República Bolivariana de Venezuela.

Centro Educativo Integral y Capacitación Profesional

Cementación de pozos

Manufacturación

del Cemento

Integrantes:

Hernández José.

Molina Adela.

Quiñones Albis..

Quiñones Liseth.

Instructora:

Escalona Sigrid,

Proceso de Manufactura del Cemento Portland

Selección de materiales:

• Se pulveriza la materia prima hasta obtener un tamaño de polvo fino (<200

m)μ

• La materia prima en polvo se almacena por separado antes de iniciar el

proceso d mezcla dosificada.

Proceso Seco:

Los minerales son pulverizados y Mezclados en seco. La materia prima es

homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En

este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya

que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales,

los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas

temperaturas.

Diagrama para el proceso seco

• Sistema utilizado en los inicios de la fabricación del cemento. “Portland”.

• Menos preciso que el sistema húmedo.

• Hoy en día con el desarrollo de sistema de control sofisticados se ha retomado

este sistema de mezcla por ser más económico.

Proceso Húmedo:

Se agrega agua luego de mezclar Y pulverizar los minerales. La mezcla de

materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en

donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500° centígrados.

Diagrama para el proceso Húmedo

• Mayor precisión en la mezcla pero mayor consumo de energía

Proceso de Calcinación

Es la parte medular del proceso, donde se emplean grandes hornos rotatorios

en cuyo interior a 1,400 °C la harina cruda se transforma en clinker, que son pequeños

módulos gris obscuro de 3 a 4 cm.

Zona Rango de temperatura Reacción

I Hasta 200 Evaporización

II 200 hasta 800 Precalentamiento

III 800 hasta 1100 Descarbonización

IV 1100 hasta 1300 Reacción exotérmica

V 1300 hasta 1500 Sinterización

VI 1300 hasta 10000 Enfriamiento

Explicación del proceso de calcinación:

La calcinación es la parte medular del proceso, donde se emplea garandes hornos

rotatorios a temperatura de 1400 °C donde la harina cruda se transforma en Cliker

que son pequeños módulos gris oscuro de 3 a 4 cm. La temperatura de calcinacion es

a 1450 °C.

En el diagrama de calcinación tenemos 6 zonas con rangos de temperatura y

reacciones las cuales son:

En la zona 1 a 200°C se tiene la reacción de evaporización:

El secado implica la evaporación de la humedad de la materia prima a una

temperatura de 110° C.

En la zona II a T de 200° - 800° se tiene Precalentamiento:

Donde se tiene deshidratación a t mayores de 450°C y significa la perdida del agua

químicamente unida a compuestos tales como arcilla y agregados.

En la Zona III desde 800°C hasta 1200°C se tiene la Descarbonización:

A partir de los 900° C la caliza se descompone en cal viva (CaO) y dióxido de carbono

(CO2). Esta cal está lista para reaccionar y debe ser tratada rápidamente a la zona de

clinkerización.

Zona IV desde T 1100°C hasta 1300°C se tiene la reacción isotérmica donde:

Los óxidos de fierro comienzan a reaccionar con la cal y la alúmina, para formar

ferroaluminato tetracálcico líquido a la temperatura de 1300°C, a la que se disuelven

los minerales, incrementando la reacción entre ellos.

Zona V T desde 1300°C a 1500°C y luego a 1300°C la reacción es sinterizacion:

que es el tratamiento térmico de un polvo a t inferior a la fusión de la mezcla para

aumentar la resistencia mecánica. A los 1338° C los materiales disueltos en el

ferroaluminato tetracálcico (C4AF) reaccionan, formando todo el silicato dicálcico

(C2S).

El aluminato tricálcico (C3A) se termina de formar a los 1400° C. La cal que se

encuentra en exceso reacciona con parte del silicato dicálcico (C2S) para formar

silicato tricálcico (C3S).

El precalentador aumenta la capacidad de la Unidad, ahorra energía y para el cuidado

del medio ambiente, reduce la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera.

La temperatura de calcinación es de 1450° C. Ese calor se debe mantener constante en

la zona de calcinación del horno para que se lleven a cabo la reacciones químicas.

Zona IV T desde 1300°C a 1000° y es la reacción de enfriamiento donde va

disminuyendo la temperatura.

El polvo calcinado y convertido en clínker pasa al enfriador, donde llega con una

temperatura aproximada de 1000° C. En el enfriador, por medio de aire a presión se

logra bajar la temperatura del clínker hasta los 40° C.

Parte del aire que se calienta al contacto con el clínker se aprovecha para incrementar

la eficiencia de los precalentadores, el que tiene baja temperatura se va a la atmósfera

a través de un colector de residuos que disminuye la emisión de polvo a la atmósfera.

