ES2322106T3 - Metodo y dispositivo para la produccion de un aglutinante hidraulico. - Google Patents
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Abstract
Método para la producción de un aglutinante hidráulico a partir de varios componentes de materia prima (12a-12e), moliéndose los componentes de materia prima hasta formar harina cruda, calcinándose la harina cruda en una instalación de calcinación (2) hasta formar clínquer y moliéndose finalmente el clínquer junto con otras sustancias de molienda adicionales, caracterizado porque el clínquer se analiza en su composición mineralógica y/o química, para el clínquer se proporcionan respectivamente al menos dos silos de clínquer separados (5a-5g), que se llenan con clínquer con diferente composición mineralógica y/o química y la composición del clínquer a moler se determina por extracción dirigida dependiendo de la composición analizada del clínquer de uno o varios silos de clínquer.
Description
Método y dispositivo para la producción de un
aglutinante hidráulico.
La invención se refiere a un método y un
dispositivo para la producción de un aglutinante hidráulico a partir
de varios componentes de materia prima, moliéndose los componentes
de materia prima hasta harina cruda, calcinándose la harina cruda
en una instalación de calcinación hasta formar clínquer y moliéndose
finalmente el clínquer junto con otras sustancias de molienda
adicionales.
Durante la producción de clínquer de cemento,
por la sección del método de la preparación de materia prima, se
mezclan los óxidos principales CaO, Al_{2}O_{3}, Fe_{2}O_{3}
y SiO_{2} de materiales como, por ejemplo, piedra caliza, marga,
arcilla, bauxita, mineral de hierro, arena, etc., de tal forma que
las proporciones del CaO con respecto a los otros tres óxidos, del
SiO_{2} con respecto al óxido de aluminio y hierro así como del
óxido de aluminio con respecto al óxido de hierro se sitúan dentro
de un intervalo de valores deseado. Estas tres proporciones,
también denominadas módulos de materia prima, son, además de
parámetros subordinados adicionales para los elementos secundarios,
los parámetros de calidad más importantes de la harina cruda, ya
que de este modo se pueden ajustar las fases mineralógicas
principales del clínquer de cemento C3S, C2S, C2A y C4AF (en
notación para cemento) y, por tanto, las propiedades del clínquer de
cemento. Para las propiedades de los minerales de clínquer, sin
embargo, también los álcalis, sulfatos, halógenos y otros elementos,
que están contenidos en fracciones de masa menores, tienen una
considerable importancia.
La preparación de materia prima tiene que
garantizar, además de la molienda fina necesaria para el proceso de
calcinación de clínquer, el secado y la homogeneidad de los módulos
-expresada como desviación típica con respecto a los valores medios
pretendidos.
Actualmente, el clínquer de cemento se calcina
habitualmente en una línea de producción de clínquer que consiste
en precalentador, calcinador, horno tubular giratorio y refrigerador
de clínquer. En la instalación de molienda de cemento, entonces, el
clínquer de cemento, por adición de un soporte de sulfato como
regulador del fraguado y otras sustancias de molienda adicionales
como, por ejemplo, escoria granulada de horno alto, cenizas
volátiles, puzolanas, piedra caliza y pizarra bituminosa calcinada,
se muele hasta formar diferentes cementos con sus respectivas
propiedades. Las secciones del método que se han mencionado
preparación de materia prima, calcinación de clínquer y molienda de
cemento están separadas respectivamente 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
la preparación de materia prima y la calcinación de clínquer, las
oscilaciones en los parámetros de calidad se amortiguan por el silo,
para conseguir una calidad lo más constante posible de la harina
cruda. Los parámetros de calidad de las secciones del método
individuales se comprueban por toma periódica de muestras después
de las secciones individuales del método y los valores determinados
se utilizan en el sentido de una regulación para modificaciones en
magnitudes de ajuste aguas arriba del material.
Este proceso está ligado a las siguientes
desventajas técnicas y económicas:
Los parámetros de calidad más importantes, sin
embargo, no los únicos, para el producto final cemento son la
resistencia a presión como función del tiempo, comienzo y final del
fraguado, requisito de agua para la rigidez normalizada,
resistencia a sulfato, etc. Por la última sección del método de la
molienda de cemento ya solamente se puede influir en una parte de
estos parámetros, ya que considerables propiedades ya se habían
visto influidas o se habían ajustado en las anteriores secciones del
proceso. De este modo, los módulos de materia prima influyen en la
proporción de masas de las fases de clínquer producidas, que tienen,
a su vez, una influencia primaria sobre las propiedades del
cemento. Sin embargo, el cálculo previo de las fases del clínquer,
por ejemplo, de acuerdo con el método de Bogue, solamente es
suficientemente fiable cuando los elementos secundarios y traza
están presentes en cantidades reducidas. Especialmente con 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 proceso compuesto- la predicción de fases del
clínquer y, por tanto, de propiedades del cemento, no es posible
con suficiente precisión. Adicionalmente, las fases del clínquer no
están distribuidas homogéneamente por la distribución de tamaño de
grano del clínquer. Se produce una desventaja adicional debido al
tamaño de los depósitos fijado frecuentemente por consideraciones
de disponibilidad, que implican un gran tiempo muerto y, por tanto,
tienen como consecuencia una flexibilidad reducida durante la
adaptación de la calidad del producto a condiciones de producción
modificadas.
