MXPA03007306A - Intensificacion de rendimiento de escoria de cemento. - Google Patents

Abstract

El rendimiento de escoria de cemento recuperada de un montaje de horno es intensificado al alimentar un material particulado que comprende silice y un oxido de al menos uno de calcio y aluminio, por ejemplo, ceniza fina hacia contacto con escoria de cemento caliente; la ceniza fina se funde a un material parcialmente fusionado, el cual reacciona quimicamente con la escoria caliente para producir una escoria de cemento piroprocesada de silicatos hidraulicos cristalinos; el extrusor es adicionado a la escoria de cemento caliente corriente debajo de la formacion de la escoria de cemento, y adecuadamente es adicionada a la escoria de cemento caliente en el extremo corriente arriba del enfriador del montaje de horno, o dentro del horno, corriente debajo de la zona de quemado, y mas especialmente en la zona de enfriamiento inicial en el extremo de descarga del horno.

Description

(BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, L, MR, (88) Date of publication of the iiiternational search report: NE, SN, TD, TG). 28 November2002 For two-letter codes and other abbreviations, refer to the "Guid- Published: ance Notes on Codes andAbbreviations" appearing at the begin- (54) Título: INTENSIFICACION DE RENDIMIENTO DE ESCORIA DE CEMENTO (57) Resumen: El rendimiento de escoria de cemento recuperada de un m ontaje de horno es intensificado al alimentar un material particulado q ue comprende sílice y un óxido de a l menos uno de calcio y aluminio , por ejemplo, ceniza fina hacia contacto con escoria de cemento caliente; la cen iza fina se funde a un material parcialme nte fusionado, el cual reacciona q uím icamente con la escoria caliente para prod ucir una escoria de cemento piroprocesada de si licatos hidráulicos cristalinos; el extrusor es adicionado a la escoria de cemento caliente corriente debajo de la formación de la escoria de cemento, y adecuadamente es adicionad a a la escoria de cemento caliente en el extremo corriente arriba del enfriador del montaje de horno, o dentro del horno, corriente debajo de la zona de quemado , y más especialmente en la zona de enfriam iento inicial en el extremo de descarga del horno.

INTENSIFICACION DE RENDIMIENTO DE ESCORIA DE CEMENTO CAMPO TECNICO Esta invención se refiere a un proceso para intensificar el rendimiento de escoria de cemento recuperada de un montaje de horno de cemento.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA En una planta de cemento, la escoria de cemento es creada a temperaturas elevadas en un horno de cemento a partir de ingredientes crudos de escoria de cemento, los cuales viajan a través del horno desde un extremo de alimentación hasta un extremo de descarga, mientras que pasan a través de diferentes zonas de procesamiento a temperatura elevada. La escoria de cemento caliente resultante, la cual normalmente tiene una temperatura de aproximadamente 1400°C al salir de la zona de quemado y en el extremo de descarga del horno, es alimentada a un enfriador, un sistema para enfriar la escoria y viaja como un lecho de escoria desde el puerto de entrada del enfriador hasta el puerto de salida del enfriador, por ejemplo, en una rejilla de enfriador. Aquí, el aire es soplado a través del lecho desde chorros dispuestos por debajo de la rejilla para enfriar la escoria caliente. Dependiendo de la configuración de enfriador, la escoria en el puerto de entrada de enfriador tiene una temperatura ligeramente por debajo de aquélla de aproximadamente 1400°C y la escoria en el puerto de salida del enfriador tiene una temperatura de aproximadamente 120°C. La escoria de cemento enfriada es molida hasta una finura deseada y es empleada como tal, o en algunos casos puede mezclarse con extendedores, especialmente extendedores teniendo propiedades puzolánicas, para producir un cemento mezclado. Los extendedores proporcionan un ahorro en el contenido de escoria de cemento del cemento de producto. Los extendedores son, en particular, sub-productos de procesos industriales, dichos sub-productos tienen un alto contenido de sílice y contienen calcio y/o aluminio en una forma oxidada, especialmente óxidos o carbonatos. Tales extendedores incluyen cenizas de carbón, más especialmente cenizas finas y ceniza de fondo; escoria de alto horno de fundición y humo de sílice. Además, los modificadores, tales como cal, polvo de horno de cemento y cemento de desecho o escoria de cemento, también podrían ser usados para ajusfar la química o como un beneficio para manejar el extendedor donde se desee, por ejemplo, aglomeración. Desde aproximadamente 1986, el énfasis para controlar los gases de emisión de plantas de energ ía ha resultado en la instalación de quemadores de NOx bajos como un medio para reducir los óxidos de nitrógeno en gases de emisión. El impacto de estos controles ha sido un aumento en el contenido de carbono de ceniza fina puzolánica Tipo F a un menor grado tipo C. Además, la adición de bajos niveles de coque de petróleo a lignita , carbón bituminoso y sub-bituminoso en algunas plantas también ha incrementado el nivel de carbono en la ceniza fina. Tal carbono contenido en ceniza de carbón es un contaminante perjudicial en cemento, teniendo el efecto de absorber químicos con deterioro resultante de desempeño de concreto. I ntentos anteriores para remover el carbono de la ceniza fina incluye la separación electrostática; mezclar la ceniza fina con un fluido, tal como queroseno y separar el carbono mediante espumado; y tratar la ceniza fina en una cámara de combustión de lecho fluidizado para combustión del carbono. La ceniza de fondo también contiene carbono como un contaminante y es preferible remover el carbono si la ceniza de fondo va a ser incorporada en cemento. Previamente se ha propuesto adicionar ceniza de carbón a escoria de cemento en el enfriador de un montaje de horno de cemento en la producción de cementos mezclados (patente estadounidense 5,837,052). En esta proposición anterior, la integridad e identidad de la ceniza de carbón es mantenida y el carbono contaminante es oxidado por el calor de la escoria caliente conforme se enfría en el enfriador para producir una mezcla combinada de escoria de cemento y ceniza de carbón libre de carbono. También se ha propuesto en la patente estadounidense 5, 976,243, adicionar escoria de alto horno de fundición a la escoria de cemento en el enfriador de un montaje de horno de cemento, para impulsar fuera el agua en la escoria y producir una mezcla combinada de escoria de cemento y escoria de alto horno de fundición, en la cual la integridad e identidad de la escoria de alto horno de fundición es mantenida. En la patente estadounidense 5,650, 005, se ha propuesto elevar el contenido de cal libre de una escoria de cemento al adicionar una fuente de cal libre a la escoria de cemento.