Molienda de cemento:

El clinker es molido a través de bolas de acero de diferentes tamaños a su paso por

las dos cámaras del molino, agregando el yeso para alargar el tiempo de fraguado del

cemento.

Las partículas varían entre 1 y 150 m dependiendo del tipo de cemento.μ

Vista lateral molino Clinker

Procesos de fabricación del clinker.

Una vez que el crudo ya está homogenizado los métodos comerciales que se

usan en la fabricación del clinker de cemento portland son los tres siguientes:

• Proceso por vía húmeda

• Proceso por vía seca

• Proceso por vía semi húmeda

• Proceso semi seca

La vía húmeda permitirá un manejo y una homogenización más fácil de las materias

primas, sin embargo es posible preparar una mezcla homogénea de las materias

primas usando la vía seca.

La fabricación del cemento portland se da en varias fases, comenzando desde

las materias primas como lo es la caliza y la arcilla, luego la preparación de la mezcla

de la materia prima, cocción del horno rotativo, producción del clinker, molienda del

clinker, añadido de yeso, escorias y cenizas volantes, molienda del cemento y

finalmente embalaje y expedición

En las etapas de fabricación del cemento las homogenizaciones y dosificaciones

de la materia prima son muy importantes, por lo cual se hace necesario realizar

constantes análisis químicos que permitan dosificar con mayor exactitud.

En el método de fabricación por vía húmeda se requiere agua, para

dispersar y suspender en ella las partículas de cada materia prima separadamente. La

dispersión se hace en grandes tanques con sistemas de paletas para el agitado. Luego

del bombeo se conduce cada sustancia para realizar la mezcla, dosificando la cantidad

de cada una de ellas al entrar al tanque, la lechada ahí preparada con contenido de

agua entre 35 a 50% se conduce por bombeo al horno de longitud cercana a 150

metros El empleo de un método u otro depende de la composición de la materia prima

en estado natural y las condiciones climáticas de la zona.

En el método por vía semi seca se realizan las etapas de dosificación y

homogenización con partículas muy finas y secas empleando corrientes de aire para la

movilización y mezcla, luego e agrega agua hasta un 12%. La dosificación en este

método es aplicado con aire a presión en las partículas secas (la humedad no es mayor

al 1%.

Después de la homogenización, la mezcla pasa a un horno rotatorio con una

ligera inclinación para entrar a un sistema de calentamiento a una temperatura de

entre 1400 a 1500 ·C requerida para alcanzar la fusión de la mezcla que provoca la

formación del clinker el cual debe ser enfriado rápidamente por medio de aire

produciendo el descenso de temperatura hasta los 70 ·C. Este aire es aprovechado

dentro del mismo horno para la fase inicial del secado y calentamiento de la mezcla.

El proceso de fabricación del cemento continúa con la molienda del clinker

agregando durante esta el yeso hidratado para retardar el fraguado del cemento,

actualmente se le adicionan al cemento otras sustancias que pueden ser caliza, escoria

o puzolanas con el fin de mejorar ciertas características de plasticidad o para generar

un retardo de tiempo para llegar a la resistencia final

El proceso de fabricación del cemento es estricto para obtener un buen

producto por lo tanto es necesario ejercer un control permanente para obtener un

producto de buena calidad.

Esquema de los procesos de fabricación del Clinker.

Etapas de la preparación de las materias primas.

Una vez extraído la materia prima que pose distintas características químicas y

mineralógicas deben sufrir un proceso de preparación antes de ser sometido al

proceso de cocción en el horno. y la finalidad es convertirla en polvo de composición

homogénea y características extremadamente precisas.

A continuación se tiene la etapas en la preparación del crudo.

El objetivo de la preparación del crudo es proporcionar las diferentes materias

primas de que se dispone, con el fin de obtener una composición química del clinker

que se corresponda con la calidad deseada.

También hay que tomar en cuenta que la presencia de determinadas cantidades de

CaO, SiO2, Al2O3 y Fe2O3 en el crudo representa una condición necesaria para la

obtención de cemento de calidad, pero no es una condición suficiente

Hay que obtener durante el curso del proceso de cocción una adecuada combinación

de los diferentes óxidos y eso es a traves de :

La temperatura de clinkerización, de una cierta cantidad de fase liquida, lo que

favorece considerablemente la combinación.

Y la finura del crudo ya que si el Si el grado de combinación es insuficiente, lo que

ocurre es que la proporción del silicato tricálcico disminuye en beneficio del dicálcico

y sobre todo que aumenta la proporción de un compuesto.