ES2313056T3 - Procedimiento para la produccion de un aglutinante hidraulico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de un aglutinante hidráulico a partir de varios componentes (12a-12e) de materia bruta, moliéndose los componentes de materia bruta para dar harina cruda, calcinándose la harina cruda en una instalación (2) de calcinación para dar clínker y moliéndose finalmente el clínker junto con sustancias de molienda adicionales, analizándose la composición mineralógica y/o química de la harina cruda, estando presentes para la harina cruda en cada caso al menos dos silos (4a-4h) de harina cruda separados, que se llenan con harina cruda de distinta composición mineralógica y/o química y fijándose la composición de la harina cruda que va a calcinarse mediante extracción controlada en función de la composición analizada de la harina cruda a partir de uno o varios silos de harina cruda, caracterizado porque la harina cruda que va a calcinarse tras la extracción controlada de uno o varios silos de harina cruda se alimenta directamente a la instalación de calcinación.
Description
Procedimiento para la producción de un
aglutinante hidráulico.
La invención se refiere a un procedimiento para
la producción de un aglutinante hidráulico a partir de varios
componentes de materia bruta, moliéndose los componentes de materia
bruta para dar harina cruda, calcinándose la harina cruda en una
instalación de calcinación para dar clínker y moliéndose finalmente
el clínker junto con sustancias de molienda adicionales.
Durante la producción de clínker de cemento se
mezclan mediante la etapa de procedimiento del tratamiento de la
materia bruta los óxidos principales CaO, Al_{2}O_{3},
Fe_{2}O_{3} y SiO_{2} a partir de materiales tales como por
ejemplo piedra caliza, marga, arcilla, bauxita, mineral de hierro,
arena, etc. de tal manera que las razones del CaO con respecto a
los otros tres óxidos, del SiO_{2} con respecto al óxido de
aluminio y de hierro así como del óxido de aluminio con respecto al
óxido de hierro se encuentran dentro de un intervalo de valores
deseado. Estas tres razones, también denominadas módulos de materia
bruta, son, además de parámetros característicos subordinados
adicionales para los componentes secundarios, los parámetros
característicos de calidad más importantes de la harina cruda, dado
que mediante éstos pueden ajustarse las fases mineralógicas
principales del clínker de cemento C3S, C2S, C3A y C4AF (en la
notación del cemento) y por consiguiente las propiedades del
clínker de cemento. Para las propiedades de los minerales de clínker
tienen también un significado importante también los álcalis,
sulfatos, halógenos y otros elementos que están contenidos en
fracciones de masa menores.
El tratamiento de la materia bruta tiene que
garantizar, además de la molienda fina necesaria para el
procedimiento de calcinación de clínker, el secado y la
homogeneidad de los módulos (expresada como la desviación estándar
con respecto a los valores medios perseguidos).
El clínker de cemento se calcina hoy en día
habitualmente en una línea de producción de clínker compuesta por
precalentador, calcinador, horno de tambor y refrigerador de
clínker. En la instalación de molienda de cemento se muele el
clínker de cemento entonces mediante la adición de un soporte de
sulfato como regulador de la solidificación y otras sustancias de
molienda, tales como por ejemplo escoria granulada, cenizas
volantes, puzolanas, piedra caliza y pizarra bituminosa calcinada,
para dar distintos cementos con sus respectivas propiedades. Las
etapas de procedimiento mencionadas tratamiento de la materia bruta,
calcinación del clínker y molienda del cemento están separadas en
cada caso por depósitos. Estos depósitos proporcionan una reserva de
material, para desacoplar la disponibilidad de una parte de la
instalación del orden de marcha de las otras partes de la
instalación. Además, especialmente entre el tratamiento de la
materia bruta y la calcinación del clínker, se atenúan las
fluctuaciones en los parámetros característicos de calidad mediante
el silo, para obtener una calidad lo más constante posible de la
harina cruda. Los parámetros característicos de calidad de las
etapas de procedimiento individuales se examinan mediante toma de
muestras periódica tras las etapas de procedimiento individuales y
los valores calculados se utilizan, aguas arriba del material, en el
sentido de una regulación para dar variaciones en las magnitudes de
ajuste.