El documento
EP-A-0 995 726 describe un método
para la producción de un aglutinante hidráulico compuesto por una
pluralidad de componentes individuales triturados, donde el clínquer
de cemento y, en un caso dado, componentes individuales
adicionales, se trituran en un equipo de molienda común y, después,
se agrupan con al menos un componente individual adicional,
triturado por separado, donde el agrupamiento se debe realizar
directamente después de la trituración del clínquer de cemento sin
almacenamiento temporal previo.
La invención se basa en el objetivo de proponer
un método así como una instalación, por los que se evitan los
tiempos muertos prolongados que se producen como resultado de los
tamaños de depósitos y en los que existe adicionalmente la
posibilidad de la influencia en los parámetros de calidad aguas
abajo con respecto al sentido del flujo de material de las etapas
del método que se han indicado anteriormente.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención mediante las características de las reivindicaciones 1 ó
7.
En el método de acuerdo con la invención para la
producción de un aglutinante hidráulico a partir de varios
componentes de materia prima, los componentes de materia prima se
muelen hasta formar harina cruda, la harina cruda se calcina en una
instalación de calcinación hasta formar clínquer y, finalmente, el
clínquer se muele junto con otras sustancias de molienda
adicionales. Por lo demás, el clínquer se analiza en su composición
mineralógica y/o química, donde para el clínquer se proporcionan
respectivamente al menos dos silos de clínquer separados, que se
llenan con clínquer de diferente composición mineralógica y/o
química y donde la composición del clínquer a moler se determina
por extracción dirigida dependiendo de la composición analizada del
clínquer a partir de uno o varios silos de clínquer. De este modo
se produce una regulación dirigida de la calidad del producto.
La instalación de acuerdo con la invención para
la producción de un aglutinante hidráulico a partir de varios
componentes de materia prima consiste esencialmente en un equipo de
molienda para la molienda de los componentes de materia prima hasta
formar harina cruda, una instalación de calcinación para la
calcinación de la harina cruda hasta formar clínquer y una
instalación de molienda de cemento para la molienda del clínquer,
donde se proporciona al menos un equipo de análisis para el
análisis del clínquer en su composición mineralógica y/o química.
Adicionalmente, la instalación presenta una instalación de silo de
clínquer, donde para el clínquer se proporcionan respectivamente al
menos dos silos de clínquer separados. Por un equipo de control, los
silos de clínquer se llenan dependiendo de la composición
mineralógica y/o química del clínquer. Adicionalmente, por el
equipo de control se fija la composición del clínquer a moler por la
extracción dirigida dependiendo de la composición analizada del
clínquer de uno o varios silos de clínquer.
Las configuraciones adicionales de la invención
son objeto de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un ejemplo de realización
preferido se determina la composición mineralógica y/o química del
clínquer y se usa para el control de la extracción de la harina
cruda del silo de harina cruda.
Por lo demás, el llenado de los silos de
clínquer y la extracción del clínquer de uno o varios silos de
clínquer se regula dependiendo de la composición mineralógica y/o
química deseada del cemento a producir.
Para la determinación de la composición
mineralógica y/o química del clínquer se pueden tomar y analizar
muestras fraccionadas de acuerdo con el tamaño de grano y/o
densidad. También es un objetivo de la presente invención realizar
el llenado de los silos de clínquer por fraccionamiento mediante
tamizado o cribado de acuerdo con el tamaño de grano y/o la
densidad.
Los diferentes silos se pueden llenar de forma
dirigida para el almacenamiento de materiales con diferentes
parámetros de calidad. El llenado se puede realizar basándose en una
asignación sencilla de la corriente de material a un silo en el
sentido de un conmutador o incluso basándose en una clasificación
según tamaños de grano o densidades por cribado o tamizado. De este
modo se puede tener en cuenta el hecho de que el clínquer de
cemento presenta una concentración diferente según el tamaño de
grano de las fases de clínquer.
Los sistemas de análisis de muestras
químicas/mineralógicas se disponen delante de los silos y detrás de
la sección del método post-conectada y permiten,
basándose en las separaciones periódicas de los valores de medición
determinados antes del llenado, la decisión con respecto al o a los
silos en el o los que se almacena el material muestreado y
basándose en los parámetros de calidad obtenidos después de la
sección del método post-conectado, la decisión con
respecto a las cantidades de material a extraer de los silos
individuales. Los resultados del análisis junto con tiempo de
llenado, cantidad de llenado y lugar de llenado se almacenan de
forma temporal para la regulación adicional.
