ES2039328T5 - Procedimiento de produccion de clinker de cemento con recuperacion mejorada de los polvos. - Google Patents
Procedimiento de produccion de clinker de cemento con recuperacion mejorada de los polvos.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCESO DE PRODUCCION DE CLINKER DE CEMENTO CON RECUPERACION MEJORADA DE LOS POLVOS. SEGUN ESTE PROCESO UNA CARGA MINERAL ATRAVIESA UN INTERCAMBIADOR, UN HORNO Y UNA ZONA DE TEMPLE, MIENTRAS QUE UNA CORRIENTE DERIVADA ES SOMETIDA A ENFRIAMIENTO Y A DESPOLVOREAMIENTO, DICHO DESPLVOREAMIENTO ESTA FACILITADO POR LA INCORPORACION DE POLVOS DE CLINKER EN LA CORRIENTE DERIVADA, DE MANERA QUE SE EVITA LOS DEPOSITOS EN EL INTERCAMBIADOR. ESTE PROCESO PERMITE LA PRODUCCION DE UN CLINKER DE BUENA CALIDAD CON UNA CONTAMINACION REDUCIDA DEL MEDIOAMBIENTE.
Description
Procedimiento de producción de clinker de cemento
con recuperación mejorada de los polvos.
La invención es relativa a la producción de
clinker de cemento. Se refiere más particularmente a un
procedimiento que permite obtener un clinker de buena calidad con
una aparamenta reducida y una polución igualmente reducida del medio
ambiente.
La fabricación de clinker es conocido y
ampliamente aplicado a escala un estado general de la técnica actual
en remitirse, por ejemplo, a la enciclopedia Ullmann, edición
inglesa Vol A-5 páginas 480-537, en
particular páginas 493-502 para la fabricación del
clinker y páginas 514-515 para los problemas de
recuperación de los polvos. En este documento se encuentra
principalmente informaciones sobre las etapas de precalentamiento,
de precalcinación eventual, de clinkerización (calcinación) y de
enfriamiento del clinker.
Uno de los problemas que se han planteado en
estos últimos años es el de la acumulación de ciertas impurezas,
principalmente las de compuestos clorados. La presencia de cloro
puede tener varios orígenes, principalmente el combustible, (cuando
se queman desechos urbanos), o las materias primas del cemento.
Se admite generalmente cloro de las materias
primas de fabricación del clinker rebasa un valor de 0,01 a 0,02%,
en particular 0,015% en peso, es indispensable evacuar una parte de
los gases de combustión (purga) a la salida del horno de
precalcinación, para no dejar pasar a los cambiadores de calor, en
contacto con las materias primas frescas, más que una parte de
estos gases, la que no ha sido evacuada por la purga. Se evita así
la acumulación de cloruros y otras impurezas en el gas que
atraviesa los cambiadores y los depósitos sólidos resultantes que
podrían obstruir estos cambiadores o por lo menos reducir su
eficacia. Este fenómeno y los medios para remediarlo (purga) han
sido descritos principalmente en
Zemen-Kalk-Gips nº 3/1990, páginas
59-62 (traducción en inglés de 1a misma publicación
nº 1/90 páginas 20-25).
Se han publicado otros estudios principalmente en
Zemen-kalk-Gips, por ejemplo 8/1985,
páginas 411-415, nº 11/1988, páginas
540-543.
La técnica utilizada, sea cual fuere e1 origen
del cloro, consiste habitualmente en coger aproximadamente de 1 a
5% del volumen del gas de combustión, a la salida del horno de
clinkerización, para constituir la corriente de purga. Se diluye
esta corriente que está a temperatura elevada, aproximadamente
900-1100ºC, mediante aire frío para reducir su
temperatura por debajo de los 600ºC, por ejemplo, por debajo de
450ºC, lo que provoca la cristalización de las impurezas,
principalmente de los cloruros en forma de polvos de baja densidad,
higroscópicos, de aspecto parecido al de la nieve, se separa
este polvo del gas por medio de dispositivos de separación y se
le transporta hacia el almacenamiento con vistas a diversas
utilizaciones o incluso para esparcirlo.
Los medios propuestos hasta la presente para
tratar la corriente de purga se han revelado insatisfactorio, en
particular debido a la naturaleza y a la consistencia del
polvo.
Por ejemplo, el empleo de filtros de manga,
particularmente eficaces para satisfacer las normas antipolución,
es difícilmente realizable debido a la naturaleza higroscópica del
polvo que se pega a las mangas, principalmente durante las paradas
para limpieza u otras razones, y pueden incluso destruir los
filtros.
