Proceso de producción del cemento, Master de Ingeniería de Minas

Generalidades del Cemento

El cemento es el material no natural que se produce en el mundo, su crecimiento en la fabricación se encuentra ligado al aumento de la producción mundial y con el desarrollo de los países (obra civil, infraestructuras ... )

En España existen 34 fábricas de cemento gris con capacidad de producción de clinker efectiva de 30,5 millones de toneladas al año, de ellas 4 fabrican clinker blanco, con una capacidad de producción de 1,5 millones de toneladas.

china produce el 53% mundial

Fabricación responsable del 8% de CO2 que se produce en el mundo

Distribución de Cementeras en España

Figura 1. 1 Distribución de las cementeras en España.

Figura 1. 2 Fábricas de España.

• CEMENTOS ALFA, S.A. Mataporquera (Cantabria)
• CEMENTOS COSMOS, S.A. Oural (Lugo) Toral de los Vados (León)
• CEMENTOS EL MONTE, S.A. Palos (Huelva)
• CEMENTOS ESPECIALES DE LAS ISLAS, S.A. Arguineguín (Las Palmas)
• CEMENTOS MOLINS INDUSTRIAL, S.A. Sant Vicenç dels Horts (Barcelona)
• CEMENTOS PORTLAND, S.A. Alcalá de Guadaira (Sevilla) Morata de Tajuña (Madrid) Olazagutía (Navarra) Venta de Baños (Palencia)
• CEMEX ESPAÑA, S.A. Alcanar (Tarragona) Buñol (Valencia) Castillejo (Toledo) Lloseta (Mallorca) Morata de Jalón (Zaragoza) San Feliú de Llobregat (Barcelona) Santa Cruz de Tenerife Sant Vicente del Raspeig (Alicante) Vilanova i la Geltrú (Barcelona)
• HOLCIM (ESPAÑA), S.A. Carboneras (Almería) Gádor (Almería) Jerez de la Frontera (Cádiz) Lorca (Murcia) Torredonjimeno (Jaén) Yeles (Toledo)
• LAFARGE ASLAND, S.A. Montcada i Reixac (Barcelona) Puerto de Sagunto (Valencia) Villaluenga de la Sagra (Toledo)
• LEMONA INDUSTRIAL, S.A. Lemona (Vizcaya)
• S.A. TUDELA VEGUÍN Aboño Carreño (Asturias) La Robla (León) Tudela Veguin (Asturias)
• SOCIEDAD DE CEMENTOS Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE ANDALUCIA S.A. Córdoba Niebla (Huelva)
• SOCIEDAD FINANCIERA Y MINERA, S.A. Añorga (Guipúzcoa) Arrigorriaga (Vizcaya) Málaga
• UNILAND CEMENTERA, S.A. Santa Margarida i Els Monjos (Barcelona) Vallcarca (Barcelona)

Tipos de Cemento

Se pueden definir como aquellas sustancias adhesivas naturales y artificiales, con las que se pueden formar masas plásticas que son capaces de unir entre sí fragmentos o masa de material sólidos con una distribución granulométrica determinada que recibe el nombre de agregado formando un conjunto compacto. endurece por medio de una reacción química Así mismo con la masa plástica pueden unirse piezas, realizar recubrimientos. La unión se produce mediante endurecimiento desde el estado plástico.

ademas de fabricar cosas se pueden arreglar cosas y hacer recubrimientos

Los cementos puedes inorgánicos y orgánicos.

Cementos Orgánicos

Orgánicos: polímeros, está limitado su uso porque es caro. Se emplean como ligantes de agregados por ejemplo para endurecer rápidamente carreteras dañadas y cubiertas de puentes: metil-metacrilato por ejemplo es un monómero que endurece "in situ" por polimeración. La empresa en España líder en este tipo de cementos que cada vez cobra más importancia debido a los problemas de producción de CO2 en la clinkerización, una de las empresas que trabajan en este campo es SIKA. rápido)

para carreteras dañadas, cubiertas de puentes ... (endurecen

Cementos Inorgánicos

Inorgánicos: son compuestos de calcio -naturales o artificiales- que tienen la propiedad que al juntarse con productos líquidos (agua fundamentalmente) forman masas plásticas que van endureciendo en el tiempo. Podemos hablar de Cementos Hidráulicos y No se va secando y endurece Hidráulicos.

Podemos decir que un CEMENTO ES HIDRAÚLICO cuando al mezclar con agua los compuestos del mismo se disuelven y reaccionan (reacciones de hidrólisis) dando productos hidratados, el conjunto es rellena huecos y endurece al secar. Los compuestos son resistentes al agua (se pueden usar bajo el agua)

Podemos decir que un CEMENTO es NO HIDRAULICO por que se endurecen por reacción con el CO2. Se forman compuestos duros de Ca CO3, pero bajo el agua se forma una pasta de Ca(OH)2 que no endurece.

El cemento inorgánico por excelencia es el Cemento PORTLAND y cuando no se dice nada se refiere a él.

