE DEL SEPARADOR - SEPOL
Los molinos de bolas son tubos o cilindros de acero,
rotatorios, en donde se realiza el desmenuzamiento del
material por el movimiento de los cuerpos moledores. Por el
giro del molino, los cuerpos moledores en su trayectoria de
desplazamiento experimentan las fuerzas centrifugas.
La molienda es por choque y rozamiento entre los
cuerpos moledores y las paredes blindadas del molino. La
eficiencia del molino se logra controlando los siguientes
parámetros:
Velocidad de rotación correspondiente al diámetro del
molino.
Cantidad y tipo de cuerpos moledores.
Tamaño del recinto de molienda.
Molturabilidad del material.
Especificaciones del Equipo Molino de Bolas N°8
Tipo Molino de Bolas
Material Clínker, yeso y puzolana
Capacidad 125 t/h de cemento puzolánico tipo IP
Dimensiones del tubo 15’-0” x 49’-0” (Ø4.57x14.93m)
Cámaras 2
Velocidad de giro 15,7 rpm
Bolas de la cámara I 90 Ø
Bolas de la cámara II 30 Ø
Sistema de lubricación Por recirculación
Tabla 5 - Principales características
técnicas del Molino 8
Fuente: UNACEM S.A.A. – Planta
Condorcocha (2013)
3.3 MOLINO DE BOLAS.
MONTAJE DEL MOLINO DE BOLAS
4. OPTIMIZACION DE EQUIPOS PRINCIPALES
4.1 OPTIMIZACION DE LA PRENSA DE RODILLOS
Controles: Granulometría del material de alimentación y del material
de salida, separación entre rodillos (gap), flujo másico fragmentado,
velocidad de rotación y movimiento lateral y desalineación del rodillo
movil y la presión hidráulica de trabajo y la presión de los
amortiguadores del sistema hidráulico.
CURVA DE TROMP – SEPARADOR IDEALOPTIMIZACION DEL SEPARADOR
El rendimiento de un separador es determinado por los
cuatro parámetros:
1. Tamaño de corte, d50 (tamaño al cual la separación
del producto tiene el 50%).
2. Imperfección (I = (d75 -d25)/2d y forma (X=d25/d75).
3. Clasificación global por corto circuito (ó by pass).
4. Máximo by pass.
Carga Circulante (CC) : Representa el promedio de
veces que el material pasa por el molino y se puede
calcular determinado el flujo de alimentación / flujo de
finos.
El limite de separación , d50, (Cut size /Tamaño de
corte), se define como aquél tamaño de las
partículas que se distribuyen en cantidades
iguales entre la fracción fina y la gruesa, es decir
el correspondiente a una selectividad del 50 %
CURVA DE TROMP – SEPARADOR REAL
TAMAÑO DE CORTE – SEPARADOR IDEAL
Granulometría Separador Molino 8Ensayo: 07/11/2015
% Retenido sobre el tamiz (oversize)
Tamiz (Micras) SALIDA RETORNO ENTRADA
212 0.00 7.50 4.10
90 0.20 2.92 15.50
45 5.81 74.09 44.60
38 9.00 76.30 46.70
S.E. Blaine (cm2/g) 3886 944 2366
Laboratorio Condorcocha
UNACEM S.A.A.
ENTRADA
SALIDA
RETORNO4.2 OPTIMIZACION DEL SEPARADOR
SALIDA
ENTRADA
RETORNOOPTIMIZACION DEL SEPARADOR
Granulometría Separador Molino 8Ensayo: 12/11/2015 (Cemento IP)
% Retenido sobre el tamiz (oversize)
Tamiz (Micras) SALIDA RETORNO ENTRADA
212 0.00 4.65 3.07
90 0.11 20.40 12.15
45 1.59 55.06 32.56
38 2.90 67.33 43.76
S.E. Blaine (cm2/g) 4758 979 2131
Laboratorio Condorcocha
UNACEM S.A.A.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
1,00 10,00 100,00 1000,00
Eficiencia del Separador
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
55,00
60,00
65,00
70,00
75,00
80,00
85,00
90,00
95,00
100,00
1,00 10,00 100,00 1000,00
%
Sieve size Tromp
CURVA DE TROMPOPTIMIZACION DEL SEPARADOR
Delta 8.69
Kappa 0.50
Cut size 39.08
ENTRADA
RETORNO
SALIDA
DATOS PARA LA CURVA TROMP CEMENTO IP 23/07/2017
CURVA TROMP – CEMENTO IP23/07/2017
Tromp CF: 1.68
Tromp η: 91.57
Tamaño de corte:
D50 = 36.25 μm
CF = Carga Re circulante
n = Eficiencia de Separación
By Pass (S):
S = 1.52%
Imperfección (I)
i = (D75 - D25) / 2xD50
D25 = 29.00 μm
D75 = 44.64 μm
I = 0.216
4.3 OPTIMIZACION DEL MOLINO DE BOLAS
GRADO DE LLENADO: Es el porcentaje del volumen útil por los cuerpos
moledores. Es distinto en cada cámara de molienda, normalmente varia
de 28% hasta 35%. En esta aplicación se utiliza 29% grado de llenado.