No se puede utilizar pues en la práctica más que
electofiltros. El empleo de ciclones es poco eficaz y no permite
una separación suficiente de los polvos. Además, los polvos más
ricos en polucionantes son también los más finos, y no son
retenidos por los ciclones. Por tanto, si se devuelve el gas
solamente desembarazado de las partículas más gruesas a dicho
cambiador, se le restituye una proporción importante de
polucionantes. Es preciso entonces sobredimensionar la instalación
y aumentar el volumen de purga para mantener una tasa de
eliminación de los cloruros aceptables, lo que aumenta todavía más
la cantidad de polvos a eliminar y el consumo energético de la
instala-
ción.
ción.
Aunque se consiga filtrar los polvos de cloruro y
otras impurezas de la purga, se encuentra un problema
suplementario, el del transporte y almacenamiento de los polvos.
Estos, muy ligeros, escapan en cantidad notable a los aparatos de
transporte debido a su consistencia parecida a la de la nieve, se
almacenan difícilmente, necesitando volúmenes de almacenamiento
importantes y su naturaleza fuertemente higroscópica conduce a
bloqueos de aparatos o taponamientos de la canalización.
Existe pues un problema a resolver, el de poder
disponer de un procedimiento de tratamiento de la corriente de purga
que remedie los inconvenientes citados más arriba. Sería deseable
principalmente poder filtrar o manipular más cómodamente los polvos
de la corriente de purga. Por último, sería deseable encontrar un
uso para estos polvos.
Los problemas son resueltos por el procedimiento
de la invención, basado en la sorprendente observación según la cual
la filtración de la corriente de purga que contiene polvos se ve
facilitada considerablemente cuando se adiciona a esta corriente
polvos de clinker y más particularmente polvos arrastrados durante
la refrigeración (temple) del clinker a la salida del horno de
clinkerización.
El procedimiento de la invención es un
procedimiento en el que se hace pasar una carga particulada de
materias primas para cemento sucesivamente a través de por lo menos
una zona de precalentamiento, al menos una zona de clinkerización
donde la carga se transforma en clinker y al menos una zona de
enfriamiento de dicho clinker, se quema un combustible con un gas
que contiene oxígeno libre en la zona de clinkerización, dicha
carga particulada y/o dicho combustible que contiene cloro, se hace
circular a los humos calientes resultantes de la combustión en
contracorriente de la carga particulada primeramente en la zona de
clinkerización y después en 1a zona de precalentamiento, se envía
aire frío a la zona de refrigeración en contacto con el clinker a
enfriar, se envía al menos una parte del aire caliente proveniente
de dicho contacto a una zona de desempolvado para recuperar el
polvo de clinker arrastrado y se descarga el aire desempolvado
resultante, se extrae una parte de los humos de la zona de
clinkerización con las impurezas que contienen para constituir una
corriente de purga, se somete dicha porción de los humos calientes
(purga) a un enfriamiento y a un desempolvado y se descarga los
humos desempolvados.
Según la invención, el procedimiento se
caracteriza, a título principal, porque se efectúa dicho
enfriamiento de la citada corriente de purga por su mezclado con
aire frío, porque se mezcla polvo de clinker con al menos una parte
de dicha corriente de purga después de dicho enfriamiento y antes
de dicho desempolvado, y porque el contenido de polvo de clinker de
la corriente resultante del mezclado de la corriente de purga y de
los polvos de clinker es del 60 al 99,5% en peso del contenido
total de polvo de dicha mezcla, siendo el complemento polvo de
corriente de
purga.
purga.
En un modo de realización particular, el
contenido de polvo de clinker es, por ejemplo, del 80 al 95%
en
peso.
peso.
Pueden contemplarse varios modos de realización.
Se puede mezclar, por ejemplo, con la corriente de purga que
contiene polvo, impurezas cloradas provenientes del horno de
clinkerización, polvo de clinker tal como, por ejemplo, el obtenido
en un filtro. No obstante, se prefiere mezclar al menos una parte
de la corriente de purga, conteniendo polvo de impurezas, con por
lo menos una parte de la corriente gaseosa proveniente del
enfriamiento del clinker y que contiene polvo del clinker.
Se puede filtrar por separado la corriente de
purga, después de la adición de polvo de clinker, o con preferencia
mezclar la corriente de purga con el efluente gaseoso de la zona de
enfriamiento al aire del clinker que contiene polvo de clinker.
