COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER

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1 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER ADEMÁS DE LOS CUATRO COMPONENTES PRINCIPALES ALITA, BELITA, C 3 A Y C 4 AF EL CLINKER INDUSTRIAL PUEDE CONTENER COMO FASES DISTINTAS OTROS COMPONENTES EN MENOR PROPORCIÓN, QUE SE DENOMINAN MINORITARIOS LA PROPORCIÓN EN QUE ESTÉN PRESENTES EN LAS MATERIAS PRIMAS INFLUYE EN EL MODO EN QUE VAN A ESTAR PRESENTES EN EL CLINKER: 1.- EN LOS COMPUESTOS MAYORITARIOS COMO IMPUREZAS 2.- FORMANDO NUEVOS COMPUESTOS, QUE SERÁN MINORITARIOS SE INTRODUCEN EN EL CRUDO, DEBIDO A LAS IMPUREZAS QUE ACOMPAÑAN A LOS COMPONENTES MAYORITARIOS (CALCÁREO Y ARCILLOSO). EL CONTENIDO DE DICHOS MATERIALES ESTA CONDICIONADO POR LEY O POR VALORES OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE. LOS MÁS IMPORTANTES SON: (1).- EL OXIDO DE CALCIO (CaO). (2).-EL OXIDO DE MAGNESIO (MgO). (3).-LOS ALCALIS (K 2 O, Na 2 O) (4).-EL AZUFRE. (5).-LOS CLORUROS (6).-LOS FLUORUROS (7).-EL FOSFORO. (8).-OXIDO DE TITANIO. (9).-METALES PESADOS.

2 1.-PUEDEN INFLUIR EN LAS REACCIONES DE FORMACIÓN DEL CLINKER QUE TIENEN LUGAR EN EL HORNO, A TRAVÉS DE UNA REDUCCIÓN DE LA TEMPERATURA DE FORMACIÓN DE LA FASE LÍQUIDA Y MODIFICACIONES EN LAS REACTIVIDADES DE LAS FASES SÓLIDAS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE CLINKERIZACIÓN EFECTOS ENERGETICOS Y CINETICOS EN LA FORMACION DE LOS MINERALES DEL CLINKER 2.-PUEDEN CAUSAR PROBLEMAS DE OPERACIÓN EN LAS INSTALACIONES (HORNO E INTERCAMBIADOR DE CALOR) FORMANDO ANILLOS, INCRUSTACIONES, ACUMULACIONES,. 3.-PUEDEN AFECTAR AL MEDIO AMBIENTE (EMISIONES POR CHIMENEA)

3 4.-PUEDEN AFECTAR A LAS PROPIEDADES DEL CLINKER PRODUCIDO, CAUSANDO CAMBIOS EN LA CANTIDAD RELATIVA DE LOS COMPONENTES PRINCIPALES CAMBIOS EN LAS REACTIVIDADES INDIVIDUALES DE LAS FASES PRINCIPALES LA FORMACIÓN DE NUEVAS FASES QUE TIENEN UNA CONTRIBUCIÓN INDIVIDUAL A LA CALIDAD DEL CLINKER. COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE CALCIO EL ÓXIDO DE CALCIO DERIVA DE SU NO COMBINACIÓN TOTAL CON EL SILICATO DICÁLCICO PARA FORMAR EL SILICATO TRICÁLCICO, SEGÚN LA REACCIÓN: C + C 2 S C 3 S ESTA CAL LIBRE REACCIONA CON EL AGUA FORMANDO EL HIDRÓXIDO: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 DICHA REACCIÓN TIENE UNA VELOCIDAD PEQUEÑA Y TIENE LUGAR CUANDO LAS REACCIONES DE HIDRATACION DE LOS COMPONENTES MAYORITARIOS DEL CEMENTO PRÁCTICAMENTE YA HAN FINALIZADO (MASA ENDURECIDA). COMO HAY AUMENTO DE VOLUMEN PUEDEN APARECER GRIETAS JUNTO A LOS GRANOS DE CAL, QUE PUEDEN DISMINUIR CONSIDERABLEMENTE LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL HORMIGÓN O EL MORTERO, O INCLUSO PROVOCAR SU DESINTEGRACIÓN. LOS CEMENTOS PRESENTAN INESTABILIDAD EN VOLUMEN.