DESCRIPCION DE LA INVENCION Esta invención busca proporcionar un proceso para aumentar o intensificar el rendimiento de escoria de cemento recuperada de un montaje de alto horno de cemento. De acuerdo con la invención, se proporciona un proceso para intensificar el rendimiento de una escoria de cemento recuperada de un montaje de horno de cemento, comprendiendo un horno de cemento para producción de escoria de cemento y un enfriador para enfriar escoria de cemento de dicho horno, comprendiendo: a) producir escoria de cemento caliente a partir de ingredientes crudos de escoria de cemento en un horno de cemento; b) alimentar escoria de cemento caliente del paso a) hacia un enfriador; c) alimentar un material particulado comprendiendo sílice y un óxido de al menos uno de calcio y aluminio en contacto con dicha escoria de cemento caliente corriente debajo de la formulación de dicha escoria de cemento caliente y permitiendo que dicho material se funda a un material parcialmente fusionado, reaccionando químicamente dicho material parcialmente fusionado con la escoria caliente para producir una composición de escoria de cemento piroprocesada de silicatos hidráulicos cristalinos parcialmente fusionados, enfriando dicha composición de escoria de cemento en dicho enfriador; y d) recuperar una composición de escoria de cemento enfriada de dicho enfriador, teniendo dicha composición un contenido de escoria de cemento mayor que aquél de la escoria de cemento caliente en el paso b).