Una de las ventajas del presente procedimiento es
obtener una filtración cómoda, pudiendo utilizar, por ejemplo, los
filtros de manga o cualquier otro tipo de filtro de alta
eficacia.
Se obtiene otra ventaja: es posible enfriar la
corriente de purga adicionada de polvos de clinker en los
cambiadores clásicos, principalmente cambiadores aire/aire, lo que
es prácticamente imposible con la corriente de purga sola debido a
los depósitos y taponamientos. La presencia de polvos de clinker
evita o reduce los depósitos.
Según una forma de realización preferida, al
menos una parte de las partículas de polvo recogidas durante el
desempolvado de la corriente de purga adicionada de polvo de
clinker, se mezcla seguidamente con el clinker, antes o después de
la trituración del mismo; ello en una proporción compatible con las
normas a respetar para el ce-
mento.
mento.
Se obtiene así un clinker modificado
ventajosamente puesto que los polvos que son ricos en cloruros y
sulfatos alcalinos mejoran la reactividad de los cementos obtenidos
ulteriormente por trituración de este clinker. Así, a igual finura
de trituración, el cemento fabricado permitirá obtener en el mortero
resistencias más elevadas en un día y tres días.
En otra forma de realización, la instalación
comprende una zona de precalcinación de tipo conocido, interpuesta
entre la zona de precalentamiento y la zona de clinkerización. En
este caso, se prefiere coger la corriente gaseosa de "purga"
entre la zona de precalcinación y la zona de clinkerización
(calcinación).
La corriente gaseosa de purga representa una
proporción menor de la corriente de gas que sale de la zona de
clinkerización, por ejemplo 0,5 a 10%, con preferencia 1 a 5% en
volumen de esta última corriente. Es conocido mezclar esta
corriente de purga con una corriente de aire frío que tiene por
efecto enfriarla y facilitar su desempolvado ulterior.
Se comprenderá mejor la invención y otros fines,
características, detalles y ventajas de la misma aparecerán más
claramente en el curso de la descripción explicativa que va a
seguir, hecha con referencia a los dibujos esquemáticos anexos,
dados únicamente a título de ejemplo para ilustrar varios modos de
realización de la invención, y en los
que:
que:
la figura 1 representa un esquema de
procedimiento según un ejemplo de realización,
la figura 2 es un esquema de procedimiento
parcial de un modo de realización de la cogida del flujo de
purga.
\newpage
La instalación visible en la figura 1 comprende
un horno principal de clinkerización 1, que incluye un quemador 2,
una zona de precalentamiento 4, una conducción de alimentación 6
para la materia prima, un primer desempolvador 7 que alimenta, si
se desea, la chimenea 8, un horno facultativo de precalcinación 9,
una zona de enfriamiento o de temple del clinker 10 y un segundo
desempolvador 11. No se ha representado los otros cambiadores que
son de tipo conocido y permiten llevar las corrientes de diferentes
materias, a la temperatura normal y conocida de funcionamiento de
cada aparato.
Según la invención, una parte del gas efluente de
la zona de clinkerización es descargada por la conducción 12 y
templada por una corriente de aire frío 13. La mezcla gaseosa
resultante a una temperatura inferior a 450ºC es aspirada en la
línea 18 por el ventilador 26 y se junta en la entrada del
desempolvador 11 con la fracción 15 de la corriente de aire 14 que
ha servido para enfriar el clinker en la zona 10 y que no ha sido
valorizada como aire de combustión en el horno, o en el
precalcinador o como aire de secado. El gas desempolvado es evacuado
por la línea 16 bien sea para una utilización ulterior o bien para
ser descargado por la chimenea 17, y los polvos son evacuados por
la línea 24.
Las materias crudas dosificadas para la
fabricación de cemento entran en la instalación por la alimentación
6; son precalentadas en el cambiador 4 por los humos del horno 1 y
del precalcinador 9; las materias precalentadas son precalcinadas
por el precalcinador 9 y son enviadas al horno 1 a través de la
caja de humos 3. Los gases que salen del horno 1 y que contienen
polvos cargados de cloruros y sulfatos alcalinos y vapores
condensables son recuperados en la caja de humos 3 donde se envía
una pequeña parte a la línea 12 de purga y una parte mayor se envía
hacia el precalcinador 9 por el conducto 27 y luego hacia el
cambiador 4 por el conducto 28. El conjunto 25 de los humos
enfriados abandona el precalentador por el conducto 21 y son
enviados por el ventilador 25 al filtro 7. Los humos desempolvados
son enviados a la chimenea 8 y los polvos son evacuados por la
línea 22.