VELOCIDAD CRITICA: Corresponde a la
rotación en la cual una partícula de masa M es
centrifugado sin deslizar sobre el revestimiento.
Peso (Mxg)=Fuerza Centrifuga (Mxw2xR)
En nuestra aplicación utilizamos el 75% de la
velocidad critica.
75%
29%
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
% R
ete
nid
o A
cu
mu
lad
o
DISTANCIA (m)
Distribución Granulométrica Interior Molino de Cemento 8
38 micras 45 micras 63 micras 75 micras 90 micras 150 micras 212 micras
300 mm 600 mm 3 mm 5mm 9 mm Blaine
2da. Cámara
Fecha: 19 de Octubre de 20151° CRASH STOP
4.3 OPTIMIZACION DEL MOLINO DE BOLAS
Los resultados mostraron que la 1ra. cámara del molino aún se encontraba con sobrecarga y la 2da. cámaracontenía demasiadas partículas gruesas, por lo que se decide incrementar la abertura de las válvulas de
control de flujo del diafragma de 50% a 80%.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
% R
ete
nid
o A
cu
mu
lad
o
DISTANCIA (m)
Distribución Granulométrica Interior Molino de Cemento 8
38 micras 45 micras 63 micras 75 micras 90 micras 150 micras 212 micras
300 micras 600 micras 3 mm 5 mm 9 mm Blaine
2da. Cámara
Fecha: 27 de Octubre de 20152° CRASH STOPOPTIMIZACION DEL MOLINO DE BOLAS
En base a los resultados se decidió adicionar 7% de bolas al molino.• 1ra. Cámara, para una superficie especifica de 12.6 m2/t (50mm/3t, 60mm/3t).• 2da. Cámara, para una superficie especifica de 34.32 m2/t (17mm/4t, 20mm/7t y 25 mm/4t).
0
500
1000
1500
2000
2500
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Bla
ine (
cm
2/g
)
% R
ete
nid
o A
cu
mu
lad
o
DISTANCIA (m)
Distribución Granulométrica Interior Molino de Cemento 8
38 micras 45 micras 63 micras 75 micras 90 micras 150 micras 150 micras
300 micras 600 micras 3 mm 5mm 9 mm Blaine
2da. Cámara
Fecha: 31 de Octubre de 20153° CRASH STOPOPTIMIZACION DEL MOLINO DE BOLAS
De acuerdo a estos resultados, nuevamente se adiciona 7% de carga de bolas al molino, según detalle adjunto:1ra. Cámara, para una superficie especifica de 12.38 m2/t. (80mm/3t y 70mm/4t)2da. Cámara, para una superficie especifica de 33.80 m2/t (30mm/1t, 25mm/4t, 20mm/5t y 17mm /4t)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
% R
ete
nid
o A
cu
mu
lad
o
DISTANCIA (m)
Distribución Granulométrica Interior Molino de Cemento 8
38 micras 45 micras 63 micras 75 micras 90 micras 150 micras 150 micras
300 micras 600 micras 3 mm 5mm 9 mm Blaine
2da. Cámara
Fecha: 08 de Noviembre de 20154° CRASH STOP3. OPTIMIZACION DEL MOLINO DE BOLAS
Carga de Bolas del Molino 8 al 08.11.20151ra. Cámara: 95% de la carga de Diseño, Blaine de salida 2,000 cm2/gr.2da. Cámara: 93 % de la carga de Diseño, Blaine de salida 3,000 cm2/gr.
PROGRAMACION AUTOMATICA – P&D
5. HISTORIAL DE PRUEBAS FISICAS – RETENIDO EN MALLA DE 45 MICRAS
5. HISTORIAL DE PRUEBAS FISICAS – SUPERFICIE ESPECIFICA (BLAINE)
HISTORIAL DE CAPACIDAD DE PRODUCCION – RATIO PROMEDIO
6. CONCLUSIONES :
1. UNACEM S.A.A. – Planta Condorcocha, ante el incremento de la demanda de cemento, ha
orientado su crecimiento en el sector de Cementos Adicionados, considerando los beneficios
energéticos y medioambientales de este producto.
2. La meta es incrementar la sustitución de clinker por puzolana natural o escoria de alto horno para
la elaboración de cementos adicionados; de esta manera dependiendo de la cantidad de puzolana
o escoria empleada, se estaría consiguiendo reducir entre un 20% a 42% las emisiones de CO2 al
medio ambiente.
3. Al sustituir parte del Clinker por puzolana natural o escoria de alto horno, en la elaboración de
Cementos Adicionados; se disminuye la cantidad de clinker utilizado, pero también se disminuye
la cantidad a utilizar de otras materias primas tales como el carbón (petróleo/gas) y la caliza de las
canteras.
4. En el sistema de molienda planteado, la prensa de rodillos, el separador dinámico y el molino de
bolas son los equipos más importantes para la producción de los cementos adicionados y la
optimización de estos equipos durante la puesta en marcha, es de vital importancia para lograr la
capacidad de diseño y la calidad del producto.
5. El sistema de molienda presentado, tiene un comportamiento bastante estable ya que durante dos
años de operación ha mantenido prácticamente constante su capacidad de producción de
cemento conservando alta calidad del producto verificadas en las pruebas físicas realizadas
durante todo el proceso productivo.