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El proceso de la Invención aumenta o intensifica el rendimiento de escoria de cemento recuperada del enfriador de un horno de cemento, sin alterar la química, ingredientes o parámetros de proceso u operación del horno de cemento. Esto es una ventaja significativa debido a que los operadores de horno de cemento son conservadores por naturaleza y demuestran una gran renuencia a modificar en cualquier forma los parámetros de operación de un horno de cemento, el cual está operando de manera satisfactoria. i) Los extendedores empleados en la invención son materiales de un alto contenido analítico de sílice y adicionalmente contienen calcio, aluminio o ambos, en una forma con la cual reaccionan con el contenido de sílice a temperaturas elevadas en el enfriador de un montaje de horno de escoria, para formar una composición consistiendo predominantemente de silicatos hidrálicos, cristalinos, de calcio y aluminio, el sílice, calcio y aluminio normalmente estarán presentes como óxido de calcio y óxido de aluminio, respectivamente, pero cantidades menores pueden estar presentes como silicatos, por ejemplo, silicato de calcio y silicato de aluminio, y aluminosilicatos, tal como aluminosilicato de calcio. El extendedor puede ser amorfo o cristalino y normalmente contendrá sílice y compuestos de calcio y/o aluminio. Extendedores adecuados comprenden moléculas de silicato, las cuales pueden ser silicatos de calcio o aluminio o ambos, conteniendo normalmente los mismos silicatos como escoria de cemento pero con significativamente menos calcio, por ejemplo, cenizas de carbón, escoria de alto horno de fundición y humo de sílice, los cuales son todos sub-productos de procesamiento o fabricación industrial. Los modificadores también pueden ser usados para ajustar la química o como un beneficio para manejar el extendedor donde se desee, por ejemplo, la aglomeración. Estos podrían incluir materiales tales como cal, polvo de horno de cemento y cemento. A temperaturas elevadas, corriente debajo de la formación de la escoria de cemento en el horno, bajo condiciones de piroprocesamiento, los extendedores particulados se funden a un estado parcialmente fusionado, el cual reacciona químicamente con la escoria de cemento produciendo una composición de escoria de cemento, que consiste predominantemente de silicatos de calcio hidráulicos cristalinos y dicha composición es una composición piroprocesada. En una primera modalidad, la reacción de piroprocesamiento ocurre en el extremo corriente arriba del enfriador, adyacente a la salida de la escoria de cemento, donde la temperatura es desde 1400°C hasta 1000°C. En una segunda modalidad, la reacción de piroprocesamiento también puede tener lugar en el horno de cemento corriente debajo de la zona del honro, en la cual la escoria de cemento es formada y más especialmente dentro del horno en el extremo de descarga del horno; el extremo de descarga del horno es un sitio especialmente ventajoso para la adición de extendedores en la forma de partículas gruesas. Las reacciones químicas en el horno, las cuales forman el producto de escoria de cemento caliente del horno, tienen lugar en la zona de quemado del horno y de esta manera, en esta segunda modalidad, la adición del extendedor tiene lugar corriente debajo de la zona de quemado. El extendedor particulado debería tener un tamaño de partícula, el cual permita un nivel satisfactorio de fusión parcial en el piroprocesamiento, considerando el punto de adición del extendedor a la escoria de cemento caliente. En general, al menos 1 % en peso, más usualmente al menos 50% en peso, de preferencia al menos 70% en peso, y muy preferiblemente al menos 90% en peso, del extendedor debería fundirse parcialmente en el