Ingeniero

AHORRO DE ENERGÍA EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE CLINKER DE CEMENTO EMPLEANDO MINERAL FLUORITA, (CaF2)

Ruben Gilvonio Alegria y Fernando Dominguez Linares

RESUMEN

Altos costos de la energía en la fabricación del cemento, representan más del 60% del costo variable, llevo a la caracterización de diversas materias primas como calizas, travertinos, minerales de sílice, hierro y mineralFluorita (CaF2). Las dosificaciones de fluorita ensayadas fueron 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, 1,0% de la harina cruda necesaria para la obtención del clinker de cemento. Se determinaron las condiciones necesarias, usando dosificaciones de fluorita, que permitan completar las reacciones de los silicatos, 3CaO.SiO2 y 2CaO.SiO2, reduciendo al mínimo la cantidad de CaO libre.
Tanto a nivel de laboratoriocomo a nivel industrial, se encontró que la fluorita ayuda a reducir la temperatura de clinkerización logrando completarse las reacciones. También se logro aumentos en las resistencias a la compresión del cemento cuando se utilizo clinker con fluorita.
De acuerdo a los resultados de laboratorio, se logro completar las reacciones de clinkerización con reducción de 100ºC en la temperatura.Posteriores pruebas a nivel industrial confirmaron reducciones de temperatura de 60oC, con ahorros considerables de combustibles y menores emisiones de gases como SO2, NOx, y CO2.

INTRODUCCIÓN

El proceso de clinkerización en la industria del cemento es el mayor consumidor de energía tanto térmica como eléctrica. El proceso de clinkerizacion se lleva a cabo a temperaturas de 1450ºC en hornosrotatorios llevándose a cabo las reacciones en fase semilíquida, formándose silicatos de calcio, aluminatos y ferroaluminatos de calcio. Los incrementos en los precios de los combustibles lleva a los usuarios a centran sus esfuerzos en el ahorró de energía, principalmente térmica, buscando el reemplazo o reducción de su consumo.
La mejora en la reactividad de la mezclas de crudos a alimentarse a loshornos es una de las vías para mejorar la productividad y obtener ahorros de energía. La distribución del consumo energético en la clinkerización, nos dice que los mayores potenciales están en disminuir los 448 Kcal/Kg de calor de formación del clinker y en reducir las pérdidas de calor por radiación 236 Kcal/Kg de clinker,

El presente trabajo esta orientado al uso de mineralizadores quedisminuyan la temperatura de formación de la fase liquida, incrementándose las velocidades de reacción.
La fluorita es un mineralizador capaz de promocionar la formación de una fase alterando la estabilidad termodinámica con respecto a otras fases. Acelera la velocidad de la reacción tanto en la fase sólida, líquida o en la interfase sólido-líquido; reduce la temperatura de aparición de la faseliquida favoreciendo al desarrollo de los silicatos.
La fase liquida en la clinkerización esta constituida entre 20 a 32% y esta formada por aluminatos y ferritos. Esta fase liquida primero se funde creando un medio liquido para el transporte de los cristales de sílice, calcio y los demás elementos menores que se disuelven en el líquido. Cuando el líquido se satura en sílice y calcio precipitanformando 2CaO.SiO2, (C2S, Belita), luego si el liquido sigue saturado en CaO y sobre los 1400ºC; los C2S absorben calcio y se forma 3CaO.SiO2, (C3S, Alita).
La reacción de los silicatos tricalcicos en la fase sólida transcurre muy lentamente y se ve enormemente acelerada por la presencia de los fundentes.
Los óxidos Al2O3 y Fe2O3 actúan como fundentes, aumentando la velocidad de las reacciones sinalterar significativamente el equilibrio termodinámico de dicha reacción.
La fluorita de grado metalúrgico, procedente de San Luis de Potosí, México es el mineralizador empleado en los ensayos.



PARTE EXPERIMENTAL

Se determino las condiciones de quemabilidad de la harina cruda, diseñada con saturaciones de cal. Se determinaron los tamaños de partículas del crudo y los tiempos y...