4 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE CALCIO

5 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO EL ÓXIDO DE MAGNESIO DERIVA, FUNDAMENTALMENTE, DE LA DOLOMITA (MgCO 3.CaCO 3 ) Y/O DE LA MAGNESITA (MgCO 3 ), QUE SUELEN ACOMPAÑAR A LA CALIZA. OTROS ORÍGENES PUEDEN SER CIERTAS ROCAS ÍGNEAS, CIERTAS ARCILLAS Y LAS ESCORIAS DE HORNO ALTO COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO SI ESTA EN UN CONTENIDO INFERIOR AL 2 % ENTRA EN SOLUCIÓN SÓLIDA EN LAS FASES PRINCIPALES DEL CLINKER (COMPONENTES MAYORITARIOS) DONDE SUSTITUYE AL CaO (Mg 2+ Ca 2+ ). CONTENIDOS TÍPICOS SON: ALITA : % BELITA : 0.5 % FASE ALUMINATO : 1.4 % FASE FERRITICA : 3.0 % LA FASE FERRÍTICA EN EQUILIBRIO CON C 3 S, C 2 S, C 3 A Y FASE LIQUIDA TIENE UNA COMPOSICIÓN LIGERAMENTE MÁS RICA EN HIERRO C 6 AF 2, QUE LA CORRESPONDIENTE AL C 4 AF SI NO EXISTE MgO Y MÁS PRÓXIMA A LA DEL C 6 A 2 F SI EL MgO ESTA PRESENTE. TANTO EL C 6 AF 2 COMO EL C 6 AF 2 TIENEN UNA VELOCIDAD DE HIDRATACIÓN MAYOR QUE EL C 4 AF

6 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO POR ENCIMA DEL CONTENIDO DEL 2 %, APARTE DE ENTRAR EN SOLUCIÓN SÓLIDA, APARECE COMO MgO (PERICLASA), CUYO TAMAÑO DE CRISTAL DEPENDE DE LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO DEL CLINKER Y QUE REACCIONA CON EL AGUA FORMANDO EL HIDRÓXIDO: MgO + H 2 O Mg(OH) 2 DICHA REACCIÓN TIENE UNA VELOCIDAD PEQUEÑA Y, POR TANTO, TIENE LUGAR CUANDO LAS REACCIONES DE HIDRATACIÓN DE LOS COMPONENTES MAYORITARIOS DEL CEMENTO PRÁCTICAMENTE YA HAN FINALIZADO Y LA MASA DE CEMENTO YA HA FRAGUADO Y ENDURECIDO. COMO HAY AUMENTO DE VOLUMEN PUEDEN APARECER GRIETAS JUNTO A LOS GRANOS DE PERICLASA, QUE PUEDEN DISMINUIR CONSIDERABLEMENTE LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL HORMIGÓN O EL MORTERO, O INCLUSO PROVOCAR SU DESINTEGRACIÓN. DEBIDO A QUE EL OXIDO DE MAGNESIO ES MUY NOCIVO, LAS NORMAS LIMITAN SU CONTENIDO EN LOS CEMENTOS. COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO

7 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO EL MgO TIENE UNA INFLUENCIA BENEFICIOSA EN LA APTITUD A AL COCCIÓN DEL CRUDO, YA QUE DISMINUYE LA TEMPERATURA DE APARICIÓN DE LA FASE LIQUIDA.

8 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO FASES CONTENIENDO MgO PRESENTES EN EL CLINKER. COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER ALCALIS Y AZUFRE LOS ÁLCALIS (K 2 O Y Na 2 O) ESTÁN ENTRE LOS ELEMENTOS MÁS AMPLIAMENTE DISTRIBUIDOS EN LA NATURALEZA Y SE ENCUENTRAN EN PEQUEÑAS CANTIDADES EN TODAS LAS MATERIAS PRIMAS USADAS EN LA FABRICACIÓN DEL CLINKER, PERO PRINCIPALMENTE EN EL COMPONENTE ARCILLOSO Y DISTINTAS ROCAS ÍGNEAS (FELDESPATOS, MICAS, ETC) Y EN MENOR CUANTÍA EN LAS CENIZAS DEL CARBÓN, SI ESTE SE UTILIZA COMO COMBUSTIBLE EN EL HORNO