piroprocesamiento. Se reconocerá que, en general, las partículas más pequeñas se fusionarán parcialmente de manera más fácil a una temperatura y tiempo de exposición dados. Sin embargo, partículas más grandes teniendo una estructura de panal de abeja, porosa, pueden fusionarse parcialmente tan fácilmente como partículas más pequeñas. La velocidad y grado de fusión parcial del extendedor particulado dependerá de una variedad de factores incluyendo la forma física y tamaño de las partículas, la temperatura de la escoria de cemento caliente en el punto de adición del extendedor particulado, el tiempo de exposición del extendedor particulado a la temperatura elevada de la escoria caliente, la config uración del montaje de horno y la energ ía calórica exotérmica, tal como la derivada de quemar carbono de ceniza fina contaminada con carbono. Normlamente, la ceniza fina tiene un tamaño de partícula de menos de 100 mieras y puede ser empleada en esta forma. a) Ceniza de carbón La ceniza de carbón, como es empleada en esta invención, se refiere al residuo producido en hornos de quemado de carbón a partir de antracita o lignita pulverizada quemándose, o carbón bituminoso o sub-bituminoso. Tal ceniza de carbón incluye ceniza fina, la cual es ceniza de carbón finamente dividida transportada desde el horno por gases de escape o humero; y ceniza de fondo la cual se colecta en la base del horno como aglomerados. La ceniza de carbón empleada en la invención puede ser una ceniza fina Tipo F o Tipo C y normalmente en ei caso de Tipo F, será contaminada con carbono; o ceniza de fondo similarmente contaminada con carbono, tal como resultados del empleo de quemadores de NOx bajos para reducir óxidos de nitrógeno en plantas de energía que queman carbón, o de descarga dispareja de quemadores encendidos con carbón de manera general; o de la adición de bajos niveles de coque de petróleo a lignita y carbón sub-bituminoso y bituminoso. Las cenizas finas Tipo F y Tipo C referidas antes, son definidas por CSA Standard A23.5 y ASTM C618, ambas incorporadas en la presente por referencia. La ceniza fina clase C normalmente tiene un contenido analítico de CaO mayor que 8% en peso, y generalmente mayor que 20% en peso. Un contenido analítico de CaO se refiere al contenido total de Ca expresado como el óxido CaO, el contenido anal ítico de CaO puede incluir cal libre, es decir, CaO libre y CaO presente en un estado químico combinado, por ejemplo, en silicatos de calcio y aluminatos de calcio, melilita cristalina (Ca2AI2Si08) y merwinita (Ca3MgSi207) . El contenido de cal libre de ceniza fina clase C es normalmente menor que 3% en peso del contenido analítico. La ceniza fina Tipo F puede contener 1 a 30%, más usualmente 1 a 15%, y normalmente 1 a 10% en peso de carbono. La ceniza fina Tipo F usualmente tiene un contenido analítico de CaO de menos de 8% y normalmente menor que 5%, en peso. Normlamente, la mayoría de la ceniza fina, al menos aproximadamente 80% en peso, comprende partículas de menos de 45 mieras. La ceniza de fondo normalmente es recuperada de la base del horno como granulos de ios cuales 80% en peso, tienen un tamaño en el rango de 100 mieras a 8 cm. La ceniza de fondo, siendo de la misma fuente de carbón , tendrá una composición química similar a aquélla de la ceniza más fina. La ceniza de fondo es molida o aplastada adecuadamente a una forma de partícula fina antes de ser adicionada a la escoria de cemento en el enfriador, pero el tamaño de partícula no es crítico, siempre que el fusionado parcial deseado sea alcanzado. b) Escoria La escoria de alto horno de fundición es un sub-producto a partir de la producción de hierro en un alto horno de fundición; silicio, calcio, aluminio, magnesio y oxígeno son los principales componentes elementales de la escoria.