Fabricación del Cemento Portland

El cemento es material artificial, de naturaleza inorgánica y mineral, que finamente molido, y convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y se endurece a causa de las reacciones de sus constituyentes. Los productos hidratados son mecanicamente resistentes y estables tanto en el aire como sumergidos en agua.

alta durabilidad (resistencia que experimenta el material ante agentes que le rodean)

Se obtiene a partir de un producto intermedio llamado Clinker que se produce mediante la cocción a temperatura aproximadamente 1480°C, generalmente en horno rotativos de mezclas en proporciones preestablecidas de carbonato de calcio (caliza) y aluminosilicatos (arcillas o margas) u otros materiales de una composición global similar y con reactividad suficiente, previamente molidos y homogeneizadEn os.

"homogeneizados

Nomenclatura Química del Cemento

Antes de nada vamos a introducir la nomenclatura empleada en la química del cemento para simplificar las fórmulas. Podemos verlas en el cuadro siguiente:

Nomenclatura empleada en la química del cemento cal ematites hidroxido de calcio CaO C Fe2O3 F H2O agua H Ca(OH)2 CH K20 K SiO2 S MgO M Na2O N Al203 A SO3 S CO2 silice alumina sulfatos

En la Figura 1. 3 podemos ver un diagrama simplificado de las materias primas que constituyen el cemento. Junto con el componente calcáreo (calizas) se añaden componentes arcillosos y materias primas para corregir la composición (componentes correctores) en las proporciones adecuadas (dosificación de cementos), de tal manera que al horno se lleva un crudo (harina de cemento) que debe tener la composición correcta, tanto química como mineralurgia para obtener un clinker con unas características determinadas tras el paso por él. Como veremos al clinker se le añaden aditivos como yeso para alcanzar la composición correcta.

clinker no es cemento, es el producto que sale del horno, que se mezcla con aditivos para dar cemento

Figura 1. 3. Diagrama simplificado de la fabricación del cemento.

Preparación de Materias Primas

Hay que convertir las materias primas en polvo (crudo o harina de cemento) de composición homogénea y características físicas precisas para ser sometidas a un proceso de cocción.

Lo primero que hay que hacer es extraer, habitualmente las canteras están próximas a las fábricas, pasamos a una trituración y luego viene la homogenización.

En la trituración que es una primera etapa, los bloques de explotación minera que en una sola etapa se suelen transformar en un producto de tamaño 25-30 mm. Hay veces que se hace una segunda etapa para llegar a los 5mm. Normalmente la caliza no tiene abrasividad alta (no tiene mucho sílice) se emplean trituradoras de impacto (choque, martillos, de cilindros dentados.

La materia prima no puede tener más de un 5% de cuarzo ni más de un 10% de dolomía

trituradoras de jmpacto se utilizan (menos abrasivas) ??

Luego se lleva a lechos de prehomogeneización (como en todas las plantas de cuando se almacena material y necesitamos obtener productos homogéneos). Los lechos son de cada componente por separado.

Las pilas se construyen por apilado de distintos minerales, clasificados, un brazo que mueve a lo largo de un carril que va distribuyendo las cargas que se recibe a través de la cinta - Figura 1. 6 -.

separación magnética

cada color tiene distinto material con distinta composición

el error que se comete es +-5%

Figura 1. 4. Preparación de las materias primas.

Figura 1. 5. Preparación de los Lechos de Homogeneización

Figura 1. 6. Formación de los lechos.

Figura 1. 7. Peine con rueda con cangilones.

Figura 1. 8 Almacenamiento.

Cada división del dibujo tiene una composición conocida y determinada, y diferente de la otra división. Si se hace un corte frontal tendremos una mezcla de todos, con la composición deseada. Al apilarse el mineral tiende a segregarse por granulometría de tal forma que los finos tienden a permanecer en el centro. La HOMOGENEIZACIÓN de la carga se realiza en la recogida de la pila mediante una máquina que ataca el frente de la pila. Esta máquina es un tambor de largo igual al ancho de la pila con un peine que recoge y mezcla los minerales, evacuándolas por una cinta central .- Figura 1. 7 -.

Los minerales más empleados pueden verse en la Figura 1. 9 dentro de las tres categorías que son necesarias para fabricar un cemento portland.

Plantas de Fabricación del Cemento

Los sistemas empleados en las plantas son: Vía Seca, o Vía Húmeda. Se diferencian en la preparación de la materia prima o crudo en el horno.

Vía Húmeda

Las materias primas se deslíen en unos tanques y la pasta homogeneizada, que es una papilla va a un horno rotatorio con sistema interno de secado, con precalentamiento o un dispositivo exterior de secado que consume menos combustible.

La ventaja fundamental es que cuesta menos triturar el crudo, pero no llega a compensar el consumo de combustible para secar la pasta (30%-50%) y los hornos deben ser más grandes (250m). Además produce mas humos.

Figura 1. 9. Materias Primas de Cemento.