balance del cemento
Páginas: 10 (2283 palabras)
Publicado: 12 de junio de 2013
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
La fabricación de cemento es una actividad industrial muy intensiva en el consumo de energía y de materias primas.
1. Balance de materia
Para elaborar el balance de materia hay que recurrir a las reacciones que tiene lugar en el proceso de obtención del clínker de cemento Portland, descritas en la memoria del proyecto (Consideraciones sobre lasreacciones).
Procesos:
- Secado. Eliminación del agua libre. Temperatura < 200 ºC.
- Eliminación del agua adsorbida. Temperatura 100 – 400 ºC.
- Descomposición de la arcilla con formación de metacaolinita. Temperatura: 400 – 750 ºC. Transformación química:
Al4 (OH)8 Si4 O10 ----- 2 (Al2 O3 · 2SiO2) + 4 H2O
- Descomposición de la metacaolinita y otros compuestos con formación de una mezcla deóxidos reactivos. Temperatura: 600 – 900 ºC. Transformación química:
Al2 O3 · 2SiO2 ----- Al2 O3 + 2SiO2
- Descomposición de la caliza con formación de CS y CA. Temperatura: 600 – 1000 ºC. Transformación química:
CaCO3 ----- CaO + CO2
3 CaO + 2 SiO2 + Al2 O3 ----- 2 (CaO · SiO2) + CaO · Al2O3
- Fijación de cal por CS y CA con formación de C4AF. Temperatura: 800 – 1300 ºC. Transformaciónquímica:
CaO · SiO2 + CaO ----- 2CaO · SiO2
2CaO + SiO2 + CaO ----- 2CaO · SiO2
CaO · Al2O3 + 2CaO ----- 3CaO · Al2O3
CaO · Al2O3 + 3CaO + Fe2O2 -----4CaO · Al2O3 · Fe2O2
- Nueva fijación de cal por C2S
2CaO + SiO2 + CaO --- 3CaO · SiO2
En los únicos procesos que hay pérdida de masa es en los cuatro primeros:
- Secado. Eliminación del agua libre.
- Eliminación del aguaadsorbida.
- Descomposición de la arcilla con formación de metacaolinita.
- Descomposición de los carbonatos.
El resto de procesos son transformaciones mineralógicas en las que no hay pérdida de material.
Al someter a cocción las primeras materias son expulsados los elementos volátiles, y de modo especial el anhídrido carbónico de la piedra caliza y el agua de hidratación de la arcilla, con locual se produce alguna pérdida de peso.
La cantidad de crudo seco necesaria para la producción el clinker de cemento portland se calcula como sigue:
Expulsión del anhídrido carbónico de la piedra caliza:
Ca C O3 = Ca O + C O2
(40 + 12 + 48) = (40 + 16) + (12 + 32)
100 ptes de CaCO3 = 56 ptes CaO + 44 partes de CO2
Además de la arcilla que entran elcrudo, es expulsado poco más menos un 7 % de agua de hidratación (los componentes orgánicos y otros elementos secundarios no son tenidos en cuenta).
Para el cálculo de las cantidades de materiales se utilizarán por lo tanto las fórmulas siguientes para los diferentes contenidos de CaCO3 del crudo:
en nuestro caso el crudo tiene un 70 % de CaCO3 al que le corresponde:
a = 0.638 Kg declínker/ Kg de crudo.
b = 1.567 Kg de crudo/ Kg de clínker.
c = 69.34 % CaO en el clínker.
Nuestro cemento tiene un 95 % de clínker, así que:
1000 000 t /año * 0.95 = 950 000 t /año de clínker de cemento Portland, y sabiendo que relación hay entre el crudo y el clínker de cemento, concluimos:
950 000 t/año de clínker * 1.567 Kg de crudo/ Kg de clínker = 1 488 650 t de crudo seco anuales.El crudo está formado aproximadamente de un 70 % de caliza y un 30 % de arcilla:
Caliza: 1 042 055 t /año
Arcilla: 446 595 t /año
Estas cantidades corresponden al crudo seco, sin pérdida por humedad natural. Sabemos que:
Humedad natural de la caliza: 1 %
Humedad natural de la arcilla: 6 %
Entonces las cantidades de arcilla y caliza a extraer de la cantera son:
Caliza: 1 052 476t /año
Arcilla: 473 391 t /año
Como ya hemos visto las pérdidas de masa se producen por la pérdida de la humedad del material, en la descomposición de la arcilla en metacaolinita y en la descomposición de la caliza.
Pérdida de masa por descomposición de la caliza:
Pérdida de masa por descomposición de la arcilla en metacaolinita:
La pérdida de masa por la humedad...
