Lección Segunda

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CEMENTO PORTLAND: PROCESO DE FABRICACIÓN

a) Obtención, almacenamiento y preparación de materias primas (caliza, marga, arcilla) que son finamente molidas para obtener el crudo.

b) Almacenamiento y preparación de combustibles.

c) Cocción del crudo en un horno rotatorio hasta temperaturas de 1450°C (2000°C de temperatura de llama) para la obtención de clínker de cemento.

d) Molienda conjunta del clínker con otros componentes (cenizas volantes, escoria, puzolana, yeso, etc.) para obtener el cemento.

e) Almacenamiento, ensacado y expedición de cemento.

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CEMENTO PORTLAND: PROCESO DE FABRICACIÓN

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CEMENTO PORTLAND: MATERIAS PRIMAS

La extracción de las materias primas naturales se hace en canteras, normalmente a cielo abierto, próximas a la planta (caliza, marga y arcilla). Las operaciones de extracción incluyen perforación de rocas, voladuras, excavaciones, acarreo y trituración. Después de la trituración primaria, las materias primas se transportan a la planta de cemento para su almacenamiento y homogeneización. Otras materias primas se suministran a través de fuentes externas (p.e. minerales de hierro, arenas de fundición, etc.).

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CEMENTO PORTLAND: DOSIFICACIÓN DEL CRUDO

Michaelis estableció una relación para la composición del crudo del cemento portland que llamó módulo hidráulico (MH).

MH = CaO/(SiO2+Al2O3+Fe2O3) =1,7 – 2,2 Kühl incorporó el módulo de silicatos (MS) que puede

variar de 1,2 a 4,0 pero el rango medio puede ser entre 2,4 y 2,7.

MS= SiO2/(Al2O3+Fe2O3) Además existe el módulo de fundentes (MF) que puede

variar de 1,0 a 4,0 pero el rango medio puede ser entre 1,5 y 2,5.

MF= Al2O3/Fe2O3

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CEMENTO PORTLAND: DOSIFICACIÓN DEL CRUDO

Actualmente se utiliza el standard de cal, K, que definió Kühl como:

K = 100.CaO/(2,8 SiO2+ 1,1 Al2O3+0,7 Fe2O3)

El valor de K se fija entre 90 - 95 para clínkeres con baja saturación en cal o en 95 – 98 para cementos de alta saturación en cal.

Sobre el contenido de esta fórmula haremos razonamientos en la pizarra, solo para entenderla, aunque no haya que memorizar ningún dato.

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CEMENTO PORTLAND: EL HORNO

El proceso de la fabricación del cemento empieza con la descomposición del carbonato cálcico (CaC03) 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. El clínker se muele conjuntamente con yeso y otras adiciones para producir el cemento.

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CEMENTO PORTLAND: COMBUSTIBLES

Se pueden emplear diversos combustibles para proporcionar la energía térmica y la elección del combustible depende de la situación local. En Europa en orden decreciente de importancia son:

coque de petróleo o carbón pulverizado (carbones bituminosos y lignitos);

residuos orgánicos;

fuelóleo pesado;

gas natural.

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CEMENTO PORTLAND: COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS

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LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO Y EL MEDIO AMBIENTE Los aspectos ambientales más importantes de la fabricación de cemento son el consumo

energético y la emisión a la atmósfera de partículas y de gases de combustión (óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SO2)). Las partículas (polvo), provienen de las operaciones de almacenamiento, transporte y manipulación de los materiales (fuentes dispersas o difusas), y de los filtros de desempolvado (fuentes localizadas).

La medición de las emisiones en fuentes localizadas es necesaria para cumplir con los límites de emisión. Las emisiones del horno dependen de las propiedades de las materias primas (humedad, contenido en compuestos sulfurosos volátiles, dificultad de cocción, etc) y del tipo de horno empleado (vías húmeda, semihúmeda, semiseca o seca).

Los vertidos de agua se limitan a las escorrentías de lluvia, la refrigeración de equipos (normalmente en circuito cerrado) y al agua sanitaria, y no representan un impacto ambiental significativo.

El almacenamiento y la manipulación de combustibles son una fuente potencial de contaminación del suelo y de las aguas freáticas, por lo que las fábricas deben dotarse de medios adecuados que garanticen la protección del suelo.

Otros aspectos ambientales, con efectos normalmente leves son la generación de residuos, el ruido y el olor.

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LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO Y EL MEDIO AMBIENTE: Mejores técnicas disponibles (MTD)

El "Acuerdo Voluntario para la Prevención y Control de la Contaminación de la Industria Española del Cemento", firmado el 28 de noviembre de 2001, entre el Ministerio de Medio Ambiente y la Agrupación de Fabricantes de Cemento de España recoge explícitamente la realización de estudios sobre Mejores Técnicas Disponibles.

Las MTD considerando como técnicas primarias que redundan en mejoras de calidad, reducción de costes y reducción de los consumos energéticos y de las emisiones a la atmósfera son las siguientes:

Optimización del control del proceso,

sistemas gravimétricos de alimentación de combustibles sólidos,

mejoras en los enfriadores y

sistemas de gestión de energía

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LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO Y EL MEDIO AMBIENTE: Mejores técnicas disponibles (MTD) Estas técnicas primarias se combinan con otras particulares en función del tipo

de emisión considerada tal y como se presenta a continuación.

Las MTD particulares para la reducción de las emisiones de NOx y SO2 utilizando por ejemplo quemadores de bajo NOx y la adición de materiales absorbentes de SO2.

Las MTD particulares para la reducción de las emisiones de partículas provenientes de fuentes dispersas son:

protección de los sistemas de transporte (pavimentación, cerramiento de cintas, etc),

cerramiento total o parcial de los almacenamientos (silos de clínker, naves, pantallas de protección contra el viento, etc),

desempolvado de los puntos de carga y descarga, y de transporte.

Las MTD para la reducción de las emisiones de partículas por fuentes localizadas son, además de las técnicas primarias:

Filtros electrostáticos

Filtros de mangas12