9 EL AZUFRE PROCEDE PRINCIPALMENTE DE LA PIRITA O MARCASITA (FeS 2 ) Y DE LOS SULFATOS QUE SUELEN ESTAR PRESENTES EN LAS MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS EN LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO Y EN EL COMBUSTIBLE UTILIZADO (AZUFRE PÍRITICO, SULFATO Y ORGÁNICO) EL GAS NATURAL TIENE UN CONTENIDO NULO DE AZUFRE, EL FUEL- OIL PESADO HASTA UN 3.5 %, LOS CARBONES UN 1.1 % DE MEDIA Y EL PETCOKE UN 5 % EL COMPONENTE ARCILLOSO USADO EN LA FABRICACIÓN DEL CLINKER CONTIENE, USUALMENTE, PEQUEÑAS PROPORCIONES DE COMPUESTOS DE AZUFRE, COMO PIRITAS, SULFATOS Y MÁS RARAMENTE COMO COMPUESTOS ORGÁNICOS. EN LA ATMÓSFERA OXIDANTE DEL HORNO ROTATORIO, A PARTIR DE LOS COMPUESTOS DE AZUFRE DEL COMBUSTIBLE Y DEL CRUDO SE PRODUCE SO 3 GASEOSO (TOSTACIÓN DE LOS SULFUROS QUE NOS DA SO 2, QUE LUEGO REACCIONA CON EL OXÍGENO PARA DAR SO 3, 2SO 2 + O 2 2SO 3 Y DESCOMPOSICIÓN DE LOS SULFATOS: CaSO 4 CaO + SO 3 EL CRUDO AL PASAR A TRAVÉS DEL CONJUNTO INTERCAMBIADOR DE CALOR - HORNO SE VA CALENTANDO Y ABSORBE COMPUESTOS DE AZUFRE DE LOS GASES LA PRIMERA REACCIÓN ES CON LOS ÁLCALIS Y, EN PARTICULAR, CON EL POTASIO Y POSTERIORMENTE CON EL CALCIO PARA FORMAR SULFATOS. LA CANTIDAD DE COMPUESTOS DE AZUFRE EN EL CRUDO AUMENTA

10 CUANDO EL CRUDO LLEGA A ZONAS DE TEMPERATURA MÁS ALTAS EN EL HORNO ROTATORIO LOS SULFATOS ALCALINOS SE VOLATILIZAN Y EL SULFATO DE CALCIO, SI ESTA PRESENTE, SE DESCOMPONE DANDO SO 3, EL CUAL CONJUNTAMENTE CON LOS SULFATOS ALCALINOS VOLATILIZADOS SE UNEN A LOS GASES DEL HORNO LOS SULFATOS ALCALINOS EN FORMA DE VAPOR AL BAJAR LA TEMPERATURA CONDENSAN BIEN SOBRE EL HORNO Y EL INTERCAMBIADOR DE CALOR FORMANDO INCRUSTACIONES, ANILLOS O ACUMULACIONES O BIEN CONDENSAN SOBRE EL CRUDO. EN ESTE ÚLTIMO CASO RETORNARÍAN A LA ZONA DE CLINKERIZACIÓN, JUNTO CON LOS NUEVAMENTE FORMADOS POR REACCIÓN DEL SO 3 QUE VIENE CON LOS GASES Y EL CRUDO. UNA PARTE PUEDE SALIR CON EL CLINKER, DEBIDO A SU BAJA VOLATILIDAD, Y OTRA VOLVER A VOLATILIZARSE Y UNIRSE A LOS GASES DANDO LUGAR A UN CICLO CERRADO DE ÁLCALIS Y AZUFRE DENTRO DEL HORNO FINALMENTE UNA PEQUEÑA FRACCIÓN SE ESCAPA POR LA CHIMENEA CON EL POLVO ARRASTRADO POR LOS GASES. ESTE POLVO QUE SE RECOGE EN LOS PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS PUEDE ALIMENTARSE AL HORNO, LO QUE HARÍA QUE EL AZUFRE Y LOS ÁLCALIS VUELVAN AL CICLO.

