INDUSTRIAS I

Transcripción

1 INDUSTRIAS I Ing. Pablo Martínez Septiembre /06/2018 1

2 DEFINICIÓN: Por proceso productivo Producto resultante de calcinar mezclas rigurosamente homogéneas de caliza y arcilla, obteniéndose un cuerpo llamado clínker, constituido por silicatos y aluminatos anhidros, el cual hay que pulverizar junto con yeso para retardar su fraguado. 30/06/2018 2

3 DEFINICIÓN: Estructural Conglomerante hidráulico que, amasado en agua, forma una pasta que fragua y endurece, y, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad, incluso bajo el agua. Dureza vs Paso del tiempo (días) 30/06/2018 3

4 CARACTERÍSTICAS Bajo valor agregado Industria de capital intensivo Planta ubicada cerca del yacimiento Alto consumo de recursos energéticos El flete posee alta incidencia en el precio 30/06/2018 4

5 Principales Productores Argentina 30/06/2018 5

6 TIPOS DE CEMENTO Norma IRAM establece los requerimientos de composición, características físicas, químicas y mecánicas y las condiciones de control y recepción que deben cumplir los mismos. -Las clases de cemento se dividen en CP30, 40 o 50 según la resistencia mecánica alcanzada a los 28 días según el ensayo con probeta de mortero de cemento según la norma IRAM /06/2018 6

7 FICHA TÉCNICA 30/06/2018 7

8 MATERIAS PRIMAS Piedra caliza Roca sedimentaria (mineral) Obtenida por voladura Principal componente: CaCO3 30/06/2018 8

9 MATERIAS PRIMAS Arcilla Roca sedimentaria (mineral) SiO2 Al2O3 Fe2O3 30/06/2018 9

10 Materias Primas Material Caliza de alto porcentaje CaCo 3 Contenido % Caliza margosa 90 96% Composición Marga calcárea 75 90% Marga 40 75% Marga arcillosa 10 40% Arcilla margosa 4 10% Arcilla 0 4% Caliza 70-75% Principalmente CaCO3 Arcilla 20-25% SiO2, Al2O3 y Fe2O3 Silicio 2-3% Hierro 0-1% 30/06/

11 Reacciones Cemento Portland Material arcilloso Material calcáreo T = 1450 C Clínker Clínker Molienda + Yeso Cemento Portland 30/06/

12 Componentes principales del Cemento Portland Nombre Fórmula Química Porcentaje Silicato Tricálcico (alita) 3CaO.SiO % Silicato Dicálcico (belita) 2CaO.SiO % Aluminato Tricálcico (felita) 3CaO.Al 2 O % Aluminoferrita de Tetracalcio (celita) 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O % 30/06/

13 COMPONENTES PRINCIPALES Silicato tricálcico (alita) Desarrolla resistencia inicial elevada. Fraguado lento, endurecimiento rápido Silicato dicálcico (belita) Otorga al cemento resistencia a largo plazo, fraguado y endurecimiento muy lento. Aluminato tricálcico (felita) Elevadísima velocidad de fraguado (hay que inhibirlo con yeso en el cemento) y gran retracción (gobierna resistencia a corto plazo) Ferrito alumnato tetracálcico (celita) No participa en las resistencias mecánicas. Su presencia se debe a la necesidad de utilizar fundentes que contienen hierro en la fabricación del clinker. Responsable de resistencia a los ataques químicos 30/06/

14 MÓDULOS CEMENTO PORTLAND Módulo Hidráulico Menor a 1,7 - resistencias muy bajas. Mayor a 2,3 - agrietamientos por expansión debido a exceso de CaO libre. 30/06/

15 MÓDULOS CEMENTO PORTLAND Módulo de Silicatos Menor a 1,9 - resistencias muy bajas. Mayor a 3,2 comportamiento expansivo 30/06/

16 MÓDULOS CEMENTO PORTLAND Módulo Silícico Módulo de Alúmina 30/06/

17 PROCESO DE FABRICACIÓN Tipos de proceso Vía húmeda Materias primas con alto contenido de humedad Requiere filtrado y secado de la pasta Se prefería la vía húmeda ya que en la homogeneización se consigue mezcla íntima de materias primas Manejo y homogeneización de materias primas más sencillo La materia prima de la molienda se mezcla primero con agua, pasta con composición 30-40% agua kj/kg de clinker Vía seca Homogeneización en silos con aireación Ahorro energético considerable: horno consume 3135 kj/kg de clinker 30/06/