Este modo de proceder está relacionado con las
siguientes desventajas técnicas y económicas:
Los parámetros característicos de calidad más
importantes, pero no exclusivos, para el producto acabado, cemento,
son resistencia a la presión como función del tiempo, inicio y fin
de la solidificación, solicitación de agua para rigidez normal,
resistencia a sulfatos, etc. Mediante la última etapa de
procedimiento de la molienda de cemento ya sólo puede influirse en
una parte de estos parámetros característicos, dado que ya se había
influido en las propiedades esenciales o se habían ajustado en las
etapas de procedimiento anteriores. Así, los módulos de la materia
bruta influyen en la razón en masa de las fases de clínker
generadas, que a su vez tienen una influencia primaria sobre las
propiedades del cemento. Sin embargo, el cálculo anterior de las
fases de clínker, por ejemplo según el método de Bogue, es sólo
suficientemente fiable cuando los elementos secundarios y elementos
traza están presentes en cantidades reducidas. Especialmente en el
caso de la utilización importante desde el punto de vista económico
de combustibles de desecho o sustancias de desecho de otras
industrias (en el sentido de un procedimiento compuesto) no es
posible la predicción de las fases de clínker y con ello las
propiedades del cemento con suficiente exactitud. Además, las fases
de clínker no están distribuidas de manera homogénea a lo largo de
la distribución del tamaño de partícula del clínker.
Una desventaja adicional resulta del tamaño de
los depósitos establecido frecuentemente mediante consideraciones
de disponibilidad, que implican un alto tiempo muerto y por
consiguiente tienen como consecuencia una flexibilidad reducida en
el caso de la adaptación de la calidad del producto a las
condiciones de producción modificadas. En el caso de silos de
materia bruta que totalmente llenos presentan una reserva de por
ejemplo 1-2 días, no puede tener lugar a corto
plazo una modificación ventajosa desde el punto de vista económico
del combustible sin modificar de manera duradera la calidad del
producto.
A partir del documento
WO-A-02083279 se conocen un
procedimiento y una instalación, estando previstos para el
almacenamiento de la harina cruda un gran número de silos,
llenándose sucesivamente los silos individuales con la harina cruda
y extrayéndose la harina cruda de varios silos al mismo tiempo. De
esta manera se consigue una alta tasa de homogeneización, mediante
lo cual se garantiza un proceso de calcinación constante y estable.
Pero este procedimiento tampoco permite una modificación a corto
plazo del combustible sin modificar de manera duradera la calidad
del producto.
En el documento
EP-A1-0 911 303 se da a conocer
también un procedimiento para la regulación de la mezcla de las
materias brutas para la producción de cemento.
A partir del documento
US-A-3 233 973 se conoce un
procedimiento así como una instalación para la producción de un
aglutinante hidráulico, en el que se analiza la composición
mineralógica y/o química de la harina cruda y se almacena en al
menos dos silos de harina cruda separados. La harina cruda que va a
calcinarse se extrae mediante extracción controlada en función de
la composición analizada de la harina cruda de uno o varios silos
de harina cruda y a continuación se alimenta a varios silos de
mezclado y finalmente a varios silos de reserva de horno.
Por tanto la invención se basa en el objetivo de
proponer un procedimiento mediante el cual se eviten los largos
tiempos muertos que resultan de los tamaños de los depósitos y
adicionalmente exista la posibilidad de la influencia de los
parámetros característicos de calidad aguas abajo con respecto a la
dirección del flujo de material de las etapas de procedimiento
expuestas anteriormente.
Este objetivo se soluciona según la invención
mediante las características de la reivindicación 1.
En el procedimiento conocido a partir del
documento WO-A-02083279 únicamente
pueden compensarse (homogeneización) fluctuaciones de la
composición de la harina cruda alrededor de un valor medio, mientras
que según la invención la composición de la harina cruda no puede
fijarse hasta después del proceso de molienda en función de la
composición analizada de los componentes de materia bruta molidos
mediante extracción dirigida de los silos de harina cruda.