11 CICLO CERRADO DE ÁLCALIS Y AZUFRE. SI HAY UN EXCESO DE ÁLCALIS CON RESPECTO AL SO 3 : (CASO MAS USUAL) Na2O + K2O > 1 SO LOS ALCALIS PREFERENTEMENTE, SE COMBINAN CON LOS ÓXIDOS DE AZUFRE DERIVADOS DE LOS SULFUROS Y SULFATOS, FORMANDO SULFATOS ALCALINOS (SOLUCIONES SÓLIDAS DE SULFATO DE SODIO Y DE POTASIO, K 2 SO 4 -Na 2 SO 4 [(K, N)S 2 ] EL K 2 O SE COMBINA PREFERENCIALMENTE CON EL SO 3 Y ASI SE HA DETECTADO LA PRESENCIA DEL K 2 SO 4 (ARCANITA) Y DEL SULFATO DOBLE 3K 2 SO 4.Na 2 SO 4 (AFTITALITA) EN CLÍNKERES INDUSTRIALES (LOS ALCALIS TIENDEN A COMBINARSE CON EL SO 3 SEGÚN UNA RELACIÓN MOLECULAR DE, APROXIMADAMENTE, 3 (K 2 O/Na 2 O)=3 LOS ÁLCALIS EN EXCESO CON RESPECTO AL SO 3 ENTRAN EN SOLUCIÓN SÓLIDA EN LOS COMPONENTES MAYORITARIOS, ASÍ SE PUEDEN FORMAR LOS COMPUESTOS: NC 8 A 3, KC 8 A 3, (ALUMINATO TRICÁLCICO RICO EN ÁLCALIS) Y KC 23 S 12 (SILICATO DICÁLCICO RICO EN ÁLCALIS ) -EL KC 23 S 12 HIDRATA MÁS RÁPIDAMENTE QUE EL C 2 S -EL NC 8 A 3 LO HACE MÁS LENTAMENTE QUE EL C 3 A. 3

12 LOS COMPUESTOS ANTERIORES TAMBIÉN PUEDEN REACCIONAR CON EL CaSO 4 SEGÚN LAS REACCIONES: Na 2 O.8CaO.3Al 2 O 3 + CaSO 4 Na 2 SO 4 + 3C 3 A K 2 O.23CaO.12SiO 2 + CaSO 4 K 2 SO C 2 S

13 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / ALCALIS Y AZUFRE SI EXISTE UN EXCESO DE SO 3 CON RESPECTO AL QUE PUEDE COMBINARSE CON LOS ÁLCALIS PRESENTES Na O + K O 2 2 SO 3 < 1 CASO POCO USUAL EN LOS CLINKERES ORDINARIOS 1.- SE FORMAN SOLUCIONES SÓLIDAS DE SULFATO DE SODIO Y DE POTASIO, K 2 SO 4 -Na 2 SO 4, POR EJEMPLO DE 3K 2 SO 4.Na 2 SO 4 2.-DESPUÉS SE FORMA UNA SAL DOBLE QUE CONTIENE CALCIO (2CaSO 4.K 2 SO 4, LANGBEINITA) 3.- CUANDO EL EXCESO DE SULFATO AÚN ES MAYOR PUEDE FORMARSE LA ANHIDRITA (β- CaSO 4 ). EL SO 3 REACCIONA EN EL INTERCAMBIADOR CON EL CaCO 3 PARA DAR CaSO 4 Y COMO TAL VUELVE A ENTRAR EN EL PROCESO DE COCCIÓN. AL LLEGAR A LA ZONA DE SINTERIZACION DICHO SULFATO SE DESCOMPONE DANDO CaO Y SO 3. ESTE ÚLTIMO VUELVE A ENTRAR EN EL CIRCUITO DE LOS GASES SIN EMBARGO UNA PARTE DEL CaSO 4 SALE CON EL CLINKER. ESTE CaO QUE SALE COMBINADO EN FORMA DE SULFATO DE CALCIO NO ES UTILIZABLE PARA LA FORMACIÓN DEL SILICATO TRICÁLCICO, POR LO QUE EL CONTENIDO DE C 3 S EN EL CLINKER DISMINUYE, SIENDO PERJUDICIAL PARA SU CALIDAD. CUANDO EL EXCESO DE SO 3 DEL CLINKER FORMA SULFATO CALCICO, LO HACE A EXPENSAS DE UNA CAL QUE SUSTRAE D ELA FORMCIÓN DEL SILICATO TRICALCICO