A la salida del horno 1, el clinker a alta
temperatura atraviesa la zona de temple 10, alimentada con aire por
la línea 14. Seguidamente es descargada por la línea 23. De manera
ventajosa, recibe los polvos del desempolvador 11 por la línea 24.
En un modo de realización preferido (figura 2) se efectúa
primeramente un desempolvado parcial de la corriente de purga 18,
en un ciclón 29 por ejemplo, se devuelve al precalentador 4, al
precalcinador 9 o al horno 1 los polvos gruesos (por ejemplo, de 20
a 80% del peso del total de los polvos de la purga) y no se envía
(soplante 26) al desempolvador 11 más que la corriente de gas que
arrastra los polvos más finos (por ejemplo, 80 a 20% en peso del
total de los polvos de la purga) que presentan habitualmente el
contenido de cloro más elevado. En este caso la adición de
partículas de clinker se realiza sobre esta última corriente.
A titulo de ejemplo detallado en una línea de
cocción de clinker que incluye un precalentador con cinco etapas de
ciclón, la materia cruda alimentada tiene la siguiente
composición:
\vskip1.000000\baselineskip
| Componente | Contenido % |
| Sio_{2} | 13,9 |
| Al_{2}O_{3} | 2,7 |
| Fe_{2}O_{3} | 1,85 |
| CaO | 42,9 |
| K_{2}O | 0,75 |
| Pérdida en el fuego | 35,6 |
| S | 0,63 |
| Cl | 0,022 |
| Complemento | 1,6 |
\vskip1.000000\baselineskip
El combustible utilizado para la cocción aporta
los siguientes elementos nocivos complementarios:
\vskip1.000000\baselineskip
| Componentes nocivos | Aporte g/kg Clinker |
| K_{2}O | 0,9 |
| SO_{3} | 3,5 |
| Cl | 0,08 |
\newpage
El clinker tiene la composición siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
| Componente | Contenido % |
| SiO_{2} | 21,8 |
| Al_{2}O_{3} | 4,4 |
| Fe_{2}O_{3} | 3,0 |
| CaO | 65,5 |
| K_{2}O | 1,20 |
| SO_{3} | 0,96 |
| Cl | 0,012 |
| Complemento | 3,0 |
\vskip1.000000\baselineskip
La unidad está equipada de una purga donde se
extrae 8 kg por tonelada
\vskip1.000000\baselineskip
| Componente | Contenido % |
| SiO_{2} | 15,9 |
| Al_{2}O_{3} | 3,1 |
| Fe_{2}O_{3} | 2,1 |
| CaO | 49,2 |
| K_{2}O | 4,3 |
| SO_{3} | 3,5 |
| Cl | 3,9 |
| Pérdida en el fuego | 17,8 |
| Complemento | 0,2 |
\vskip1.000000\baselineskip
En el estado bruto estos polvos tienen una
densidad inferior a 0,4 kg/m^{3} y no son manipulables por una
esclusa rotativa debido a fenómenos de abovedado. En la aplicación
del procedimiento según la invención, una parte del flujo de purga
cogida a 380ºC en el flujo principal es templada a 250ºC por adición
de aire cargado con polvo de clinker. Después del enfriamiento en
un cambiador aire/aire los humos resultantes son filtrados (a
120ºC) en un filtro de manga de pequeña dimensión (600
m^{3}/h).
El polvo de purga mezclado con el polvo de
clinker recuperado tiene una densidad de 0,90 y es manipulado
fácilmente en una esclusa rotativa.
Además, la purga del filtro de manea no presenta
problema alguno a pesar de su tamaño reducido. La tasa de dilución
de los polvos de purga por los polvos de clinker es de 7 (contenido
de cloro de los polvos mezclados: 0,56%).
Después de la trituración a 3500 cm^{2}/g de
una mezcla al 95% de clinker-5% de yeso (muestra de
referencia) y de una mezcla de 90% de clinker-5,5%
de polvo mezclado (clinker + purga)- 4,5% de yeso, se obtiene los
siguientes resultados con probetas de mortero normalizado.