Otras configuraciones de la invención son objeto
de las reivindicaciones dependientes.
Según un ejemplo de realización preferido se
determina la composición mineralógica y/o química del clínker y se
usa para el control de la extracción de la harina cruda de los silos
de harina cruda.
Según otra configuración se muelen al menos
parcialmente por separado los componentes de materia bruta
individuales y se almacenan en silos de harina cruda separados.
Para la determinación de la composición
mineralógica y/o química de la harina cruda pueden tomarse y
analizarse muestras fraccionadas según el tamaño de grano y/o la
densidad. También es un objetivo de la presente invención, realizar
el llenado de silos de harina cruda mediante fraccionamiento por
medio de cribado o tamizado según el tamaño de grano y/o la
densidad.
Los diferentes silos pueden llenarse de manera
dirigida para el almacenamiento de materiales con distintos
parámetros característicos de calidad. El llenado puede tener lugar
o bien basándose en una asignación simple de la corriente de
material a un silo en el sentido de un dispositivo de cambio o bien
basándose en una clasificación según tamaños de grano o densidades
mediante tamizado o cribado. De esta manera puede considerarse el
hecho de que el clínker de cemento presenta una concentración
distinta según el tamaño de grano de las fases de clínker.
Los sistemas de análisis de muestras
químicos/mineralógicos están dispuestos antes de los silos y tras la
etapa de procedimiento conectada aguas abajo y permiten, basándose
en los valores medios calculados antes del llenado en separaciones
periódicas la decisión sobre el/los silo(s) en el/los que se
almacena el material del que se ha tomado muestra y basándose en
los parámetros característicos de calidad dirigidos tras la etapa
de procedimiento conectada aguas abajo la decisión sobre las
cantidades de material que han de extraerse de los silos
individuales. Los resultados del análisis relacionados con el tiempo
de llenado, cantidad de llenado y sitio de llenado se guardan
temporalmente para la regulación adicional.
Según el estado de la técnica, se utiliza para
la determinación de las fases de clínker habitualmente el
procedimiento de la difractometría de rayos X con la valoración
cuantitativa según Rietveld y para la determinación de los módulos
de materia bruta un procedimiento de fluorescencia de rayos X. Sin
embargo, también son posibles otros procedimientos alternativos o
complementarios.
Los silos o celdas de silo individuales están
realizados a este respecto, especialmente en el lado de la harina
cruda, ventajosamente de manera geométrica, de manera que se
garantiza un flujo de masa. De esta manera surgen capas
horizontales en las celdas de silo con valores característicos de
calidad conocidos. Mediante la separación del almacenamiento según
parámetros característicos de calidad y del vaciado controlado de
cada una de las celdas individuales es posible regular de manera
dirigida los parámetros característicos de calidad en el
procedimiento posterior.
Los sistemas de análisis de muestras están
compuestos, en general, por los componentes toma de muestras,
preparación de muestras y medición así como por una unidad de
control y un software para la valoración y el análisis de los datos
de medición. Además, la toma de muestras puede comprender también
dispositivos de fraccionamiento según la densidad y/o el tamaño de
grano adicionales.
Si se utiliza un sistema de este tipo tanto para
la harina cruda entre el tratamiento de la materia bruta y la
calcinación del clínker como para el clínker entre la calcinación
del clínker y la molienda del cemento, entonces puede regularse el
vaciado de los silos de harina cruda individuales con los valores
característicos de calidad calculados mediante el sistema de
análisis de muestras del clínker. Por ello pueden regularse hasta
el máximo modificaciones no predecibles mediante combustibles
secundarios o materias primas secundarias (por ejemplo cenizas
volantes de lignito, neumáticos, residuos domésticos) en las fases
de clínker.