14 LOS SULFATOS ALCALINOS PRESENTES EN EL CLINKER SON FÁCILMENTE SOLUBLES EN AGUA, POR EJEMPLO 3K 2 SO 4.Na 2 SO 4 Y JUEGAN UN PAPEL IMPORTANTE EN LAS PROPIEDADES DEL CEMENTO, PUES AUMENTANDO SU CANTIDAD AUMENTAN LAS RESISTENCIAS INICIALES, YA QUE ACTÚAN SOBRE LA VELOCIDAD CON QUE LOS SILICATOS REACCIONAN CON EL AGUA. SIN EMBARGO, LAS RESISTENCIAS DISMINUYEN A LARGO PLAZO. INFLUENCIA DE LOS ÁLCALIS SOLUBLES EN LAS RESISTENCIAS. LOS ÁLCALIS INFLUYEN NEGATIVAMENTE EN LA DURABILIDAD DE LOS MORTEROS Y HORMIGONES, QUE CONTENGAN ARIDOS REACTIVOS CONSTITUIDOS POR SILICE HIDRATADA AMORFA, COMO SON LOS OPALOS, CALCEDONIAS, ANDESITAS, CRISTOBALITAS, ETC., DANDO LUGAR A COMPUESTOS EXPANSIVOS QUE PERJUDICAN LA ADHERENCIA ENTRE LOS ARIDOS Y LA PASTA Y QUE INCLUSO PUEDEN DESTRUIR AL PROPIO HORMIGON O MORTERO. EN ESPAÑA, LA INCIDENCIA DE ARIDOS REACTIVOS ES MUY BAJA DE ACUERDO CON LA PRACTICA LA EXPANSIÓN POR LOS ÁLCALIS SE EVITA, EN EL CASO DE UTILIZAR ÁRIDOS SENSIBLES, SI EL CONTENIDO NO SUPERA CIERTOS LIMITES

15 APARTE DE ESTE EFECTO PERNICIOSO, LOS ÁLCALIS SOLUBLES PUEDEN SER PELIGROSOS POR -PRODUCIR EFLORESCENCIAS -AUMENTAR LA RETRACCION HIDRAULICA -ACELERAR EL FRAGUADO DEL CEMENTO -PODER CORROER A DETERMINADOS VIDRIOS PUESTOS EN CONTACTO CON LOS MORTEROS U HORMIGONES COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / ALCALIS Y AZUFRE EN AQUELLOS CASOS EN QUE SE EXIJA UN CEMENTO CON BAJO CONTENIDO EN ÁLCALIS ACTIVOS, PERO LAS MATERIAS PRIMAS DISPONIBLES TIENEN UN CONTENIDO EN ÁLCALIS QUE HACEN QUE EL CLINKER OBTENIDO REBASE EL LIMITE EXIGIDO, ES NECESARIO RETIRAR UNA FRACCIÓN DE LOS GASES DEL HORNO ANTES DE SU ENTRADA EN EL INTERCAMBIADOR DE CALOR, AL OBJETO DE ELIMINAR UNA FRACCIÓN DE LOS ÁLCALIS VAPORIZADOS Y QUE NO CONDENSEN SOBRE LA CARGA DEL HORNO.

