Manufacturación del Cemento
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República Bolivariana de Venezuela.
Centro Educativo Integral y Capacitación Profesional
Cementación de pozos
Manufacturación
del Cemento
Integrantes:
Hernández José.
Molina Adela.
Quiñones Albis..
Quiñones Liseth.
Instructora:
Escalona Sigrid,
Proceso de Manufactura del Cemento Portland
Selección de materiales:
• Se pulveriza la materia prima hasta obtener un tamaño de polvo fino (<200
m)μ
• La materia prima en polvo se almacena por separado antes de iniciar el
proceso d mezcla dosificada.
Proceso Seco:
Los minerales son pulverizados y Mezclados en seco. La materia prima es
homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En
este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya
que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales,
los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas
temperaturas.
Diagrama para el proceso seco
• Sistema utilizado en los inicios de la fabricación del cemento. “Portland”.
• Menos preciso que el sistema húmedo.
• Hoy en día con el desarrollo de sistema de control sofisticados se ha retomado
este sistema de mezcla por ser más económico.
Proceso Húmedo:
Se agrega agua luego de mezclar Y pulverizar los minerales. La mezcla de
materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en
donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500° centígrados.
Diagrama para el proceso Húmedo
• Mayor precisión en la mezcla pero mayor consumo de energía
Proceso de Calcinación
Es la parte medular del proceso, donde se emplean grandes hornos rotatorios
en cuyo interior a 1,400 °C la harina cruda se transforma en clinker, que son pequeños
módulos gris obscuro de 3 a 4 cm.
Zona Rango de temperatura Reacción
I Hasta 200 Evaporización
II 200 hasta 800 Precalentamiento
III 800 hasta 1100 Descarbonización
IV 1100 hasta 1300 Reacción exotérmica
V 1300 hasta 1500 Sinterización
VI 1300 hasta 10000 Enfriamiento
Explicación del proceso de calcinación:
La calcinación es la parte medular del proceso, donde se emplea garandes hornos
rotatorios a temperatura de 1400 °C donde la harina cruda se transforma en Cliker
que son pequeños módulos gris oscuro de 3 a 4 cm. La temperatura de calcinacion es
a 1450 °C.
En el diagrama de calcinación tenemos 6 zonas con rangos de temperatura y
reacciones las cuales son:
En la zona 1 a 200°C se tiene la reacción de evaporización:
El secado implica la evaporación de la humedad de la materia prima a una
temperatura de 110° C.
En la zona II a T de 200° - 800° se tiene Precalentamiento:
Donde se tiene deshidratación a t mayores de 450°C y significa la perdida del agua
químicamente unida a compuestos tales como arcilla y agregados.
En la Zona III desde 800°C hasta 1200°C se tiene la Descarbonización:
A partir de los 900° C la caliza se descompone en cal viva (CaO) y dióxido de carbono
(CO2). Esta cal está lista para reaccionar y debe ser tratada rápidamente a la zona de
clinkerización.
Zona IV desde T 1100°C hasta 1300°C se tiene la reacción isotérmica donde:
Los óxidos de fierro comienzan a reaccionar con la cal y la alúmina, para formar
ferroaluminato tetracálcico líquido a la temperatura de 1300°C, a la que se disuelven
los minerales, incrementando la reacción entre ellos.
Zona V T desde 1300°C a 1500°C y luego a 1300°C la reacción es sinterizacion:
que es el tratamiento térmico de un polvo a t inferior a la fusión de la mezcla para
aumentar la resistencia mecánica. A los 1338° C los materiales disueltos en el
ferroaluminato tetracálcico (C4AF) reaccionan, formando todo el silicato dicálcico
(C2S).
El aluminato tricálcico (C3A) se termina de formar a los 1400° C. La cal que se
encuentra en exceso reacciona con parte del silicato dicálcico (C2S) para formar
silicato tricálcico (C3S).
El precalentador aumenta la capacidad de la Unidad, ahorra energía y para el cuidado
del medio ambiente, reduce la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera.
La temperatura de calcinación es de 1450° C. Ese calor se debe mantener constante en
la zona de calcinación del horno para que se lleven a cabo la reacciones químicas.
Zona IV T desde 1300°C a 1000° y es la reacción de enfriamiento donde va
disminuyendo la temperatura.
El polvo calcinado y convertido en clínker pasa al enfriador, donde llega con una
temperatura aproximada de 1000° C. En el enfriador, por medio de aire a presión se
logra bajar la temperatura del clínker hasta los 40° C.
Parte del aire que se calienta al contacto con el clínker se aprovecha para incrementar
la eficiencia de los precalentadores, el que tiene baja temperatura se va a la atmósfera
a través de un colector de residuos que disminuye la emisión de polvo a la atmósfera.