En el caso de molienda común se observa
frecuentemente una composición química no deseada separada según
tamaños de grano. Mediante la invención es asimismo posible de
manera ventajosa producir los componentes de harina cruda
individuales mediante molienda y almacenamiento por separado. La
combinación de los componentes de harina cruda molidos por separado
posibilita un mejor control de la composición química
independientemente de la molturabilidad. También pueden generarse
componentes de corrección, que se caracterizan por una alta
concentración de un óxido principal o de un componente secundario,
y almacenarse por separado para correcciones posteriores y cuando
sea necesario añadirse a la mezcla con tiempos muertos cortos.
Además pueden evitarse los problemas que existen
en el caso de falta de dosificación de un componente de materia
bruta. En este caso, a menudo ya no puede mantenerse el intervalo de
valores necesario de los parámetros característicos de calidad y no
existe ninguna posibilidad de corrección suficiente en el flujo de
material adicional. Mediante el almacenamiento separado de los
componentes individuales existe en este caso un tampón temporal para
corregir los errores en la formulación. Esto conduce en el caso del
estado de la técnica actual, especialmente en el caso de materiales
difíciles de manipular, tales como por ejemplo arcilla altamente
pegajosa o polvos de filtro reciclados, a problemas de
disponibilidad de la instalación, dado que ha de detenerse la
instalación y eliminarse la perturbación.
Otras configuraciones y ventajas de la invención
se explican en detalle a continuación mediante la descripción y el
dibujo.
En el dibujo muestran
la figura 1 una vista general esquemática de una
instalación para la producción de un aglutinante hidráulico y
la figura 2 una vista esquemática de una
instalación de silos de harina cruda/instalación de silos de
clínker.
La vista general representada en la figura 1
muestra una instalación para la producción de un aglutinante
hidráulico, especialmente cemento y clínker de cemento.
Está compuesta por las etapas de procedimiento
tratamiento 1 de la materia bruta, calcinación 2 del clínker y
molienda 3 del cemento. Entre las etapas de procedimiento está
prevista también una instalación 4 de silos de harina cruda o una
instalación 5 de silos de clínker. El cemento molido listo llega a
un silo 6 de cemento y puede en el mismo trasvasarse para el
transporte adicional.
Los componentes 12a-12e de
materia bruta necesarios para la producción de cemento, tales como
cal, arcilla, mineral de hierro, etc., se trituran previamente al
menos parcialmente en trituradoras 10 y llegan entonces a través de
sitios de almacenamiento a tolvas 13 de reserva separadas. A través
de elementos de dosificación no representados con detalle se
extraen los componentes de materia bruta individualmente o juntos, y
se muelen en un dispositivo 14 de molienda para dar harina
cruda.
Antes del dispositivo 14 de molienda puede estar
previsto un dispositivo 15 de análisis para el análisis de la
composición mineralógica y/o química de los componentes de materia
bruta. De manera alternativa, tras el dispositivo 14 de molienda
puede estar previsto un dispositivo 16 de análisis adicional, con
cuya ayuda puede determinarse la composición mineralógica y/o
química de la harina cruda/de los componentes de harina cruda.
La harina cruda llega a continuación a la
instalación 4 de silos de harina cruda, que está compuesta por un
gran número de silos 4a-4h de harina cruda. Los
silos de harina cruda individuales pueden estar configurados por
separado o se reúnen como celdas de silo individuales en silos de
múltiples celdas. El gran número de silos de harina cruda ofrece la
posibilidad de que éstos pueden llenarse con harina cruda de
distinta composición mineralógica y/o química. A este respecto
pueden molerse al menos parcialmente por separado los componentes
12a-12e de materia bruta individuales y almacenarse
en silos de harina cruda separados. En la práctica se molerán de
manera conveniente algunos componentes de materia bruta juntos y
otros componentes de materia bruta por separado y se almacenarán en
los silos de harina cruda. Naturalmente, también existe la
posibilidad de moler y almacenar diferentes componentes con
distintas razones de cantidades entre sí. A través del aparato 16
de análisis se está siempre al tanto de la composición del material
y pueden controlarse de manera dirigida los silos de harina
cruda.