16 LA EXISTENCIA EN EL CRUDO DE UN EXCESO DE ÁLCALIS SOBRE LA CANTIDAD QUE SE PUEDE COMBINAR CON LOS GASES DERIVADOS DEL AZUFRE, PRESENTA LA VENTAJA DE QUE PUEDEN EMPLEARSE COMBUSTIBLES CON UN CONTENIDO ALTO DE AZUFRE, SIN QUE LA EMISIÓN DE SO 2 CON LOS GASES DEL HORNO SEA SIGNIFICATIVA SIN EMBARGO, ALTOS CONTENIDOS EN AZUFRE (POR ENCIMA DE LOS CONTENIDOS QUE SE PUEDEN COMBINAR CON LOS ÁLCALIS) DAN LUGAR A: 1.- ELEVADAS EMISIONES DE SO 2 CON LOS GASES RESIDUALES 2.- TAPONAMIENTO DE CRUDO EN EL INTERCAMBIADOR 3.- FORMACION DE ANILLOS DE COSTRA EN EL HORNO ROTATORIO. 1.- LOS IONES SULFATO, SO 4 2-, A DIFERENCIA DE LOS IONES FOSFATO, PO 4 3-, NO DESCOMPONEN AL SILICATO TRICÁLCICO 2.- LA ACCIÓN COMBINADA DE LOS IONES SULFATO SO 4 2- Y DE LOS IONES ALUMINIO, Al 3+, CONDUCEN A LA FORMACIÓN PREFERENCIAL DE UNA SOLUCIÓN SÓLIDA DE β-c 2 S RICA EN ALUMINIO Y SULFATO, SIEMPRE Y CUANDO NO HAYA PRESENCIA DE MgO o ALCALIS 3.- LA PRESENCIA DEL MgO o ALCALIS CONTRARRESTA EL EFECTO ADVERSO DEL ALUMINIO Y DE LOS IONES SULFATO EN LA FORMACIÓN DEL C 3 S POR TANTO, EL CONTENIDO DE SO 3 Y MgO DEBE SER CUIDADOSAMENTE VIGILADO EN LOS CRUDOS UNA COMBINACIÓN DE CONTENIDOS ALTOS DE SO 3 Y BAJOS DE MgO PUEDEN SER PERJUDICIALES PARA EL DESARROLLO DE RESISTENCIAS EN EDADES TEMPRANAS. 4.- LOS IONES Fe 3+ Y SO 4 2- NO DIFICULTAN LA FORMACIÓN DEL C 3 S, AÚN EN AUSENCIA DEL MgO.

17 EN LOS CEMENTOS EL CONTENIDO DE AZUFRE EXPRESADO COMO SO 3 ES MUCHO MAS ELEVADO QUE EN EL CLINKER DEBIDO A LA ADICION DE YESO COMO REGULADOR DE FRAGUADO. A FIN DE EVITAR PROBLEMAS DE EXPANSION POR LA ACCION DE LOS SULFATOS, EL CONTENIDO DE SO 3 SE ENCUENTRA LIMITADO EN LOS CEMENTOS COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS EL FLUORURO ESTA EN CANTIDADES PEQUEÑAS EN LAS ROCAS CARBONATADAS, DONDE ESTA PRESENTE COMO: - FLUORITA (ESPATO FLÚOR), CaF 2 - FLUOROAPATITO, 3(3CaO.P 2 O 5 )CaF 2 EL CONTENIDO EN EL CRUDO SUPONE ENTRE UN 0.03 Y UN 0.08 %, PERO PUEDEN OCURRIR CONCENTRACIONES IGUALES O SUPERIORES AL 0.5 % EN ALGUNOS CASOS ESPECIALES SE AÑADE UN % DE ESPATO FLÚOR CON EL FIN DE MEJORAR LA APTITUD A LA COCCIÓN DEL CRUDO.

18 LA ADICIÓN DE FLUORITA SE DEBE, A QUE ACTÚA TANTO COMO : 1.- AGENTE FUNDENTE QUE REDUCE LA TEMPERATURA DE FORMACIÓN DE LA FASE LIQUIDA Y ASÍ DISMINUYE LA TEMPERATURA DE CLINKERIZACIÓN 2.- AGENTE MINERALIZADOR QUE ACELERA LA FORMACIÓN DE LA ALITA A PARTIR DE LA BELITA Y DE LA CAL LIBRE, DE ACUERDO CON LA REACCIÓN: C 2 S + C C 3 S COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS EFECTO DELCaF 2 SOBRE LA VELOCIDAD DE FORMACIÓN DE LA ALITA. TEMPERATURA