Las escorias de alto horno de fundición incluyen escoria enfriada con aire, resultando de la solidificación de escoria de alto horno de fundición fundida bajo condiciones atmosféricas; escoria de alto horno de fundición granulada, un material granular vidrioso formado cuando escoria de alto horno de fundición fundida es enfriada rápidamente como mediante inmersión en agua; y escoria de alto horno de fundición pelletizada producida al pasar escoria fundida sobre una placa de alimentación vibratoria, donde se expande y enfría mediante aspersores de agua, de ahí pasa a un tambor rotatorio a partir del cual es despachada al aire, donde rápidamente solidifica a pellas esféricas. Las escorias de alto horno de fundición normalmente contienen 3 a 20%, generalmente 5 a 15% en peso, de agua dentro de huecos entre partículas. La invención se extiende a escorias de alto horno de fundición generalmente incluyendo escorias de alto horno de fundición enfriada con aire y escorias de alto horno de fundición enfriada con agua. La escoria de alto horno de fundición puede ser, por ejemplo, escoria de alto horno de fundición granulada o escoria de alto horno de fundición pelletizada. Estas escorias tienen un contenido de vidrio resultante de extinción rápida, con agua, que normalmente es aproximadamente 90% en peso, y tienen un contenido de agua de 3 a 20%, generalmente 5 a 15% en peso. La escoria de alto horno de fundición pelletizada generalmente tiene un contenido de agua menor en el rango de 5 a 10% en peso. La escoria de alto horno de fundición granulada tiene un tamaño de partícula o gránulo de hasta 6.35 mm hasta 4.75 mm. La escoria de alto horno de fundición pelletizada tiene un tamaño de pella hasta 12.7 mm. El contenido analítico de escorias de alto horno de fundición en América del Norte indicado, para fines analíticos como óxidos, excepto para el contenido de azufre, es expuesto en la Tabla I a continuación: TABLA I Constituyente químico (como óxidos) Rango de composición en % en peso Si02 32-42 Al203 7-16 CaO 32-45 MgO 5-15 S 0.7-2.2 Fe203 1 -1 .5 MnO 0.2-1 .0 La escoria de acero es un sub-producto de la producción de acero y puede ser considerada donde tiene química similar a escoria de alto horno de fundición; niveles inaceptables de magnesio pueden restringir su uso para bajas adiciones. Sub-productos de escoria no ferrosos de la producción de metales no ferrosos diferentes de sus minerales también pueden ser considerados, donde tienen una química similar a escoria de alto horno de fundición. c) Humo de sílice El humo de sílice es un sub-producto en la producción de silicio o aleaciones de ferro-silicio y es colectado mediante filtración de gases que escapan del alto horno de arco eléctrico. Normalmente, tiene un contenido de dióxido de silicio de al menos 75% en peso, y consiste de partículas esféricas, finas, teniendo un diámetro promedio de aproximadamente 0.1 µ??. ii) Proceso El proceso es descrito aquí más adelante por referencia a la modalidad en la cual el extendedor es una ceniza de carbón, más particularmente una ceniza fina contaminada con carbono, pero la invención se aplica similarmente a ceniza fina no contaminada con carbono y a ceniza de fondo contaminada o no contaminada con carbono. La ceniza fina conteniendo carbono es adicionada a un lecho que viaja de escoria de cemento caliente en el enfriador, corriente debajo de la zona de quemado de horno de cemento, en esta etapa la escoria de cemento es granular, compuesta normalmente de partículas que varían hasta 25.4 hasta 30.48 cm. El enlazador de cemento caliente viaja a lo largo de una trayectoria desde el extremo corriente arriba hasta el extremo corriente abajo del enfriador. El lecho de escoria de cemento es normalmente 15.24 hasta 60.96 cm de espesor, viaja a una velocidad que varía dependiendo de las dimensiones de enfriador y el rendimiento del horno; normalmente la velocidad es aproximadamente 0.6096 hasta 1 .8288 m/min, y tiene una temperatura que varía desde aproximadamente 1400°C en el puerto de entrada al enfriador, inmediatamente corriente debajo de la zona de quemado de horno de cemento, hasta 100-150°C, normalmente aproximadameate 120°C en el puerto de descarga de escoria del enfriador.

