fabricacion de cemento

El término cemento Portland se empleó porprimera vez en 1824 por el fabricante inglés decemento Joseph Aspdin, debido a su parecidocon la piedra de Portland, que era muy utilizadapara la construcción en Inglaterra.

Puede decirse que el prototipo del cementomoderno fue producido a escala industrial porIsaac Johnson quien en 1845 logra conseguirtemperaturas suficientemente altas paraclinkerizar a la mezcla de arcilla y calizaempleada como materia prima.

Los primeros hornos rotatorios surgieron hacia1880.

ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO

NTC 121 Y 321

“TIPO DE CEMENTO”

CALIDAD DEL CLINKER Y CEMENTO

COMPOSICION QUIMICA DEL

CRUDO

COMPONENTES DE LA MATERIA

PRIMA

Explotación

Trituración

El proceso inicia con la explotación de lamateria prima; la caliza o rocas duras seexplotan por sistemas de voladuras defracturación y la arcilla o rocas blandas seextraen con cargadores o bulldozer.

El material extraído se reduce de tamañopor impacto y/o presión hasta obtener lagranulometría apropiada para el proceso(Tamaño Máximo 1 a 2 pulgadas).

Pre homogenización

Las materias primas se mezclan porseparado; para garantizar launiformidad de cada una de ellas yminimizar la variabilidad en sucomposición química.

Las materias primas se almacenan yluego se transportan por separado a lastolvas, para ser dosificadas en losdiferentes procesos (FabricaciónClinker y Molienda de Cemento).

1

Caliza

Es un carbonato de calcio (CaCO3), siendo lasformas mas puras de la caliza el espato calizo(Calcita).Contiene alrededor del 85-98% CaCO3 eimpurezas de arcilla y sílice.Color generalmente gris y su peso especificovaria entre 2,6 a 2,8

Está constituida por agregados de silicatos dealuminio hidratado, procedente de ladescomposición de minerales de aluminio. Seutilizan para corregir SiO2 y Al2O3.

Otros materiales correctores como:Bauxita, Caolín, Marga, Areniscas.

Arcilla

Mineral de Hierro

Sustancia fósil, dura, bituminosa y térrea, decolor oscuro o casi negro, que resulta de ladescomposición lenta de la materia leñosa, yarde con menos facilidad, pero dando máscalor que el carbón vegetal.

Carbón

Mineral arcilloso que contienen agregados deóxido de hierro (45 -70% Fe2O3). Se utilizacomo material corrector de Fe2O3. (Funcionacomo fundente para la formación de la faseliquida)

El carbón como combustible además deproducir altas temperaturas, por mediode sus productos de combustión,influye en la calidad del clinker

Las cenizas del carbón, su composición yfinura afectan la quemabilidad de laharina.

Con composición química: SiO2= 35-60% Al2O3=15-35%.

Se realiza un diseño de mezcla (harina)para encontrar la dosificación de lasmaterias primas que proporcionen lacomposición deseada de la harina.

El diseño de crudo permite el manejo delos recursos y así garantizar mayor vida útilde los materiales en las minas.

Diseño y Dosificación de Harina

La composición química de la harina es:

CaO: 42 %-44%SiO2: 12%-14%Al2O3: 3% -5%Fe2O3: 2%-3%

Molienda de Crudo

El material dosificado de las tolvas es

transportado al molino vertical, donde el

material se muele mediante la presión que

ejercen cinco rodillos sobre una mesa

giratoria hasta pulverizarlo.

El material se obtiene con un retenido en

Tamiz 170 (90 µ) de 10-12%.

Homogenización

El material molido es transportado alfiltro de mangas mediante la succión degases calientes provenientes del horno,en donde se separa el material del aire ytransportado al silo de homogenización.En el silo se homogeniza la harina,mediante un sistema de fluidificación quepermite el continuo movimiento de laharina, garantizando una mayoruniformidad en su composición química yasí proporcionarle al horno una harina demayor calidad.