En la siguiente etapa de procedimiento se
calcina la harina cruda para dar clínker. La etapa de procedimiento
"calcinación de clínker" comprende habitualmente un
precalentador 21, un calcinador 22, un horno 20 de tambor así como
un refrigerador 23 de clínker. La harina cruda se extrae mediante
extracción dirigida de uno o varios silos 4a-4h de
harina cruda en la composición deseada y se transportan directamente
a la instalación 2 de calcinación. Por consiguiente, la harina
cruda extraída de los silos de harina cruda no se almacena además
de manera intermedia primero en un silo de recolección. En la
instalación de calcinación se calienta previamente en el
precalentador en contracorriente con los gases de escape del horno
de tambor, se calcina previamente en el calcinador y se calcinan
finalmente en el horno de tambor para dar clínker. El enfriamiento
tiene lugar entonces en el refrigerador 23 de clínker conectado
aguas abajo.
En un dispositivo 24 de análisis se determina la
composición mineralógica y/o química de la harina cruda extraída de
los silos de harina cruda. En otro dispositivo 25 de análisis y de
toma de muestras dispuesto en o tras el refrigerador 23 de clínker
se determina finalmente la composición mineralógica y/o química del
clínker. A este respecto las muestras pueden separarse en
fracciones según la densidad y el tamaño de grano.
El clínker calcinado se alimenta a la
instalación 5 de silos de clínker, que está compuesta igualmente por
un gran número de silos 5a-5g de clínker. También
en este caso es a su vez posible que se regule el llenado de los
silos de clínker individuales y la extracción del clínker de uno o
varios silos de clínker en función de la composición mineralógica
y/o química deseada del cemento que ha de lograrse. Un dispositivo
26 de análisis determina la composición mineralógica y/o química
del clínker extraído de los silos de clínker.
El cemento acabado está compuesto además de
clínker también de yeso y otros aditivos, que se muelen en la
instalación 3 de molienda de cemento en un molino 30 conjuntamente.
Para garantizar un flujo de material uniforme hacia el molino 30,
están previstas tolvas 31 (aditivos), 32 (yeso) y 33 (clínker)
previas. Los componentes individuales se extraen a través de
elementos de dosificación no representados con detalle
correspondientemente a la composición deseada y se alimentan
directamente a la instalación 3 de molienda de cemento. El cemento
molido llega finalmente al silo 6 de cemento y puede llenarse desde
allí en medios de transporte adecuados.
En lugar de en una única tolva 33 previa de
clínker, las diferentes calidades de clínker pueden almacenarse
también en varias tolvas previas de clínker y desde allí
transportarse junto con los demás componentes hasta el molino. El
dispositivo 26 de análisis puede disponerse entonces también por
primera vez entre las tolvas previas y el molino 30.
A continuación se describe con más detalle la
instalación 4 de silos de harina cruda mediante la figura 2. Sin
embargo, la siguiente descripción también es válida para la
instalación 5 de silos de clínker. Para evitar repeticiones
innecesarias, se hace referencia por tanto a continuación
esencialmente a la instalación 4 de silos de harina cruda. Los
símbolos de referencia relacionados con la instalación 5 de silos de
clínker se indican adicionalmente detrás de la barra
transversal.
El procedimiento anterior, en este caso el
tratamiento de material bruto, está caracterizado con el símbolo de
referencia 1/2. El procedimiento posterior, en este caso la
calcinación de clínker, está caracterizado con el símbolo de
referencia 2/3. La harina cruda o los componentes de harina cruda
molidos durante el tratamiento 1 de materia bruta se analizan por
el dispositivo 16/25 de análisis para determinar su composición
mineralógica y/o química. El resultado del análisis se comunica a
una unidad 7 de control, que controla los dispositivos 40 de
separación de material, para fijar el llenado de uno determinado o
de varios silos de harina cruda/silos de clínker. La unidad 7 de
control supervisa además a través de sensores 41 el estado de
llenado de cada silo de materia bruta/silo de clínker
individual.
