Localización Plantas Cementeras Argos Colombia

Incremento de adiciones en el cemento tipo I de uso general con aditivos mejoradores de resistencias en

Cementos Argos Regional Colombia.

César Trujillo GarzónSeptiembre 8-11 de 2014

Contenido1. Objetivos del proyecto2. Que hacer para incrementar la adición en el cemento3. Sustentación uso aditivos mejoradores de resistencias.4. Principio de funcionamiento del aditivo5. Metodología para selección del aditivo6. Implementación del proyecto de aditivos7. Comportamiento de las adición en el cemento tipo I de uso general 2010 a 20148. Comportamiento del factor :ton Clinker /ton. Cemento 2010 a 20149. Comportamiento del factor: ton.CO2/ton. Cemento 2010 a 201410. Sustitución de clinker por el proyecto de aditivos11. Ahorros generados por el proyecto de aditivos12. Comentarios

1.Objetivos del Proyecto

Objetivo general del proyecto

�Incrementar el % de adiciones en el cemento tipo I de uso general.

Objetivos específicos:

� Reducir el factor clinker/cemento� Reducir emisiones de Kg.CO2/ton. material cementante� Generar ahorros económicos por la sustitución de clinker en el

cemento tipo I de uso general.

.

2. Qué hacer para incrementar la adición en el cemento?

Entre algunas de las alternativas para incrementar el % de adición en el cemento se pueden mencionar:

� Utilizar aditivos mejoradores de resistencias en el cemento� Mejorar las curvas de distribución granulométrica del cemento para incrementar su

cinética de hidratación.� Reducción de la variabilidad de la calidad del clinker (C3S,C2S,C3A,C4AF,Cal libre)� Mejorar la reactividad del clinker(Quemabilidad del crudo, combustión en el horno,

enfriamiento del clinker, reducción tamaño de Alita )� Dinamizar el control del proceso de molienda de cemento.

3.Sustentación del uso de aditivos mejoradores de resistencias

�Mejoran la curva granulométrica del cemento, al reducir el contenido de partículas excesivamente finas ,que se traduce en una reducción de la relación agua cemento contribuyendo así al incremento de las resistencias.

�Debido a su variada composición química (aminas(primarias, secundarias y terciarias),glicoles,tiocianatos, nitratos de calcio, cloruros de calcio,cloruros de sodio,glicoles,sulfatos s reacciones de hidratación de las fases del clinker, favoreciendo el incremento de las resistencias. El incremento de resistencias permite elevar los porcentajes de adición en el cemento sustituyendo parte del clinker ,siempre y cuando no se incumplan las normas de calidad del cemento establecidas.

�La Disminución de la finura de molienda permite incrementar la producción de cemento.

3.Sustentación del uso de aditivos mejoradores de resistencias

Continuación Beneficios de utilizar Aditivos mejoradores de calidad

� Algunos de los cementos aditivados con mejoradores de calidad cuando son utilizados en la producción de concretos permiten mejorar su plasticidad , reduciendo la relación agua cemento, contribuyendo a ahorrar superplatificantes y a ahorros económicos.

� El poder sustituir clinker en el cemento en las plantas que están altamente demandadas en el consumo de este, es equivalente a incrementar su producción de clinker.

� La sustitución de clinker por adiciones genera una ventaja económica que hace posible el pago del aditivo, inclusive en casos que se supera el costo directo del cemento.

� Resuelve los problemas de manejabilidad del cemento como; fluidez en silos de almacenamiento, empacadoras,bombeabildad a diferentes puntos de almacenamiento o transporte.

4. Principio funcionamiento del aditivo

Los aditivos mejoradores de calidad tienen como principales propiedades mejorar la eficiencia de molienda, fluidez y reducir el pack set, Aumento de las resistencias iniciales y finales (28 días), Posibilidad de añadir un mayor nivel de SCM y reducir el factor de clinker/cemento , manteniendo al mismo tiempo el rendimiento del molino de cemento, modificar los tiempos de fraguado.El efecto de acción del aditivo son muchos pero todos son modificadores de la cinética de hidratación, los principales son: Los agentes complejantes que disminuyen las barreras de hierro hidratado que impiden la formación de C-S-HLos que tienen sinergias con las calizas, donde estos pueden acelerar la conversión de la etringita para monosulfoaluminato y también aumentar la formación de las fases hemicarboaluminatos y monocarboaluminatos que aumentan la resistencia final.Hay también los aceleradores y retardadores que afectan los tiempos de fraguado.Y también los agentes químicos que pueden ayudar la disolución de los silico aluminatos que están presentes en las escorias y cenizas (fly ash), permitiendo que rata de hidratación se eleve y las resistencias se logren más rápidamente.Lo que cambia de la teoría a la práctica es la optimización y combinación adecuada con las diferentes tipos de clinker y diferentes materias primas para la mejor estabilidad, aplicación y desempeño.

