Horno de cemento - Enciclopedia
### Calentadores de cemento
Se utilizan para la etapa de pirólisis de la fabricación de cemento portland y otros tipos de cemento hidráulico, en la que el carbonato de calcio reacciona con minerales portadores de sílice para formar una mezcla de silicatos de calcio. Se producen más de mil millones de toneladas de cemento al año, y los calentadores de cemento son el corazón de este proceso de producción: su capacidad suele definir la capacidad de la planta de cemento. Como la etapa principal de consumo de energía y emisión de gases de efecto invernadero en la fabricación de cemento, la mejora de la eficiencia del calentador ha sido la preocupación central de la tecnología de fabricación de cemento. Las emisiones de los calentadores de cemento son una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero, representando aproximadamente el 2,5% de las emisiones de carbono no naturales a nivel mundial.
Fabricación de clinker de cemento
Un proceso típico de fabricación consta de tres etapas:
molienda de una mezcla de caliza y arcilla o pizarra para obtener un "crudo" fino (ver Molino de crudo);
calentamiento del crudo a la temperatura de sinterización (hasta 1450 °C) en un calentador de cemento;
molienda del clinker resultante para obtener cemento (ver Molino de cemento).
En la segunda etapa, el crudo se introduce en el calentador y se calienta gradualmente por contacto con los gases calientes de la combustión del combustible del calentador. Se producen reacciones químicas sucesivas a medida que aumenta la temperatura del crudo:
70 a 110 °C – Se evapora agua libre.
400 a 600 °C – Minerales arcillosos se descomponen en sus óxidos constituyentes; principalmente SiO2 y Al2O3. La dolomita (CaMg(CO3)2) se descompone en carbonato de calcio (CaCO3), MgO y CO2.
650 a 900 °C – El carbonato de calcio reacciona con SiO2 para formar belita (Ca2SiO4) (también conocida como C2S en la industria del cemento).
900 a 1050 °C – El carbonato de calcio restante se descompone en óxido de calcio (CaO) y CO2.
1300 a 1450 °C – Se produce una fusión parcial (20–30%), y la belita reacciona con el óxido de calcio para formar alita (Ca3O·SiO4) (también conocida como C3S en la industria del cemento).
La alita es el constituyente característico del cemento portland. típicamente, se requiere una temperatura máxima de 1400–1450 °C para completar la reacción. La fusión parcial provoca que el material se aglomere en bolas o nódulos, generalmente de diámetro 1–10 mm. Esto se denomina clinker. El clinker caliente luego cae en un enfriador que recupera la mayor parte de su calor y enfría el clinker a aproximadamente 100 °C, a esta temperatura puede ser transportado convenientemente al almacenamiento. El sistema de calentador de cemento está diseñado para realizar estos procesos.
Historia temprana
El clinker de cemento portland se hizo por primera vez (en 1825) en una forma modificada del tradicional horno de cal estático. El horno de cal básico con forma de taza de huevo se proporcionó con una extensión conica o en forma de colmena para aumentar el viento y, por lo tanto, obtener la temperatura más alta necesaria para hacer clinker de cemento. Durante casi medio siglo, este diseño y las modificaciones menores remained the only method of manufacture. El horno estaba restringido en tamaño por la fuerza de los trozos de crudo: si la carga en el horno colapsaba bajo su propio peso, el horno se apagaba. Por esta razón, los hornos en forma de colmena nunca hicieron más de 30 toneladas de clinker por lote. Un lote tomó una semana para girar: un día para llenar el horno, tres días para quemar, dos días para enfriar y un día para descargar. Por lo tanto, un horno producía aproximadamente 1500 toneladas al año.
Alrededor de 1885, comenzaron los experimentos en el diseño