Molienda de cemento:
El clinker es molido a través de bolas de acero de diferentes tamaños a su paso por
las dos cámaras del molino, agregando el yeso para alargar el tiempo de fraguado del
cemento.
Las partículas varían entre 1 y 150 m dependiendo del tipo de cemento.μ
Vista lateral molino Clinker
Procesos de fabricación del clinker.
Una vez que el crudo ya está homogenizado los métodos comerciales que se
usan en la fabricación del clinker de cemento portland son los tres siguientes:
• Proceso por vía húmeda
• Proceso por vía seca
• Proceso por vía semi húmeda
• Proceso semi seca
La vía húmeda permitirá un manejo y una homogenización más fácil de las materias
primas, sin embargo es posible preparar una mezcla homogénea de las materias
primas usando la vía seca.
La fabricación del cemento portland se da en varias fases, comenzando desde
las materias primas como lo es la caliza y la arcilla, luego la preparación de la mezcla
de la materia prima, cocción del horno rotativo, producción del clinker, molienda del
clinker, añadido de yeso, escorias y cenizas volantes, molienda del cemento y
finalmente embalaje y expedición
En las etapas de fabricación del cemento las homogenizaciones y dosificaciones
de la materia prima son muy importantes, por lo cual se hace necesario realizar
constantes análisis químicos que permitan dosificar con mayor exactitud.
En el método de fabricación por vía húmeda se requiere agua, para
dispersar y suspender en ella las partículas de cada materia prima separadamente. La
dispersión se hace en grandes tanques con sistemas de paletas para el agitado. Luego
del bombeo se conduce cada sustancia para realizar la mezcla, dosificando la cantidad
de cada una de ellas al entrar al tanque, la lechada ahí preparada con contenido de
agua entre 35 a 50% se conduce por bombeo al horno de longitud cercana a 150
metros El empleo de un método u otro depende de la composición de la materia prima
en estado natural y las condiciones climáticas de la zona.
En el método por vía semi seca se realizan las etapas de dosificación y
homogenización con partículas muy finas y secas empleando corrientes de aire para la
movilización y mezcla, luego e agrega agua hasta un 12%. La dosificación en este
método es aplicado con aire a presión en las partículas secas (la humedad no es mayor
al 1%.
Después de la homogenización, la mezcla pasa a un horno rotatorio con una
ligera inclinación para entrar a un sistema de calentamiento a una temperatura de
entre 1400 a 1500 ·C requerida para alcanzar la fusión de la mezcla que provoca la
formación del clinker el cual debe ser enfriado rápidamente por medio de aire
produciendo el descenso de temperatura hasta los 70 ·C. Este aire es aprovechado
dentro del mismo horno para la fase inicial del secado y calentamiento de la mezcla.
El proceso de fabricación del cemento continúa con la molienda del clinker
agregando durante esta el yeso hidratado para retardar el fraguado del cemento,
actualmente se le adicionan al cemento otras sustancias que pueden ser caliza, escoria
o puzolanas con el fin de mejorar ciertas características de plasticidad o para generar
un retardo de tiempo para llegar a la resistencia final
El proceso de fabricación del cemento es estricto para obtener un buen
producto por lo tanto es necesario ejercer un control permanente para obtener un
producto de buena calidad.
Esquema de los procesos de fabricación del Clinker.
Etapas de la preparación de las materias primas.
Una vez extraído la materia prima que pose distintas características químicas y
mineralógicas deben sufrir un proceso de preparación antes de ser sometido al
proceso de cocción en el horno. y la finalidad es convertirla en polvo de composición
homogénea y características extremadamente precisas.
A continuación se tiene la etapas en la preparación del crudo.
El objetivo de la preparación del crudo es proporcionar las diferentes materias
primas de que se dispone, con el fin de obtener una composición química del clinker
que se corresponda con la calidad deseada.
También hay que tomar en cuenta que la presencia de determinadas cantidades de
CaO, SiO2, Al2O3 y Fe2O3 en el crudo representa una condición necesaria para la
obtención de cemento de calidad, pero no es una condición suficiente
Hay que obtener durante el curso del proceso de cocción una adecuada combinación
de los diferentes óxidos y eso es a traves de :
La temperatura de clinkerización, de una cierta cantidad de fase liquida, lo que
favorece considerablemente la combinación.
Y la finura del crudo ya que si el Si el grado de combinación es insuficiente, lo que
ocurre es que la proporción del silicato tricálcico disminuye en beneficio del dicálcico
y sobre todo que aumenta la proporción de un compuesto.