Des carbonatación y Clinkerización

El material molido y homogenizado setransporta a un sistema de torre pre calentadorde 5 etapas con el fin de llevar la harina a unatemperatura de 870 C para alimentar el horno,este proceso se da por flujos en contracorriente(Ascendente: los gases calientes del horno ydescendentes: La harina), luego esta ingresa alhorno rotatorio en el cual alcanza unatemperatura de 1450 C que permite latransformación de la harina en Clinker.

El material a salida del horno se recibe enun enfriador rotatorio, un cilindro conelementos levantadores para exponer elmaterial a una corriente de aire que enfríael Clinker hasta una temperatura de 120 C;Esta corriente de aire se conoce como airesecundario

Nomenclatura del Clinker

2

Nomenclatura

química del cementoNombre

Nomenclatura en química

estándar

C Oxido de Calcio CaO

S Oxido de Silicio SiO2

A Oxido de Aluminio Al2O3

H Agua H2O

F Oxido de Hierro Fe2O3

Reacciones en un horno rotatorio

+ SiO2 + SiO2 +Al2O3+Fe2O3

+Al2O3

FORMACION FASES MINERALES DEL CLINKER

CaO

C3S (ALITA)

C2S (BELITA)

C3A C4AF

Base

Acido

Sales

“Silicatos”

Clinker

3

Factores que afectan la calidad del clinker

Composición Mineralógica de Calizas, Arcillas y Correctivos.

Composición Química y Granulométrica de la harina.

Tratamiento Térmico: Temperatura de combustión, Velocidad de calentamiento.

Formación de la fase Liquida.

Cenizas del carbón: Cantidad, Composición y Finura.

Atmósfera del Horno: Oxidante y Reductora.

Cantidad de harina alimentada.

Cantidad de Carbón alimentada.

Operación inestable del horno.

Muestreo de crudo no representativo.

Atascamiento en las tolvas.

Yeso

Mineral constituído principalmentesulfato de cálcio dihidratado.CaSO3.2H2O.Se adiciona para regular el fraguado.

El cemento Portland I se obtiene de la molienda del clinker, yeso y adiciones.

Mineral artificial formado por: CaO : 62-66% (C) SiO2 : 20-22% (S) Al2O3: 5-7% (A) Fe2O3: 3-4% (F)

Resumidos en cuatro minerales: Silicato tricálcico (C3S) Silicato dicálcico (C2S) Aluminato tricálcico (C3A) Ferro aluminato tetracálcico (C4AF).

Clinker

Puzolana

Material silico-aluminoso que por sí solono posee o tiene poca propiedadhidráulica, pero finamente molido y enpresencia de humedad reaccionaquímicamente con el hidróxido de calcio yformar compuestos con propiedadescementantes.

Escoria

Residuo del proceso industrialproducción de acero (Alto horno)formado por calcio, hierro yaluminio.

Cenizas volante (fly ash)

Subproducto de centrales termoeléctricasque utilizan carbón pulverizado comocombustible.

Cenizas de cascara de arroz

Producida por la calcinacióncontrolada de la cascara de arroz.Sílice amorfa >90%

Dosificación

Las materias primas se dosifican de acuerdo a lascaracterísticas que se desean en el cemento yteniendo en cuenta las especificacionesestablecidas en la NTC 321 y NTC 121.

Molienda

Las materias primas se alimentan al proceso demolienda según las proporciones establecidas parael tipo de cemento a producir y se determina lafinura del cemento (retenido del 8 al 16 % en Tamiz325 (45µm)). En el proceso de molienda decemento el material es seleccionado a través de unclasificador de partículas que separan las gruesasretornándolas al molino y las partículas finas setransportan al silo de almacenamiento.

Almacenamiento

Empaque

El cemento se empaca en sacos de50 Kg. El proceso de empaque serealiza mediante un empacadomanual.

El cemento se almacena en bodegacubierta, máximo 2 filas de estibas(20 Sacos por estiba).

Despacho

Se programa y se ordena elcargue de cemento de acuerdo alos pedidos del cliente.

Material aglomerante con propiedades

hidráulicas de adherencia y cohesión, que le

permiten unir fragmentos minerales entre sí

para formar un todo compacto.

Sus principales propiedades son:

Resistencia a la compresión

Durabilidad.