18 PROCESO DE FABRICACIÓN 30/06/

19 Extracción Perforación de barrenos Llenado con agente de voladura Carga con excavadora a volquete 30/06/

20 Extracción Explosivos utilizados Dinamitas (Explogel) Emulsiones (emulsen) Pentolitas (iniciadores) A granel(iniciadores) 30/06/

21 Extracción y transporte EXCAVADORA + VOLQUETE 30/06/

22 Extracción y transporte EXCAVADORA 30/06/

23 Extracción y transporte Volquete 30/06/

24 Trituración Trituradora de martillos Dureza media Alta tasa de reducción Desgaste de martillos, rejilla y revestimientos Simple o doble rotor Se usan ya que la abrasividad de la caliza es baja y se busca un alto coeficiente de reducción 30/06/

25 TRITURACIÓN Trituradora de martillos 30/06/

26 PRE-HOMOGENEIZACIÓN Generalmente solo se realiza con la caliza triturada Regularizar la composición química Se realiza en parques de almacenamiento con lecho de mezcla en nave o al aire libre 30/06/

27 MOLIENDA Molino de rodillos Aumento de superficie específica Esta etapa consume un 75% de la energía consumida en el proceso de fabricación de cemento 30/06/

28 MOLIENDA 30/06/

29 MOLIENDA 30/06/

30 HOMOGENEIZACIÓN Se realiza en silos donde se insufla aire que fluidifica el polvo creando condiciones de turbulencia regulada que produce un mezclado homogéneo de las partículas Silos adicionan almacenamiento intermedio entre la molienda y el horno rotativo Garantizar efectividad del proceso de clinkerización 30/06/

31 SECADO Y PRECALENTAMIENTO Eliminación de humedad y comienzo de calcinación (95%) Mayor rendimiento térmico del proceso y economización de combustible en el horno Ingresos al horno de hasta 800 C Sistema de retención y recuperación de polvos 30/06/

32 PRECALENTAMIENTO 30/06/

33 PRECALENTAMIENTO 30/06/

34 PRECALENTAMIENTO Conducto de escape de fluido Fluido libre de partículas Admisión de la mezcla Mezcla de fluido y partículas Sección cilíndrica del ciclón Sección cónica del ciclón Escape de partículas 30/06/

35 REACCIONES CALCINACIÓN Descomposición térmica de carbonato de calcio Eliminación de agua, CO2 y otros volátiles Aproximadamente 900 C CLINKERIZACIÓN La cal reacciona con los óxidos que componen la arcilla (SiO2, Al2O3, Fe2O3) Aproximadamente 1400 C 30/06/

36 HORNO ROTATIVO CONTINUO CILINDRO DE ACERO RECUBRIMIENTO INTERIOR CON LADRILLOS REFRACTARIOS CALENTAMIENTO EXTERNO COMBUSTIÓN EN QUEMADORES GIRO LENTO MENOS DE 5 RPM LONGITUD ENTRE 40 Y 60 M DIÁMETRO ENTRE 3 Y 6 M 30/06/

37 HORNO ROTATIVO - IMÁGENES 30/06/

38 HORNO ROTATIVO - ESQUEMA 30/06/

39 PERFIL DE TEMPERATURAS % longitud del horno Zona Zona de secado (hornos por vía húmeda) Zona de precalefaccion Temperaturas C. Zonas-material Unos Zona de calcinación Zona de clinkerización Zona de enfriamiento /06/

40 DIMENSIONAMIENTO H R 30/06/

41 BALANCE TÉRMICO Q1 = calor entregado al horno quemando combustible Q2 = calor utilizado en el calentamiento y la reacción química Q3 = calor que se llevan los gases por la chimenea Q4 = calor perdido por radiación y fugas en el horno Q1 = Q2 + Q3 + Q4 30/06/

42 ENFRIADORES RECIBE CLINKER A 1300 C ENFRIAMIENTO BRUSCO DEL CLINKER AIRE A PRESIÓN LLEVANDO CLINKER A 40 C VENTILADORES POR DEBAJO DE REJILLA 30/06/

43 ENFRIADORES 30/06/

44 MOLIENDA DE CLINKER 4% de yeso + adiciones MOLINO DE BOLAS ADICIONA YESO 3 a 30 MICRÓMETROS Y FINURAS MENORES A 5000 cm 2 /g. 30/06/

45 ALMACENAMIENTO Y EXPEDICIÓN Silos de almacenamiento ALAMCENAMIENTO EN SILOS 30/06/

46 ALMACENAMIENTO Y EXPEDICIÓN Despacho 30/06/