Cada uno de los silos de materia bruta presenta
un elemento 42 de dosificación de salida asociado que puede
controlarse de manera dirigida a través de la unidad 7 de control.
De esta manera pueden controlarse de manera dirigida uno o varios
elementos 42 de dosificación de salida, para alimentar una corriente
de harina cruda con una composición mineralógica y/o química
deseada al procedimiento de calcinación de clínker posterior. La
composición de la harina cruda se establece por el dispositivo 25/26
de análisis y dado el caso se usa para la corrección o regulación
posterior de los elementos 42 de dosificación de salida.
El gran número de silos de harina cruda o silos
de clínker aumenta la flexibilidad en la composición del material.
Por tanto puede conseguirse también muy a corto plazo, por ejemplo
en el caso de la utilización de otros combustibles, en la
calcinación de clínker una corrección correspondiente de la
composición de la harina cruda. Existe también la posibilidad de
llevar a cabo mediante el análisis del clínker calcinado
modificaciones lo más rápidas posibles en la composición de la
harina cruda. Además pueden compensarse fluctuaciones en la
composición del clínker mediante el mezclado dirigido de clínker de
dos o más silos de clínker.
En la molienda común se observa a menudo una
composición química indeseada separada según tamaños de grano. Sin
embargo, con la instalación anterior es posible producir componentes
de materia bruta individuales mediante la molienda y el
almacenamiento por separado. La combinación de componentes de
materia bruta molida por separado garantiza un mejor control de la
composición química independientemente de la molturabilidad. También
pueden generarse fácilmente componentes de corrección, que se
caracterizan por una alta concentración de un óxido principal o de
un componente secundario, y almacenarse por separado para
correcciones posteriores y alimentarse, en caso de necesidad, a la
mezcla con tiempos muertos cortos.
Se conoce que el clínker de cemento presenta una
concentración diferente según el tamaño de grano de las fases de
clínker. Por tanto puede preverse que los dispositivos de análisis
para la determinación de la composición mineralógica y/o química de
la harina cruda/del clínker tomen muestras, que estén fraccionadas
según el tamaño de grano y/o la densidad. También es concebible que
se consiga el llenado de los silos de harina cruda/silos de clínker
según el tamaño de grano y/o la densidad mediante el fraccionamiento
por medio de cribado o tamizado. Así pueden estar equipados los
dispositivos 40 de separación individuales con medios adecuados para
el cribado o tamizado.
Claims (5)
1. Procedimiento para la producción de un
aglutinante hidráulico a partir de varios componentes
(12a-12e) de materia bruta, moliéndose los
componentes de materia bruta para dar harina cruda, calcinándose la
harina cruda en una instalación (2) de calcinación para dar clínker
y moliéndose finalmente el clínker junto con sustancias de molienda
adicionales,
analizándose la composición mineralógica y/o
química de la harina cruda,
estando presentes para la harina cruda en cada
caso al menos dos silos (4a-4h) de harina cruda
separados, que se llenan con harina cruda de distinta composición
mineralógica y/o química
y fijándose la composición de la harina cruda
que va a calcinarse mediante extracción controlada en función de la
composición analizada de la harina cruda a partir de uno o varios
silos de harina cruda,
caracterizado porque la harina cruda que
va a calcinarse tras la extracción controlada de uno o varios silos
de harina cruda se alimenta directamente a la instalación de
calcinación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se determina la composición mineralógica
y/o química del clínker y se usa para el control de la extracción
de la harina cruda de los silos (4a-4h) de harina
cruda.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los componentes de materia bruta
individuales se muelen al menos parcialmente por separado y se
almacenan en silos (4a-4h) de harina cruda
separados.
4. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para la
determinación de la composición mineralógica y/o química de la
harina cruda/del clínker se toman y analizan muestras fraccionadas
según el tamaño de grano y/o la densidad.
5. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el llenado
de los silos (4a-4h) de harina cruda tiene lugar
mediante fraccionamiento por medio de cribado o tamizado según el
tamaño de grano y/o la densidad.
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