En general, la escoria tiene un tiempo de residencia de 15 a 60, más usualmente 20 a 40, y normalmente aproximadamente 30 minutos en el enfriador. La escoria en el lecho de escoria varía en tamaño y puede incluir aglomerados tanto como 25.4 hasta 30.48 cm . Chorros de aire de enfriamiento son dirigidos a través del lecho de escoria en viaje, normalmente desde abajo del lecho. El volumen grande de aire de enfriamiento alimentado en el enfriador normalmente tiene dos rutas de efusión del enfriador, una en una dirección generalmente corriente arriba desde el enfriador hacia el horno de cemento, donde proporciona aire secundario para los procesos térmicos que tienen lugar en el horno de cemento; y los demás en una dirección generalmente corriente abajo y que sale a través de colectores de polvo en el extremo corriente abajo del enfriador. La escoria caliente es expuesta de esta manera a aire de enfriamiento en la trayectoria de viaje del lecho, de manera que la escoria es enfriada progresivamente desde aproximadamente 1400°C hasta aproximadamente 150°C conforme viaja desde el extremo corriente arriba hasta el extremo corriente abajo. La ceniza fina es introducida adecuadamente al lecho de viaje de escoria de cemento, de manera que toda o la mayoría de la ceniza fina viaja con la escoria de cemento hacia el puerto de salida del enfriador.

Además, la ceniza fina es introducida al lecho de viaje de escoria en un punto tal que la ceniza fina tiene un tiempo de residencia adecuado en el enfriador, a una temperatura suficientemente alta, adecuadamente al menos 1000°C y normalmente 1000 hasta 1400°C para combustión del contenido de carbono de la ceniza fina y fusión de la ceniza fina a un material parcialmente fusionado, el cual reacciona químicamente con la escoria caliente en el enfriador para producir una escoria piroprocesada parcialmente fusionada y que consiste principalmente de silicatos de calcio hidráulicos. Debido a que la combustión del contenido de carbono es una reacción exotérmica, el calor liberado durante la combustión del carbono ayuda al piroprocesamiento completo del horno de cemento y también ayuda a promover el piroprocesamiento de la ceniza fina a silicatos hidráulicos cristalinos. Varios medios de entrega pueden ser empleados para introducir la ceniza fina a la escoria, y el diseño y ubicación de medios de entrega adecuados en el enfriador se encuentra dentro de la habilidad de personas en la técnica. Pruebas realizadas en una planta de cemento demuestran que cuando se adiciona ceniza fina F finamente dividida como el extendedor, el punto de alimentación neumático óptimo para la configuración de horno y enfriador fue en el primer compartimento, muy corriente arriba, del enfriador, donde la temperatura fue la más alta. Esto fue contrario a las expectativas de que la estrecha proximidad del horno permitiría que la ceniza fina fuera barrida desde el enfriador hacia el cuerpo principal del horno mediante la corriente de aire. La superficie de escoria estuvo a una temperatura suficiente para fusionar y detener la partícula de ceniza con la escoria. Por ejemplo, una ceniza fina seca (o mojada o humedecida) puede ser introducida mediante una sonda de tornilio de recuperación, diseñada para dar una dispersión adecuada en el lecho enfriador para mezclado intensificado con ia escoria caliente. La introducción hacia el interior del lecho, también minimiza la pérdida posible de la ceniza fina mediante atrapado en aire que fluye desde el enfriador, en el horno. Por ejemplo, ceniza fina agolmerada, ceniza de fondo o escoria debido al tamaño de partícula más grande, podría ser alimentada hacia la masa de escoria corriente abajo desde la zona de quemado conforme viaja desde el casco de horno hacia el enfriador para asegurar un buen mezclado. El extendedor, por ejemplo, ceniza fina, es introducido adecuadamente a la escoria en el enfriador en una cantidad para proporcionar un contenido de extendedor, por ejemplo, ceniza fina en la escoria de aproximadamente 2 a 25%, de preferencia 5 a 15%, más probablemente 5 a 10% en peso, con base en el peso combinado del extendedor y la escoria. iii) Cemento La escoria de cemento recuperada desde el enfriador es molida hasta una finura deseada de la escoria de cemento. Empleando el proceso de la invención, la ceniza fina u otro extendedor es integrado mediante el piroproceso de fusión parcial en la escoria de cemento para intensificar el rendimiento de la escoria de cemento recuperada del montaje de horno.

