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Modelizaci´
on de un Proceso de Calcinaci´
on
en un Horno Rotatorio
Alejandra Vargas G., David Amurrio D.
Departamento de Servicios de Laboratorio
Universidad Cat´
olica Boliviana San Pablo
Cochabamba, Bolivia
e-mail: amurrio@ucbcba.edu.bo

Resumen
Se describe un modelo simple para la calcinaci´
on del carbonato de calcio en
´
oxido de calcio, por medio de un hornorotatorio expresado como una serie de
reactores perfectamente agitados e interconectados con zonas muertas. La cin´etica
de la reacci´
on fue determinada experimentalmente y la transferencia de calor fue
determinada por mediciones en una f´
abrica de cemento. La distribuci´
on de tiempos
de residencia, as´ı como las condiciones del proceso y el rendimiento de la reacci´
on,
fueron expresadas ent´erminos de cuatro par´
ametros k, α, β y γ.

Introducci´
on
De todos los procesos industriales realizados a altas temperaturas, el horno rotatorio constituye, sin lugar a dudas, uno de los equipos m´as solicitados. De concepci´on
extraordinariamente sencilla: un cilindro que rota sobre su eje principal y cuya ligera
desviaci´on de la horizontalidad permite el desplazamiento de s´olidospor su interior, los
hornos rotatorios permiten ajustar tanto el tiempo de residencia de los s´olidos (seg´
un el
angulo de inclinaci´on y la velocidad de rotaci´on) como las condiciones de transferencia
´
de calor (combusti´on directa o indirecta, flujos en co-corriente o en contracorriente)
posibilitando as´ı un alto grado de control sobre el proceso.
La versatilidad, eficiencia y robustezque han demostrado estos equipos se traduce
en un amplio rango de aplicaciones espec´ıficas, particularmente en la industria minera,
de las cuales pasaremos a citar algunos ejemplos [7]:
1. Procesos de oxidaci´
on: permitiendo la eliminaci´on de azufre y ars´enico en minerales de oro, plata, hierro, etc.
2. Procesos de cloraci´
on: en minerales de plata.
Acta Nova; Vol. 2, N◦ 3, diciembre2003 ·

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Acta Nova; Vol. 1, N◦ 3, diciembre 2001

Art´ıculos Cient´ıficos

gas

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combustión

sólidos

Figura 1: Esquema de un horno rotatorio.
3. Procesos de deshidrataci´
on controlada: como en el caso del yeso donde se busca
detener la deshidrataci´
on en el hemi-hidrato.
4. Producci´on de sales espec´ıficas: como en la reducci´on de labaritina en sulfuro de
bario, precursor u
´ nico de todos los compuestos de bario.
5. Procesos de calcinaci´
on destructiva: utilizada en la obtenci´on de ´oxidos de cinc,
titanio, aluminio, magnesio, calcio, etc.
6. Procesos de eliminaci´on reductiva: permitiendo la recuperaci´
on de mercurio met´alico a partir de su sulfuro.
7. Procesos de expansi´
on t´ermica: permitiendo la fabricaci´on deaislantes t´ermicos
como la vermiculita.
8. Procesos de reducci´on controlada: utilizada sobre n´
odulos de hierro y manganeso,
antes de su introducci´on en los altos hornos sider´
urgicos.
9. Procesos de sinterizaci´on: como en la fabricaci´on del cemento.
10. Procesos de decontaminaci´on. Como en el tratamiento anaer´obico de suelos contaminados.
11. Procesos de pir´
olisis: como en lafabricaci´on de coque, carbono activado, etc.
En el presente art´ıculo, desarrollaremos un modelo para una planta de calcinaci´on
de carbonato de calcio en un horno rotatorio [4, 5] (Figura 1) donde piedra caliza se
transforma en cal seg´
un la reacci´on:

CaCO3 + calor ⇀
↽ CaO + CO2 (gas)

∆Hr0 = 1778,6 kJ/kg CaCO3

(1)

El calor es introducido en el reactor por combusti´on directade gas natural y flujo
en contracorriente de los gases de combusti´
on respecto a la caliza.

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1.

Alejandra Vargas et al.: Modelizaci´
on de un Proceso de Calcinaci´
on. . .

Formulaci´
on del problema

Una cabal comprensi´
on de todos los principios, factores y mecanismos que caracterizan el proceso es esencial para la elaboraci´
on de un modelo...