19 UN ALTO CONTENIDO DE FLUORURO EN EL CRUDO PUEDE TENER DESVENTAJAS: 1.- UN EFECTO NOCIVO EN EL REVESTIMIENTO REFRACTARIO QUE SE DETERIORA A MAYOR VELOCIDAD 2.- UN EFECTO DESACTIVADOR EN LOS COMPONENTES PRINCIPALES DEL CLINKER, QUE DA LUGAR A TIEMPOS DE FRAGUADO MÁS LARGOS Y RESISTENCIAS INICIALES REDUCIDAS. EL FLUORURO FORMA SOLUCIONES SÓLIDAS CON EL C 3 S QUE DESARROLLAN RESISTENCIAS MÁS BAJAS QUE EL C 3 S PURO. 3.- EN PRESENCIA DE FLUORUROS EL ALUMINATO TRICÁLCICO, C 3 A(C 21 A 7 ) NO SE FORMA Y ES REEMPLAZADO POR EL C 12 A 7, QUE AL SER UN COMPUESTO MENOS RICO EN CAL DEJA MÁS CaO DISPONIBLE PARA LA FORMACIÓN DEL C 3 S, QUE PUEDE QUEDAR COMO CAL LIBRE Y, POR TANTO, EL CEMENTO PUEDE TENER PROBLEMAS DE ESTABILIDAD EN VOLUMEN COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS EL EFECTO NETO DEL FLUORURO DE CALCIO SE DETERMINA MEDIANTE EL BALANCE ENTRE EL AUMENTO DEL CONTENIDO DE C 3 S POR LA ACTIVACION DE LA REACCION DE FORMACION DE LA ALITA Y LA DISMINUCIÓN DE SUS PROPIEDADES CEMENTANTES, AL ESTAR IMPURIFICADO POR LOS FLUORUROS. PARA EVITAR UNA REDUCCIÓN SERIA DE LA RESISTENCIA INICIAL HAY QUE MANTENER EL CONTENIDO DE FLUORURO EN EL CLINKER POR DEBAJO DEL 0.5 %.

20 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS TAMBIEN SE HA ENCONTRADO QUE EL FLUORURO DE CALCIO PROMUEVE LA DESCOMPOSICIÓN DEL C 3 S POR DEBAJO DE 1250 ºC Y, POR TANTO, ES NECESARIO UN ENFRIAMIENTO RÁPIDO DEL CLINKER, PARA QUE ESO NO TENGA LUGAR DEBIDO A QUE SON MENOS VOLÁTILES QUE LOS CLORUROS NO SE FORMA NINGÚN CIRCUITO CERRADO DE FLUORUROS. EN LA ACTUALIDAD, TAMBIÉN SE HA PRESCINDIDO DE LA ADICIÓN DE FLUORURO DE CALCIO (HASTA UN 1.5 %) QUE SE HACIA A LOS CRUDOS AL OBJETO DE FACILITAR LA CLINKERIZACION. ESTA SE HA LOGRADO MEDIANTE UNA MEJOR HOMOGENEIZACIÓN Y UNA MOLIENDA MÁS FINA. COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS EL CONTENIDO EN FOSFATOS DE LA MAYOR PARTE DE LAS MATERIAS PRIMAS NATURALES UTILIZADAS EN LA FABRICACION DEL CLINKER ES MUY BAJO, OSCILANDO ENTRE 0.05 Y UN 0.25 % DE P 2 O 5 EN EL CASO DE QUE SE UTILICEN MATERIAS PRIMAS MÁS RICAS EN FÓSFORO - CALIZAS CON ALTO CONTENIDO EN P 2 O 5, - RESIDUOS DE LA FABRICACIÓN DEL ÁCIDO FOSFÓRICO, - ESCORIAS DE HORNO ALTO, ETC.) EL CONTENIDO PUEDE LLEGAR HASTA EL 2.5 % LOS FOSFATOS PRESENTES EN LAS MATERIAS PRIMAS PASAN AL CLINKER

21 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS ALTOS CONTENIDOS EN P 2 O 5, MAYORES DEL %, PUEDEN TENER UN INFLUENCIA MARCADA EN LA CALIDAD DEL CLINKER, COMO CONSECUENCIA, PARTICULARMENTE, DE LA DISMINUCIÓN DE LAS RESISTENCIAS INICIALES, DEBIDO A UNA VELOCIDAD DE ENDURECIMIENTO MÁS LENTA ESTO SE DEBE A QUE EL P 2 O 5 FAVORECE LA DESCOMPOSICIÓN DEL C 3 S PARA FORMAR UNA SERIE DE SOLUCIONES SÓLIDAS ENTRE EL C 2 S Y EL 3CaO.P 2 O 5 Y EXCESO DE CaO LIBRE (ESTA ÚLTIMA ES PERJUDICIAL) POR TANTO, LOS FOSFATOS ESTABILIZAN EL C 2 S DE ALTA TEMPERATURA DURANTE LA CLINKERIZACIÓN E INHIBEN LA FORMACIÓN DEL C 3 S SISTEMA BINARIO 2SiO 2.CaO - 3CaO.P 2 O 5. Fase intermedia A : 7CaO.P 2 O 5.2SiO 2 Fase intermedia S : 5CaO.P 2 O 5.SiO 2 Dichas fases existen como soluciones sólidas homogéneas en un rango de composición que varia con la temperatura