\vskip1.000000\baselineskip
| Referencia | Cemento que contiene | ||
| polvos de purga | |||
| Resistencia (MPa) | 2j | 27 | 31 |
| 7j | 44 | 47 |
\vskip1.000000\baselineskip
Las ventajas principales obtenidas por la
invención, además de las mencionadas anteriormente, son un coste de
instalación reducido, la posibilidad de utilizar filtros de buen
rendimiento con un polvo higroscópico, la valorización de los
polvos que contienen cloro, principalmente mezclándolos con los
polvos del clinker y con preferencia también mezclando el clinker
mismo, la facilidad de limpieza de los circuitos y la posibilidad
de interrumpir la purga sin inconveniente para los filtros.
En lo que precede, no se ha mencionado ciertos
dispositivos comunes a la mayoría de las instalaciones de
producción de cemento como por ejemplo los trituradores y
mezcladores de materias primas, la adición de aditivos, la
"purga" de alcalinos, los trituradores de clinker, los silos
de almacenamiento, etc.
Los sistemas de separación de los polvos respecto
del gas de arrastre son bien conocidos y comprenden principalmente
los ciclones, los electrofiltros, los filtros de manga (saco) o de
grava.
Claims (10)
1. Procedimiento de producción de clinker de
cemento, en el que se hace pasar una carga particulada de materias
primas para cemento sucesivamente a través de por lo menos una zona
de precalentamiento, al menos una zona de clinkerización donde la
carga se transforma en clinker y al menos una zona de enfriamiento
de dicho clinker, se quema un combustible con un gas que contiene
oxígeno libre en la zona de clinkerización, la citada carga
particulada y/o dicho combustible que contiene cloro, se hace
circular a los humos calientes resultantes de la combustión en
contracorriente de la carga particulada primeramente en la zona de
clinkerización y después en la zona de precalentamiento, se envía
aire frío a la zona de enfriamiento en contacto con el clinker a
enfriar, se envía al menos una parte del aire caliente proveniente
de dicho contacto a una zona de desempolvado para recuperar el polvo
de clinker arrastrado y se descarga el aire desempolvado resultante,
se extrae una parte de los humos de la zona de clinkerización con
las impurezas que contienen para constituir una corriente de purga,
se somete dicha porción de humos calientes (purga) a un enfriamiento
y a un desempolvado y se descarga los humos desempolvados,
caracterizado porque se efectúa dicho enfriamiento de la
citada corriente de purga por su mezclado con aire frío, porque se
mezcla polvo de clinker con por lo menos una parte de dicha
corriente de purga después de dicho enfriamiento y antes de dicho
desempolvado, y porque el contenido de polvo de clinker de la
corriente resultante del mezclado de la corriente de purga y de los
polvos de clinker es del 60 al 99,5% en peso del contenido total de
polvo de dicha mezcla resultante, siendo el complemento polvo de la
corriente de purga.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicho contenido de polvo de clinker es del 80 al 95% en
peso.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que al menos una parte de las partículas de polvo recogidas
durante el desempolvado de la corriente de purga adicionada de
polvo de clinker se mezclan seguidamente con el clinker, antes o
después de la trituración del mismo.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el procedimiento comprende además
una zona de precalcinación entre la zona de precalentamiento y la
zona de clinkerización y porque se efectúa la extracción de la
porción de humos calientes que constituye la purga entre la zona de
precalcinación y la zona de clinkerización.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 en el que la porción de humos calientes que
contienen polvos, constitutiva de la purga, es sometida en posición
intermedia a una separación selectiva de los polvos para recoger de
una parte partículas relativamente gruesas, de otra parte una
corriente de gas que contiene partículas relativamente pequeñas y no
se envía a la zona de desempolvado, después de la adición de polvo
de clinker, más que la corriente que contiene las partículas
relativamente pequeñas.
6. Procedimiento según la reivindicación 5 en el
que las partículas relativamente gruesas se devuelven a la zona de
clinkerización.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 en el
que las partículas relativamente gruesas se devuelven a la zona de
precalcinación.
8. Procedimiento según la reivindicación 5, en el
que las partículas relativamente gruesas se devuelven a la zona de
precalentamiento.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 8, en el que las partículas relativamente
pequeñas de la corriente de purga, enviadas a la zona de
desempolvado común, representan del 20 al 80% en peso de la
totalidad de las partículas sólidas de la corriente de purga,
estando constituido el complemento por las partículas relativamente
gruesas que son enviadas a la zona de precalentamiento, de
precalcinación o de clinkerización.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho enfriamiento de la corriente
de purga que precede al mezclado con el polvo de clinker es tal que
la temperatura de dicha corriente de purga desciende por debajo de
450ºC.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR9109531A FR2679550B1 (fr) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | Procede de production de clinker de ciment avec recuperation amelioree des poussieres. |
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