Producción del cemento Portland
Elaboró: Francisco Ángel Amaya Villegas Química Ing. Civil
Referencias
Iniciar
Diagrama de flujo
¡IMPORTANTE!Haga click en la imagen para ver la descripción de cada paso
Inicio
Trituración
Extracción
Prehomogenización
Clinkerización
Enfriamiento del clinker
Molienda y Homogenización
Cocción
Fin
Molienda del clinker
Envasado
Extracción
La extracción de las materias primas se realiza normalmente en canteras (caliza, marga y arcilla) próximas a la planta de producción. Este proceso demanda de excavaciones, voladuras, perforación y acarreo.
En la tierra existe carbonato cálcico en forma de caliza, marga o creta. La sílice, el óxido de hierro y la alúmina se pueden encontrar en la arena, pizarra, arcilla, etc.
INicio
Trituración
Después de la extracción, se tritura por primera vez la materia prima, y luego se transporta a la planta de producción para continuar con su proceso hasta llegar al resultado final.
INicio
Prehomogenización
Una vez en la planta de producción, las materias primas son almacenadas en silos situados en un hangar preparado para este procedimiento, y posteriormente son dosificadas en proporciones diferentes previamente establecidas. Algunas son mezcladas con agua para formar pastas (Procesos Vía Húmeda).
INicio
Molienda y homogenización
Regularmente este proceso se lleva a cabo en un sistema de circuito cerrado, donde el producto más fino sigue su proceso, y el que aún se encuentra en granos gruesos regresa al molino para ser triturado hasta que alcance la granulometría necesaria para continuar el proceso.
Se le llama homogenización al proceso en el que se ajustan las materias que se meterán a cocción porteriormente, ya que, para lograr un buen resultado deben cumplir ciertas especificaciones. De este proceso y de su eficiencia depende una buena marcha del horno.
INicio
Cocción
Antes de convertirse en clínker, la pasta homogenizada (Proceso de Vía Húmeda), pasa directamente al horno, mientras que la harina de crudo, posterior a su homogenización, pasa a un precalentador, en el cual pasan algunos procesos químicos
Los pasos por los que pasa el crudo en el horno antes de convertirse en clínker son:
- Secado hasta una temperatura próxima a los 150ºC.
- Eliminación del agua de constitución de la arcilla hasta los 500ºC.
- Descarbonatación desde 850ºC hasta unos 1.100ºC.
El proceso de cocción ocurre en un horno rotatorio revestido en el interior con materiales refractarios que alcanza hasta los 1600°C.
INicio
Clinkerización
La química básica del proceso de la fabricación del cemento empieza con la descomposición del carbonato cálcico (CaCO3) a unos 900ºC dando óxido cálcico (CaO) y liberando dióxido de carbono (CO2); este proceso se conoce como calcinación o descarbonatación. Sigue el proceso de clinkerización en el que el óxido de calcio reacciona a alta temperatura (1.400– 1.500°C) con sílice, alúmina y óxido de hierro para formar los silicatos, aluminatos y ferritos de calcio que componen el clínker.
INicio
dosificación del crudo
Dosificación del crudo
4) Kühl introdujo el Estándar de Cal (K) que definió como:
1) Michaelis estableció una relación para la composición del crudo del cemento Portland, a la cual llamó Módulo Hidráulico
El valor de K se sitúa entre 90-95 en clínkeres con baja saturación de cal, o 95-98 para los que poseen alta saturación de cal. Actualmente la dosificación se establece fijando la saturación en cal, y los módulos de fundentes y silicatos. La relación de alimentación de crudo/clínker es de 1,65-1,75.
2) Kühl incorporó el Módulo de Silicatos (MS) que puede variar de 1,2 a 4,0 pero el rango suele estar entre 2,4 y 2,7.
3) Además, se utiliza el Módulo de Fundentes (MF) que puede variar de 1,0 a 4,0 pero el rango medio suele estar entre 1,5 y 2,5.
INicio
Volver
Enfriamiento del clínker
Rebasada la fase de sinterización es necesario proceder a un enfriamiento del clínker.
Las experiencias antiguas decían que solo es posible conseguir una elevada resistencia en el cemento cuando el clínker se enfría rápidamente. Esta exigencia quedaba bien satisfecha con el uso de enfriadores de parrilla, a base de elevados volúmenes de aire. Se ha demostrado que el enfriamiento más lento del clínker, como el que se realiza en los enfriadores tipo satélites, no repercute negativamente en la fabricación del cemento.
INicio
Molienda del Clínker
El cemento Portland se obtiene moliendo clínker Portland con reguladores de fraguado (yeso, anhidrita), además de caliza.
La molienda del clínker se da en molinos horizontales de bolas, los cuales están en un circuito cerrado. Esto significa que, el clínker que es lo suficientemente fino se separa, y los granos gruesos regresan al molino. A veces también se pasa el clínker por molinos horizontales de rodillos. Durante este proceso se mezclan aditivos con el clínker para lograr reunir las características del cemento Portland.
INicio
Envasado
El cemento se transporta a los silos, los cuales deben cumplir ciertas normas que especifican que no se puede permitir la contaminación de éste, por medio de aire comprimido. Posterior a esto, se procede a la distribución, ya sea en cisternas con capacidad de 20-25 toneladas, en ferrocarril, barco, o una de las formas más conocidas comúnmente, en sacos de papel. El sitio de almacenamiento de los sacos debe ser un local cubierto, ventilado y protegido de todo tipo de humedad, así como de la exposición al sol.