22 NURSE HA ENCONTRADO QUE POR CADA 1 % DE P 2 O 5 EL CONTENIDO DE C 3 S BAJA, APROXIMADAMENTE, UN 10 % Y EL DE C 2 S (AHORA UNA SOLUCIÓN SÓLIDA) AUMENTA, APROXIMADAMENTE, UN 11 %. ES IMPORTANTE, POR TANTO, PARA TALES CEMENTOS DOSIFICAR LAS MATERIAS PRIMAS PARA TRABAJAR CON UN VALOR DEL FACTOR DE SATURACIÓN EN CAL LO MÁS BAJO POSIBLE PARA NO TENER CAL LIBRE Y QUE EL CEMENTO NO PRESENTE PROBLEMAS DE ESTABILIDAD EN VOLUMEN COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS PUESTO QUE EL CEMENTO PORTLAND DEBE TENER UN ALTO CONTENIDO DE C 3 S, LA PROPORCIÓN DEL P 2 O 5 PRESENTE NO DEBE DE EXCEDER DEL %. SI EL FLÚOR ESTA PRESENTE EN LAS MATERIAS PRIMAS, POR EJEMPLO, EN FORMA DE FLUORAPATITO, 3(3CaO.P 2 O 5 )CaF 2 O ES AÑADIDO EN FORMA DE ESPATO FLÚOR, F 2 Ca, ENTONCES LA TOLERANCIA DEL P 2 O 5 AUMENTA, CON TAL QUE EL FLÚOR QUEDE RETENIDO EN EL CLINKER EL EFECTO NEGATIVO DE CONTENIDOS ELEVADOS DE P 2 O 5 PUEDE SER CONTRARRESTADO DE ESE MODO.

23 COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS 1.- CON CANTIDADES CRECIENTES DE FOSFATOS EL SILICATO DICÁLCICO FOSFÁTICO PUEDE SER ESTABILIZADO EN EL ORDEN SIGUIENTE: FORMA α FORMA α FORMA β 2-LA FORMA α -C 2 S ES MÁS HIDRAULICA QUE LA FORMA β-c 2 S, PERO LA ENTRADA EN SOLUCIÓN SÓLIDA DE IONES FOSFATO INVIERTE DICHA ASEVERACIÓN, YA QUE SE HA ENCONTRADO QUE LA FORMA α -C 2 S ESTABILIZADA A TEMPERATURA AMBIENTE POR GRANDES CANTIDADES DE FOSFATO CALCICO Ca 3 (PO 4 ) 2, NO ES HIDRAULICA 3.- POR SU PARTE, LA FORMA α-c 2 S ESTABILIZADA CON FOSFATOS TAMPOCO TIENE PROPIEDADES CEMENTANTES. COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / / METALES PESADOS LOS METALES PESADOS (APORTADOS POR MINERALES CONTENIENDO Pb, Zn, Cu, Ba), AÚN EN PEQUEÑAS CANTIDADES (POCAS DECIMAS POR CIENTO) INHIBEN EL FRAGUADO DEL CEMENTO, POR LO QUE DEBEN DE ELIMINARSE EN LOS YACIMIENTOS LOS MINERALES METÁLICOS SUELEN ESTAR EN VENAS O RAKES Y LAS PIEDRAS CONTENIÉNDOLAS PUEDEN ELIMINARSE DURANTE EL ARRANQUE SI SU CANTIDAD NO ES DEMASIADO GRANDE.

24 FASES MINERALES PRESENTES EN EL CLINKER DE CEMENTO PORTLAND FASES MINERALES PRESENTES EN EL CLINKER DE CEMENTO PORTLAND

25 EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS VOLÁTILES. EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS VOLÁTILES.

26 EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS VOLÁTILES. EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS NO VOLÁTILES.

27 EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS NO VOLÁTILES. EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS NO VOLÁTILES.

28 EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS NO VOLÁTILES. GRADO DE INFLUENCIA DE LOS COMPONENTES ESPECÍFICOS DEL CLINKER EN LAS PROPIEDADES DEL CEMENTO.