BREVE D ESCRI PCION DE LOS DI BUJOS La FIG. 1 es una ilustración esquemática de un montaje de horno incluyendo un horno y un enfriador.

DESCRIPCION DE MODALI DAD ES PREFERIDAS CO N REFERENCIA A LOS DI BUJOS Con referencia adicional a la FIG. 1 , un montaje de horno 10 incluye una entrada de alimentación 12, un horno rotatorio 14 y un enfriador 1 6. El horno 14 es montado para rotación en relación a entrada de alimentación 12 y enfriador 16. El horno rotatorio 14 tiene una zona de secado 20 para uso en un proceso húmedo, una zona de calcinación 22, una zona de quemado 24 y una zona de enfriamiento inicial 26 en el extremo de descarga de horno 14. El horno rotatorio 14 se extiende entre un puerto de alimentación 18 y una salida de escoria 28. Un montaje de quemador montado de manera externa del horno 14, tiene una boquilla de quemador 32 montada en una cubierta de encendido 38, dicha boquilla 32 se extiende a través de la salida 28 hacia el horno 14. Una flama 36 es desarrollada en la boquilla 32. El enfriador 16 tiene un puerto de entrada 42, el cual se comunica con la salida de escoria 28 de horno 14 y un puerto de salida 44. Una rejilla de enfriador 40 es montada en el enfriador 16 y chorros de aire 46 dispuestos por debajo de la rejilla de enfriador 40 alimentan los chorros de aire de enfriamiento hacia arriba a través de la rejilla de enfriador 40 y un lecho 52 de escoria soportado en la rejilla de enfriador 40. El montaje 10 tiene un compartimiento de chorro de aire 54 para alimentar un extendedor, por ejemplo, ceniza fina 50 contaminada con carbono penumáticamente con un chorro de aire 46 desde debajo de la rejilla de enfriador 40 en un extremo corriente arriba del enfriador 16, y más especialmente a través de un compartimiento de aire corriente arriba 54 del enfriador 16. El montaje 10, como es ilustrado, también tiene un puerto alternativo 56 para alimentar el extendedor, por ejemplo, escoria de alto horno de fundición en el horno 14 corriente debajo de la zona de quemado 24 y más especialmente en el extremo de descarga de horno 14 en la zona de enfriamiento inicial 26. El enfriador 16 tiene una descarga de aire 48. La rejilla de enfriador 40 comprende una pluralidad de placas en relación lado a lado. Algunas de las placas tienen aberturas a través de ellas para permitir el paso del aire de enfriamiento. Algunas placas son fijas y otras son montadas para oscilar, de atrás para adelante. El movimiento de las placas oscilantes agita la escoria, y con ella la ceniza fina. El aire es alimentado a través de la rejilla 40 por los chorros de aire 46, los cuales están en grupos, estando asociado cada grupo con un compartim iento de chorro de aire. La rejilla de enfriador 40 está inclinada hacia abajo desde el puerto de entrada 42 hasta el puerto de salida 44. El lecho 52 de la escoria se hace avanzar hacia el puerto de salida 44 mediante la oscilación de algunas de las placas, en conjunción con la inclinación y la formación de escoria introducida hacia el enfriador 16 desde el horno 14. En operación, los ingredientes crudos de escoria de cemento en forma particulada son alimentados a través de la entrasa 12 y puerto de alimentación 18 hacia el horno 14, donde entran primero a la zona de secado 20. El horno 14 gira lentamene y está inclinado hacia abajo desde el puerto 18 hasta la salida 28. Con la rotación de horno 14, los ingredientes avanzan lenta y. secuencialmente a través de la zona de secado 20, zona de calcinado 22 y zona de quemado 24, en la cual una flama se extiende desde la boquilla de quemador 32. En la zona de secado 20, la temperatura varía normalmente desde 300°C hasta 800°C. En la zona de calcinación 22, la temperatura varía normalmente desde 825°C hasta 1000°C, y en la zona de quemado 24 la temperatura normalmente es 1400°C hasta 1425°C. La formación de escoria es completada en la zona de quemado 24. El horno 14 opera en una manera convencional para la producción de escoria de cemento y la presente invención no concierne a la operación del horno 14 y no modifica en manera alguna la operación del horno 14 para la producción de escoria de cemento. La escoria caliente producida en el horno 14 es descargada a través de la salida de escoria 28 y entra al enfriador 16 en el puerto de entrada 42, donde cae sobre la rejilla de enfriador 40, la cual hace avanzar la escoria caliente hacia el puerto de salida 44. La escoria caliente que cae en la rejilla de enfriador 40 forma un lecho 52 de partículas de escoria, que normalmente tiene un espesor o profundidad de 15.24 hasta 60.96 cm. El aire es inyectado bajo presión a través de chorros de aire 46 ubicados por debajo de la rejilla de enfriador 40, el aire permea a través de las placas en la rejilla de enfriador 40 y el lecho 52, siendo enfriado progresivamente la escoria por el aire de los chorros 46 conforme avanza hacia el puerto de salida 44. El enfriador 16 es operado normalmente bajo la baja presión o vacío parcial y el aire que permea hacia arriba a través del lecho 52 fluye ya sea a lo largo de la trayectoria indicada por las flechas A hacia el horno 14, o a lo largo de la trayectoria indicada por las flechas B que salen del extremo corriente abajo del enfriador. La trayectoria de viaje del lecho 52 está indicada por la flecha C. La ceniza fina contaminada con carbono, si es seleccionada como el extendedor y mantenida en su forma finamente dividida, es introducida a la escoria a través del primer compartim iento corriente arriba 50 de chorros de aire en un extremo corriente arriba de enfriador 16, donde la temperatura es suficientemente alta para el piroprocesamiento de la ceniza fina. Esto representa simplemente una ubicación donde la ceniza fina contaminada con carbono puede ser introducida. La ceniza fina contaminada con carbono es introducida neumáticamente desde abajo del lecho 52 a través del compartimiento 50 y con el fin de penetrar en el lecho 52 con atrapado de la ceniza fina dentro del lecho 52. Conforme el lecho 52 con la ceniza fina contaminada con carbono viaja hacia el puerto de salida 44, el contenido de carbono de la ceniza fina es quemado a óxidos de carbono con evolución de calor y con el calor de la escoria de cemento caliente resulta en una escoria, parcialmente fusionada mediante piroprocesamiento, que consiste predominantemente de silicatos de calcio hidráulicos cristalinos. En el extremo corriente abajo del enfriador 16, la escoria enfriada resultante y la ceniza fina libre de carbono caen desde la rejilla de enfriador 40 a través del puerto de salida 44 y pasa a procesamiento adicional, tal como molienda para la fabricación del cemento. Las partículas finas de ceniza fina y/o escoria de cemento atrapadas en la descarga de salida de aire 48 a lo largo de la trayectoria de flujo B son recolectadas y regresadas en la manera normal acualmente usada para finos de escoria.

EJEM P LO Un ensayo fue realizado en una planta de cemento para determinar la efectividad de adicionar una ceniza fina Clase F como un extendedor para escoria de cemento. La ceniza fina fue introducida neumáticamente al enfriador de horno a través de varios compartimientos por debajo de las rejillas de enfriador.

