TECNOLOGA DE FABRICACIN DEL CEMENTO

Los mtodos comerciales que se usan en la fabricacin del clinker de cemento Portland, una vez que el crudo ya esta homogeneizado, son, principalmente, los tres siguientes:

1.- Proceso por va hmeda.

2.- Proceso por va seca.

3.- Proceso por va semi - hmeda

4.- Proceso por va semi - seca.

Desde un punto de vista histrico, el proceso de fabricacin del clinker ha pasado por el cambio de la va hmeda a la seca.

1.- PROCESO POR VA HMEDA

La va hmeda permita un manejo y una homogeneizacin ms fcil de las materias primas, especialmente en los casos en que estn hmedas o son pegajosas o cuando exhiban grandes fluctuaciones en su composicin qumica.

En el proceso por va hmeda se prepara una papilla aadiendo agua a las materias primas finamente molidas, que luego se bombea a un horno rotatorio de gran longitud (L/D = 30), en el cual tiene lugar todo el piroprocesamiento.

ESQUEMA DE FABRICACIN DE CLINKER POR VA HMEDA.

2.- PROCESO POR VA SECA

En el proceso por va seca se prepara una mezcla en seco de las materias primas finamente molidas, que se homogeneiza en silos mediante aireacin y que a continuacin se alimenta a un horno rotatorio de menor longitud que en el caso de la va hmeda. (L/D = 15).

Del proceso por va seca, ha sido colocar un precalcinador en la base de la torre del intercambiador de calor en el cual se quema parte del combustible (50 - 65 % del total) usando como comburente aire del enfriador. Esto permite que el crudo entre en el horno rotatorio con un grado de calcinacin superior al 90 %

ESQUEMA DE FABRICACIN DE CLINKER POR VA SECA.

ESQUEMA DE FABRICACIN DE CLINKER POR VA SECA CON SISTEMA DE PRECALCINACIN.

3.- PROCESO POR VA SEMI - HUMEDA

En el proceso por va semi hmeda, que tambin se puede denominar proceso LEPOL, a las materias primas en forma de papilla se les elimina agua mediante filtros prensa, alcanzndose una humedad del 16 21 %.

A continuacin las tortas que salen de los filtros pueden procesarse en mquinas extrusoras para formar pelets que se alimentan a una parrilla con tres cmaras o bien, dichas tortas, se envan a un depsito intermedio antes de ser alimentadas a trituradoras secadoras que producen un crudo seco que se alimenta a un torre intercambiadora de calor con o sin sistema de precalcinacin.

ESQUEMA DE FABRICACIN DE CLINKER POR VA SEMI HMEDA.

4.- PROCESO POR VA SEMI - SECA

En el proceso por va semi-seca o proceso LEPOL el crudo se noduliza en un plato granulador. Los ndulos formados tienen un contenido en agua del 10 - 12 % y un dimetro de aproximadamente 15 mm. y se alimentan a una parrilla donde se secan, precalientan y se calcinan parcialmente.

Los gases calientes del horno primero pasan a travs de la capa de ndulos secos en la cmara caliente, a continuacin se desempolvan en unos ciclones, para a continuacin pasar a travs de la capa de ndulos hmedos en la cmara de secado de la parrilla.

ESQUEMA DE FABRICACIN DE CLINKER POR VA SEMI SECA.

El proceso por va hmeda fue ampliamente utilizado en otros tiempos, pero debido al gran aumento de los precios de los combustibles ha sido sustituido por el de va seca.

Sin embargo, en zonas o pases donde las materias primas tienen un alto contenido en humedad (CRETA) el proceso por va hmeda ha sobrevivido, al menos en lo que se refiere a la preparacin de las materias primas.

Un resumen de las caractersticas de operacin de cada uno de los cuatro procesos de fabricacin del clinker pueden verse a continuacin en la tabla 1.1. Asimismo, en la tabla 1.2 se da una presentacin esquemtica de dichos procesos.

TABLA 1.1.- CARACTERSTICAS DE OPERACIN DE LOS CUATRO PROCESOS DE FABRICACIN DEL CLINKER

TABLA 1.2.- PRESENTACIN ESQUEMTICA DE LOS PROCESOS DE FABRICACIN DEL CLINKER

ETAPAS DE LA PREPARACIN DE LAS MATERIAS PRIMAS.

Despus de su extraccin de las explotaciones mineras las materias primas, que son de caractersticas qumicas y mineralgicas diferentes y recibidas algunas de ellas en trozos de gran tamao, deben de sufrir un proceso de preparacin antes de ser sometidas al proceso de coccin en el horno.

La finalidad del proceso de preparacin de las materias primas es convertirlas en un polvo (crudo o harina de cemento) de composicin homognea y de caractersticas extremadamente precisas, adecuado para ser sometido al proceso de coccin.

Dicho proceso esta relacionado, bsicamente, con la seleccin de los mtodos de ingeniera ms eficientes para la trituracin, secado, molienda, mezclado y transporte de slidos entre las distintas etapas.

Las etapas y operaciones ms importantes en la preparacin del crudo para la fabricacin de CLINKER pueden verse en el siguiente cuadro.

ETAPAS EN LA PREPARACIN DEL CRUDO.

CONSUMO DE ENERGA ELCTRICA EN LA FABRICACIN DEL CLINKER

CONSUMO DE ENERGA TRMICA Y ELCTRICA EN LA FABRICACIN DEL CLINKER.

OBJETIVOS DE LA PREPARACIN DEL CRUDO.

La calidad del clinker, no slo esta ligada al contenido de los xidos esenciales, sino que tambin depende del contenido de los elementos minoritarios (MgO, Na2O, K2O, etc.), cuya presencia en el cemento en ciertas proporciones puede tener consecuencias considerables en sus propiedades. En la siguiente tabla se da la composicin qumica de tres crudos con un mdulo de silicatos pequeo, medio y grande.

Tambin se da el contenido de los elementos minoritarios ms comunes. La presencia de determinadas cantidades de CaO, SiO2, Al2O3 y Fe2O3 en el crudo representa una CONDICIN NECESARIA para la obtencin de cemento de calidad, pero no es una CONDICIN SUFICIENTE.

Esto depende esencialmente de:

1.- La aparicin, a la temperatura de clinkerizacin, de una cierta cantidad de fase liquida, lo que favorece considerablemente la combinacin. Depende de la proporcin de los elementos fundentes (Al2O3 y Fe2O3 ) e igualmente de ciertos elementos minoritarios (MgO, Na2O, K2O).

2.- La finura del crudo.

ANLISIS QUMICO DE TRES CRUDOS.

Si el grado de combinacin es insuficiente, lo que ocurre es que la proporcin del silicato Tri clcico disminuye en beneficio del diclcico y sobre todo que aumenta la proporcin de un compuesto, que siempre esta presente en el clinker y que es la cal libre o no combinada.

El papel de la finura es importante en el grado de combinacin.

La finura se caracteriza, en general, de manera suficiente determinando el residuo sobre el tamiz de 100 micras. En la siguiente tabla se dan ejemplos de crudos de finura elevada, media y gruesa.

ANLISIS GRANULOMTRICO DE TRES CRUDOS DE DIFERENTE FINURA.