Cemento

Tipos de Cementos

Tipo Aplicación

Tipo I Construcción general como: pavimento, puentes, trabajos de mampostería,edificios de concreto reforzado, columnas y placas. Etc.

Tipo II Es usado en obras de concreto expuestas al ataque moderado de sulfatos y endonde se requiera moderado calor de hidratación, como muelles o muros decontención.

Tipo III Se utiliza cuando se requiere mayor resistencia a edades tempranas, se empleaen obras en las que se necesite desencofrar a corto tiempo, en construccionesmasivas o en secciones estructurales de gran tamaño.

Tipo IV Desarrolla bajo calor de hidratación; Posee buena resistencia a los sulfatos, poresta razón, es especial para usarse en grandes masas de concreto como presas degravedad.

Tipo V Ofrece alta resistencia a los sulfatos: se usa en estructuras hidráulicas,revestimientos de canales, alcantarillas, túneles, sifones y en construcciones queestán en contacto con los suelos y aguas subterráneas.

Características

Uniformidad: Garantizar variaciones mínimas en las propiedades del cemento.

Resistencia: EL cemento tiene buena resistencia a la compresión. Pero sudesempeño bajo flexión es pobre, por esta razón, necesita ser reforzado conhierro.

Desarrollo de Resistencia: Es el tiempo que tarda en desarrollar la resistencia.

Manejabilidad: Es la fluidez o viscosidad del mortero o concreto y el tiempoque mantiene esta fluidez.

Fraguado: Hace referencia al refuerzo de la pasta de cemento que pasa de seruna masa plástica a convertirse en un material rígido.

4

Factores que afectan las propiedades

Temperatura 21 a 25 CHumedad >95%Relación de Agua cemento 0.5

Mayor manejabilidad de morteros y concretosMenor segregación y exudación durante la manipulación

y coladoMenor calor de hidratación y reducción del fisura mientoCrecimiento progresivo de resistencia a corto plazoMayor desarrollo de resistencias a largo plazo

Durabilidad

Ventajas del cemento adicionado

5

La calidad es nuestro principal compromiso, por eso disponemos de uncompleto laboratorio para garantizar que nuestro producto cumpla conlas Normas NTC 121 y 321 y satisfaga las necesidades de nuestrosclientes.

TITULADOR AUTOMATICO

ESPECTOFOTOMETRO 662

Norma Técnica Colombiana NTC 321

Norma Técnica Colombiana NTC 121

Óxidos NTC 321 Cementos del Oriente

MgO Máx. 7.00 1.27

SO3 Máx. 3.50 2.01

Propiedades NTC 121Cementos

del Oriente

Superficie especifica (cm2/g) Min. 2800 3915

Fraguado VicatInicial (min) Min. 45 270

Final (min) Max. 480 300

Expansión al autoclave (%) Max. 0.80 0.21

Resistencia a la compresión

(Kgf/cm2)

R 3 Días Min. 80 102

R 7 Días Min. 150 162

R 28 Días Min. 240 264

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

RE

SIS

TE

NIC

A (

Kg

f/c

m2

)

DIAS

RESISTENCIA A LA COMPRESION CEMENTO PORTLAND TIPO I

NTC 121 C.O Logarítmica (NTC 121) Logarítmica (C.O)

TITULADOR AUTOMATICO

Cabina Extractora

Área Preparación de Muestras

TITULADOR AUTOMATICO

ESPECTOFOTOMETRO 662

NTC 321, NTC 184, ASTM C597

Área de Ensayos Químicos

TITULADOR AUTOMATICO

Ensayos Químicos

TITULADOR AUTOMATICO

Cabina Extractora

Ensayos Químicos

Balanza Analítica

Micron air jet sieveNTC 294, NTC 226

Área de Ensayos Físico -Mecánicos

Balanza Analítica

Ensayos Físico - Mecánicos

ESPECTOFOTOMETRO 662

Balanza Analítica

Mufla

Cabina Extractora

Micron air jet sieveNTC 294, NTC 226

Ensayos Físico - Mecánicos

Ensayo a la compresión NTC 220

Cubo sin fallar Cubo fallado

Resultado del ensayo

Ensayos Físico - Mecánicos