INicio
Referencias
- Sanjuán Barbudo, M. Á. y Chinchón Yepes, S. (2004). Introducción a la fabricación y normalización del cemento Portland. Publicacions Universitat Alacant. https://elibro.net/es/ereader/ulsaoaxaca/116046?page=48
- Campos Avella, Juan Carlos et al. (s.f.) Ahorro de energía en la industria del cemento. Universidad del Atlántico. Obtenido el 18/11/2021 de: http://www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Procesos/cemento.pdf
INicio
Proceso de producción del Cemento Portland
francisco amaya villegas
Created on November 16, 2021
Elaborado por: Francisco Ángel Amaya Villegas
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Prehomogenización
Clinkerización
Enfriamiento del clinker
Molienda y Homogenización
Cocción
Fin
Molienda del clinker
Envasado
Extracción
La extracción de las materias primas se realiza normalmente en canteras (caliza, marga y arcilla) próximas a la planta de producción. Este proceso demanda de excavaciones, voladuras, perforación y acarreo.
En la tierra existe carbonato cálcico en forma de caliza, marga o creta. La sílice, el óxido de hierro y la alúmina se pueden encontrar en la arena, pizarra, arcilla, etc.
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Trituración
Después de la extracción, se tritura por primera vez la materia prima, y luego se transporta a la planta de producción para continuar con su proceso hasta llegar al resultado final.
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Prehomogenización
Una vez en la planta de producción, las materias primas son almacenadas en silos situados en un hangar preparado para este procedimiento, y posteriormente son dosificadas en proporciones diferentes previamente establecidas. Algunas son mezcladas con agua para formar pastas (Procesos Vía Húmeda).
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Molienda y homogenización
Regularmente este proceso se lleva a cabo en un sistema de circuito cerrado, donde el producto más fino sigue su proceso, y el que aún se encuentra en granos gruesos regresa al molino para ser triturado hasta que alcance la granulometría necesaria para continuar el proceso.
Se le llama homogenización al proceso en el que se ajustan las materias que se meterán a cocción porteriormente, ya que, para lograr un buen resultado deben cumplir ciertas especificaciones. De este proceso y de su eficiencia depende una buena marcha del horno.
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Antes de convertirse en clínker, la pasta homogenizada (Proceso de Vía Húmeda), pasa directamente al horno, mientras que la harina de crudo, posterior a su homogenización, pasa a un precalentador, en el cual pasan algunos procesos químicos
Los pasos por los que pasa el crudo en el horno antes de convertirse en clínker son:
El proceso de cocción ocurre en un horno rotatorio revestido en el interior con materiales refractarios que alcanza hasta los 1600°C.
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La química básica del proceso de la fabricación del cemento empieza con la descomposición del carbonato cálcico (CaCO3) a unos 900ºC dando óxido cálcico (CaO) y liberando dióxido de carbono (CO2); este proceso se conoce como calcinación o descarbonatación. Sigue el proceso de clinkerización en el que el óxido de calcio reacciona a alta temperatura (1.400– 1.500°C) con sílice, alúmina y óxido de hierro para formar los silicatos, aluminatos y ferritos de calcio que componen el clínker.
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dosificación del crudo
Dosificación del crudo
4) Kühl introdujo el Estándar de Cal (K) que definió como:
1) Michaelis estableció una relación para la composición del crudo del cemento Portland, a la cual llamó Módulo Hidráulico
El valor de K se sitúa entre 90-95 en clínkeres con baja saturación de cal, o 95-98 para los que poseen alta saturación de cal. Actualmente la dosificación se establece fijando la saturación en cal, y los módulos de fundentes y silicatos. La relación de alimentación de crudo/clínker es de 1,65-1,75.
2) Kühl incorporó el Módulo de Silicatos (MS) que puede variar de 1,2 a 4,0 pero el rango suele estar entre 2,4 y 2,7.
3) Además, se utiliza el Módulo de Fundentes (MF) que puede variar de 1,0 a 4,0 pero el rango medio suele estar entre 1,5 y 2,5.
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Rebasada la fase de sinterización es necesario proceder a un enfriamiento del clínker.
Las experiencias antiguas decían que solo es posible conseguir una elevada resistencia en el cemento cuando el clínker se enfría rápidamente. Esta exigencia quedaba bien satisfecha con el uso de enfriadores de parrilla, a base de elevados volúmenes de aire. Se ha demostrado que el enfriamiento más lento del clínker, como el que se realiza en los enfriadores tipo satélites, no repercute negativamente en la fabricación del cemento.
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Molienda del Clínker
El cemento Portland se obtiene moliendo clínker Portland con reguladores de fraguado (yeso, anhidrita), además de caliza.
La molienda del clínker se da en molinos horizontales de bolas, los cuales están en un circuito cerrado. Esto significa que, el clínker que es lo suficientemente fino se separa, y los granos gruesos regresan al molino. A veces también se pasa el clínker por molinos horizontales de rodillos. Durante este proceso se mezclan aditivos con el clínker para lograr reunir las características del cemento Portland.
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El cemento se transporta a los silos, los cuales deben cumplir ciertas normas que especifican que no se puede permitir la contaminación de éste, por medio de aire comprimido. Posterior a esto, se procede a la distribución, ya sea en cisternas con capacidad de 20-25 toneladas, en ferrocarril, barco, o una de las formas más conocidas comúnmente, en sacos de papel. El sitio de almacenamiento de los sacos debe ser un local cubierto, ventilado y protegido de todo tipo de humedad, así como de la exposición al sol.
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