ESE y CBA son tecnologías de aditivosSCM son adiciones minerales (Supplementary Ciment Materias)C-S-H son silicatos de calcio hidratados

4. Principio funcionamiento del aditivo

ARF / ARIF-Fe

ARF / ARIF-Fe

4. Principio funcionamiento del aditivo

ARF / ARIF-Fe

4. Principio funcionamiento del aditivo

ARF

5. Metodología para diseño de aditivos mejoradores de calidad

� Caracterización físico-química y mineralógica del cemento y los materiales con que es producido.

� Estudio condiciones de operación del molino de cemento

� Recolección de muestras de cemento sin aditivo y materiales constitutivos del cemento en la planta objeto del estudio.

� Realización de cementos de laboratorio por parte del proveedor de aditivos simulando sus características de producción real.

� Formulación de aditivos teniendo en cuenta las características físico-químicas y mineralógicas del cemento utilizando como herramienta el diseño de experimentos para determinar la cantidad de ensayos y formulación de aditivos.

� Ensayos de laboratorio con los diferentes cementos aditivados.

� Selección de aditivos para prueba industrial� Validación de aditivos seleccionados con el

cliente.� Validación de los ensayos del proveedor de

aditivos en los laboratorios de las plantas de Argos con el aditivo o aditivos seleccionados.

� Elaboración conjunta de protocolo de pruebas industriales.

� Realización pruebas industriales.� Homologación del aditivo e implementación

de su uso.

Estrategia

Reducción factor CK/Cem

Meta de adición

Entrega de materiales e información al proveedor

Selección de aditivos a evaluar a escala industrial

Validación en laboratorio Planta

Prueba industrial corta 1-3 días

Prueba industrial larga de validación 1 mes

Implementación en planta

Optimización del aditivo

Pruebas de durabilidad en cemento y concreto

Estudio Fisicoquímico de los materiales en los lab.

del proveedor

Diseño del aditivo: Matriz con MP, Fletes, materiales

restringidos, dosis, compatibilidad con aditivos

del concreto

Pruebas de aditivos

diseñados con cemento

laboratorio o cemento sin

aditivo (Entregado por

la planta)

Selección de aditivos a

evaluar a escala industrial

5. Metodología para diseño de aditivos mejoradores de calidad

6. Implementación proyecto de aditivos mejoradores de calidad

� Planta Ríoclaro : Agosto de 2010 ,molino 2,3 y 4

� Planta Toluviejo :Agosto de 2010 ,molinos 2 y 3

� Planta Cairo: Septiembre de 2010,molinos 6 y 7

� Planta Yumbo: Junio de 2010 ,molinos 6,8 y 9.

� Planta Cartagena : Enero 2011 , molinos 4 y 5

� Planta Sogamoso: Enero 2012 ,molinos 1 y 2

7.Comportamiento de las adición en cemento uso general

Es mejor

8.Comportamiento del factor Clinker / Cemento

Es mejor

9.Comportamiento del factor: ton.CO2/ton. Cemento

Es mejor

10. Disponibilidad de clinker por el proyecto de aditivos

Es mejor

11. Ahorros generados por el proyecto de aditivos

Es mejor

12.Comentarios

10.1 Los buenos resultados obtenidos en este proyecto se deben a los siguientes factores:

� Compromiso de la alta dirección de la compañía � Nombramiento de un responsable del proyecto� Selección del proveedor de aditivos con infraestructura de investigación, conocimiento del

proceso productivo del cemento y su química como alto nivel de soporte técnico, tanto en la etapa de selección del aditivo y el seguimiento al desempeño de este una vez implementado en las plantas.

� Permanente comunicación entre el responsable del proyecto y el proveedor de aditivos para hacer los ajustes o reformulaciones del aditivo de acuerdo a los cambios de materias primas del proceso.

� Automatización básica para una correcta aplicación del aditivo teniendo en cuenta los cambios del rendimiento de los molinos de cemento.

� En lo posible ajustar la calidad del clinker y demás materiales para facilitar el trabajo del aditivo.

� Un buen control de la operación del molino de cemento.

12.Comentarios

Continuación de comentarios

� Un buen control de la operación del molino de cemento.� Seguimiento frecuente de la calidad del cemento y sus materiales constitutivos que permita

evaluar el trabajo del aditivo.� 10.2 Todas las premisas del proyecto se han cumplido ampliamente comparándose contra el

año de inicio del (2010) así: � Incremento global de las adiciones en el cemento en 41,2%� Reducción del factor/clinker cemento 1 en 19,7%� Reducción del factor de emisión ton. CO2 /ton. Cemento en 34,3%� Incremento de la disponibilidad de clinker en 2,63 veces� Ahorro promedio de US 2.0/ton. cemento. Hay que tener en cuenta que la participación en

el mercado del cemento de uso general se viene reduciendo año tras año. Se comenzó en el año 2014 con una participación del 70% y llega a niveles de 45% en el año 2014.