La fabricación de cemento es una actividad industrial muy intensiva en el consumo de energía y de materias primas.
1. Balance de materia
Para elaborar el balance de materia hay que recurrir a las reacciones que tiene lugar en el proceso de obtención del clínker de cemento Portland, descritas en la memoria del proyecto (Consideraciones sobre lasreacciones).
Procesos:
- Secado. Eliminación del agua libre. Temperatura < 200 ºC.
- Eliminación del agua adsorbida. Temperatura 100 – 400 ºC.
- Descomposición de la arcilla con formación de metacaolinita. Temperatura: 400 – 750 ºC. Transformación química:
Al4 (OH)8 Si4 O10 ----- 2 (Al2 O3 · 2SiO2) + 4 H2O
- Descomposición de la metacaolinita y otros compuestos con formación de una mezcla deóxidos reactivos. Temperatura: 600 – 900 ºC. Transformación química:
Al2 O3 · 2SiO2 ----- Al2 O3 + 2SiO2
- Descomposición de la caliza con formación de CS y CA. Temperatura: 600 – 1000 ºC. Transformación química:
CaCO3 ----- CaO + CO2
3 CaO + 2 SiO2 + Al2 O3 ----- 2 (CaO · SiO2) + CaO · Al2O3
- Fijación de cal por CS y CA con formación de C4AF. Temperatura: 800 – 1300 ºC. Transformaciónquímica:
CaO · SiO2 + CaO ----- 2CaO · SiO2
2CaO + SiO2 + CaO ----- 2CaO · SiO2
CaO · Al2O3 + 2CaO ----- 3CaO · Al2O3
CaO · Al2O3 + 3CaO + Fe2O2 -----4CaO · Al2O3 · Fe2O2
- Nueva fijación de cal por C2S
2CaO + SiO2 + CaO --- 3CaO · SiO2
En los únicos procesos que hay pérdida de masa es en los cuatro primeros:
- Secado. Eliminación del agua libre.
- Eliminación del aguaadsorbida.
- Descomposición de la arcilla con formación de metacaolinita.
- Descomposición de los carbonatos.
El resto de procesos son transformaciones mineralógicas en las que no hay pérdida de material.
Al someter a cocción las primeras materias son expulsados los elementos volátiles, y de modo especial el anhídrido carbónico de la piedra caliza y el agua de hidratación de la arcilla, con locual se produce alguna pérdida de peso.
La cantidad de crudo seco necesaria para la producción el clinker de cemento portland se calcula como sigue:
Expulsión del anhídrido carbónico de la piedra caliza:
Ca C O3 = Ca O + C O2
(40 + 12 + 48) = (40 + 16) + (12 + 32)
100 ptes de CaCO3 = 56 ptes CaO + 44 partes de CO2
Además de la arcilla que entran elcrudo, es expulsado poco más menos un 7 % de agua de hidratación (los componentes orgánicos y otros elementos secundarios no son tenidos en cuenta).
Para el cálculo de las cantidades de materiales se utilizarán por lo tanto las fórmulas siguientes para los diferentes contenidos de CaCO3 del crudo:
en nuestro caso el crudo tiene un 70 % de CaCO3 al que le corresponde:
a = 0.638 Kg declínker/ Kg de crudo.
b = 1.567 Kg de crudo/ Kg de clínker.
c = 69.34 % CaO en el clínker.
Nuestro cemento tiene un 95 % de clínker, así que:
1000 000 t /año * 0.95 = 950 000 t /año de clínker de cemento Portland, y sabiendo que relación hay entre el crudo y el clínker de cemento, concluimos:
950 000 t/año de clínker * 1.567 Kg de crudo/ Kg de clínker = 1 488 650 t de crudo seco anuales.El crudo está formado aproximadamente de un 70 % de caliza y un 30 % de arcilla:
Caliza: 1 042 055 t /año
Arcilla: 446 595 t /año
Estas cantidades corresponden al crudo seco, sin pérdida por humedad natural. Sabemos que:
Humedad natural de la caliza: 1 %
Humedad natural de la arcilla: 6 %
Entonces las cantidades de arcilla y caliza a extraer de la cantera son:
Caliza: 1 052 476t /año
Arcilla: 473 391 t /año
Como ya hemos visto las pérdidas de masa se producen por la pérdida de la humedad del material, en la descomposición de la arcilla en metacaolinita y en la descomposición de la caliza.
Pérdida de masa por descomposición de la caliza:
Pérdida de masa por descomposición de la arcilla en metacaolinita:
La pérdida de masa por la humedad...
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