Las muestras fueron recuperadas en 5 puntos de muestreo incluyendo la cubierta de horno, descarga de enfriador antes del 2o arrastre, después del 2o arrastre, el ciclón de prelimpieza de filtro de lecho de cascajo y el ciclón purificador. La ceniza fina fue introducida a 1 .22 toneladas por hora con una velocidad de horno de 24.42 toneladas por hora. En una de las pruebas, la ceniza fina fue introducida a través del com partimiento corriente arriba mediante el ventilador de enfriador #1 . Las muestras de los puntos individuales mostraron que ninguna ceniza fina fue evidente en la muestra de cubierta de horno; 97% de todo el material fue recuperado antes del 2o arrastre; esencialmente nada de material (0.1 %) fue recuperado en el ciclón purificador; y 100% del material fue recuperado después del 2o arrastre. En todos los casos, se fusionó más del 90% de la ceniza fina.

Claims (9)

22 REIVINDICACIONES

1 . Un proceso para intensificar el rendimiento de una escoria de cemento recuperada de un montaje de horno de cemento, que comprende un horno de cemento para la producción de escoria de cemento y un enfriador para enfriar la escoria de cemento desde dicho horno, comprendiendo: a) producir escoria de cemento caliente a partir de los ingredientes crudos de escoria de cemento en un horno de cemento; b) alimentar escoria de cemento caliente desde el paso a) hacia el enfriador; c) alimentar un material particulado comprendiendo, en una base analítica, sílice y un óxido de al menos uno de calcio y aluminio, hacia contacto con dicha escoria de cemento caliente corriente debajo de la formación de dicha escoria de cemento caliente, a una temperatura de al menos 1000°C, fundiendo al menos 50% en peso de dicho material hasta un material parcialmente fusionado, y hacer reaccionar químicamente dicho material parcialmente fusionado con la escoria caliente para producir una composición de escoria de cemento piroprocesada de silicatos hidráulicos cristalinos, parcialmente fusionados, enfriar dicha composición de escoria de cemento en dicho enfriador; y d) recuperar una composición de escoria de cemento enfriada desde dicho enfriador, teniendo dicha composición un contenido de escoria de cemento mayor que aquél de la escoria de cemento caliente en el paso b).

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicho material es una ceniza fina. 23

3. U n proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicha ceniza fina es una cen iza fina Clase C.

4. U n proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicha ceniza fina es una ceniza fina Clase F.

5. U n proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , 2, 3 o 4, en donde dicho material particulado en el paso c) está en una cantidad de 2 a 25% en peso, con base en el peso combinado de escoria de cemento caliente y material particulado.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, 3 o 4, en donde dicha ceniza fina en el paso c) está en una cantidad de 5 a 1 0% en peso, con base en el peso combinado de escoria de cemento caliente y ceniza fina.

7. U n proceso de acuerdo con la reivindicación 2, 3, 4 o 6, en donde dicha ceniza fina contacta dicha escoria caliente en un extremo corriente arriba de dicho enfriador a una temperatura de 1 000 a 1400°C.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicho material es ceniza de fondo.

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicho material es escoria de alto horno de fundición . 1 0. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicho material es escoria de acero. 1 1 . Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde d icho material es escoria no ferrosa. 1 2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicho m aterial es humo de sílice. 1 3. Un proceso de acuerdo con cualq uiera de las reivindicaciones 1 a 24 12, en donde al menos 70% en peso, de material particulado se funde para formar dicho material parcialmente fusionado, el cual reacciona con dicha escoria caliente. 14. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde al menos 90% en peso, de dicho material particulado se funde para formar dicho material parcialmente fusionado, el cual reacciona con dicha escoria caliente. 15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, 3, 4, 6 o 7, en donde dicha ceniza fina es contaminada con carbono y dicho carbono se oxida en una reacción exotérmica y el calor de dicha reacción exotérmica contribuye a fundir dicho material particulado a dicho material parcialmente fusionado; y al menos 90% en peso de dicho material particulado se funde para formar dicho material parcialmente fusionado que reacciona con dicha escoria caliente. 16. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 5, en donde dicha ceniza fina en el paso c) está en una cantidad de 5 a 10% en peso, con base en el peso combinado de escoria de cemento caliente y material particulado. 17. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , 8, 9, 10, 1 1 o 12, en donde dicho material particulado contacta dicha escoria de cemento caliente a una temperatura de al menos 1000°C hasta 1400°C en el paso c). 1 8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde dicho material particulado contacta dicha escoria de cemento , caliente en el horno de cemento corriente debajo de la formación de la 25 escoria de cemento. 19. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en donde dicho material particulado es alimentado en c) en conjunción con una adición de un modificador para ajustar la química o como un beneficio para manejo.