La producción de cemento portland

PROYECTO FINAL

ACTIVIDAD INDIVIDUAL

JIMMY RAÚL DELGADO LEYVA

CÓDIGO: 7.691.929

TUTOR

NATALIA ANDREA SALAZAR

GRUPO 332569_117

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA "UNAD"

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

NEIVA – HUILA

DICIEMBRE 2013

CEMENTO PORTLAND

Empresa matriz: CEMENTOS PORTLAND VALDERRIVAS, S.A. (España)

Dirección: M311

Código postal: KM 4,5

Población: MORATA DE TAJUÑA

Municipio: Morata de Tajuña

Actividad económica principal: FABRICACION DE CEMENTO

FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

El proceso de fabricación consta en esencia de tres etapas: obtención y preparación de las materias primas para la fabricación del clinker, denominada crudo, cocción del crudo para fabricar un producto intermedio denominado clinker; y obtención del cemento por molienda a partir del clinker y de otras materias.

La fabricación del cemento Portland se da en tres fases:

preparación de la mezcla de las materias primas,

producción del clinker y

preparación del cemento.

Las materias primas para la producción del portland son minerales que contienen:

óxido de calcio (44 %),

óxido de silicio (14,5 %),

óxido de aluminio (3,5 %),

óxidos de hierro (3 %)

óxido de manganeso (1,6 %).

La extracción de estos minerales se hace en canteras, que preferiblemente deben estar próximas a la fábrica. Con frecuencia los minerales ya tienen la composición deseada; sin embargo en algunos casos es necesario agregar arcilla, o bien carbonato de calcio, o bien minerales de hierro, bauxita, u otros minerales residuales de fundiciones.

La mezcla es calentada en un horno especial, con forma de un gran cilindro (llamado kiln) dispuesto casi horizontalmente, con ligera inclinación, que rota lentamente. La temperatura aumenta a lo largo del cilindro hasta llegar a unos 1400 °C, que hace que los minerales se combinen pero sin que se fundan o vitrifiquen.

En la zona de menor temperatura, el carbonato de calcio (calcáreo o caliza) se disocia en óxido de calcio y dióxido de carbono (CO2). En la zona de alta temperatura el óxido de calcio reacciona con los silicatos y forma silicatos de calcio (Ca2Si y Ca3Si). Se forma también una pequeña cantidad de aluminato tricálcico (Ca3Al) y ferroaluminato tetracálcico (Ca4AlFe). El material resultante es denominadoclínker. El clínker puede ser conservado durante años antes de proceder a la producción del cemento, con la condición de que no entre en contacto con el agua.

La energía necesaria para producir el clínker es de unos 1700 julios por gramo, pero a causa de las pérdidas de calor el valor es considerablemente más elevado. Esto comporta una gran demanda de energía para la producción del cemento y, por tanto, la liberación de gran cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, un gas de efecto invernadero.

Para mejorar las características del producto final al clínker se agrega aproximadamente el 2 % de yeso (aljez) y la mezcla es molida finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso.

El cemento obtenido tiene una composición del tipo:

64 % óxido de calcio

21 % óxido de silicio

5,5 % óxido de aluminio

4,5 % óxidos de hierro

2,4 % óxido de magnesio

1,6 % sulfatos

1 % otros materiales, entre los cuales principalmente agua.

Operaciones unitarias

Esencialmente las operaciones unitarias preparan los materiales crudos en las proporciones necesarias y estado físico propio de la finura y contacto íntimo tal que las reacciones químicas (procesos unitarios) pueden tomar parte en la temperatura de calcinación en el horno para formar, por doble descomposición o neutralización, los siguientes componentes:

Fórmula Nombre Abreviatura.

2CaO.SiO2 Silicato dicálcico C2S

3CaO.SiO2 Silicato tricálcico C3S

3CaO.Al2O2 Aluminato tricálcico C3A

4CaO.Al2O3.Fe2O3 Alumnioferrito tetracálcico C4AF

MgO En estado libre.

K2O y Na2O formando pequeños montículos de varios componentes con CaO, Al2O3, SiO2 y SO3

También toman lugar otras reacciones, tal como deshidratación y descarbonización o calcinación de la piedra de cal, ambos siendo endotérmicos con valores de 380 y 665 BTU/lb respectivamente.

La formación del clinker es exotérmica con un valor probable de 200 BTU/lb de clinker.

Sin embargo, la consumación del carbón indica 3000 o 4000BTU/lb de clinker. Este calor es despedido del horno en las reacciones siguientes:

Temperatura Reacción Intercambio de calor

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