De acuerdo con el estado de la técnica se
utiliza para la determinación de las fases de clínquer habitualmente
el método de la difractrometría de rayos X con la evaluación
cuantitativa según Rietveld y para la determinación de los módulos
de materia prima, un método de fluorescencia de rayos X. Sin
embargo, también son posibles otros métodos alternativos o
complementarios.
Los silos individuales o las celdas de silo
están realizados de manera ventajosa geométricamente de tal forma
que se garantiza un flujo de masa. De este modo se producen capas
horizontales en las celdas de silo con valores característicos de
calidad conocidos. Por la separación del almacenamiento de acuerdo
con parámetros de calidad y el vaciado controlado de cada celda
individual es posible regular de forma dirigida los parámetros de
calidad en el proceso posterior.
El silo de clínquer también puede estar formado
de manera sencilla por un vaciadero separado por muros o
paredes.
Los sistemas de análisis de muestras consisten,
por lo general, en los componentes toma de muestras, preparación de
muestras y medición así como un control y un software para la
evaluación y el análisis de los datos de medición. Además, la toma
de muestras también puede comprender equipos de fraccionamiento
adicionales de acuerdo con densidad y/o tamaño de grano.
Si se utiliza un sistema de este tipo tanto para
la harina cruda entre la preparación de materia prima y calcinación
de clínquer como para el clínquer entre la calcinación de clínquer y
la molienda de cemento, por los valores característicos de calidad
determinados por el sistema de análisis de muestras del clínquer se
puede regular el vaciado de los silos individuales de harina cruda.
De este modo se pueden regular modificaciones no predecibles por
combustibles secundarios o materias primas secundarias -por ejemplo,
cenizas volátiles de lignito, neumáticos, residuos domésticos- en
las fases del clínquer.
En la molienda común se observa frecuentemente
una composición química no deseada separada de acuerdo con tamaños
de grano. Mediante la invención también es posible ventajosamente
producir componentes individuales de harina cruda por molienda y
almacenamiento separados. El agrupamiento de componentes de harina
cruda molidos por separado posibilita un mejor control de la
composición química independientemente de la capacidad de molienda.
También se pueden producir componentes de corrección, que se
caracterizan por una alta concentración de un óxido principal o un
elemento secundario y se pueden almacenar por separado para
correcciones posteriores y se pueden añadir, si es necesario, con
tiempos muertos cortos a la mezcla.
Adicionalmente se pueden evitar los problemas
que existen con la ausencia de la dosificación de un componente de
materia prima. En este caso, el intervalo de valores necesario de
los parámetros de calidad frecuentemente ya no se puede mantener y
no existen suficientes posibilidades de corrección en el flujo
posterior de material. Por el almacenamiento separado de
componentes individuales existe en este caso una amortiguación
temporal para corregir los errores en la formulación. Esto conduce
en el actual estado de la técnica especialmente con materiales
difíciles de manipular como, por ejemplo, arcilla muy adherente o
polvos de filtro reciclados, a problemas de disponibilidad de la
instalación, ya que se debe detener la instalación y se debe
eliminar la alteración.
A continuación se explican con más detalle
configuraciones y ventajas adicionales de la invención mediante la
descripción y el dibujo.
En el dibujo se muestra
En la Fig. 1, una vista general esquemática de
una instalación para la producción de un aglutinante hidráulico
y
En la Fig. 2, una vista esquemática de una
instalación de silo de harina cruda/instalación de silo de
clínquer.
La vista general representada en la Fig. 1
muestra una instalación para la producción de un aglutinante
hidráulico, particularmente cemento y clínquer de cemento.
Consiste en las secciones del método preparación
de materia prima 1, calcinación de clínquer 2 y molienda de cemento
3. Entre las secciones del método se proporciona adicionalmente una
instalación de silo de harina cruda 4 o una instalación de silo de
clínquer 5. El cemento molido terminado alcanza un silo de cemento 6
y se puede llenar en ese lugar para el transporte posterior.
Los componentes de materia prima
12a-12e requeridos para la producción de cemento
como cal, arcilla, mineral de hierro, etc. se pretrituran al menos
parcialmente en trituradoras 10 y alcanzan después por sitios de
almacenamiento tolvas de reserva 13 separadas. Por órganos de
dosificación no representados con más detalle, los componentes de
materia
prima se extraen individualmente o de forma conjunta y se muelen en un equipo de molienda 14 hasta harina cruda.
prima se extraen individualmente o de forma conjunta y se muelen en un equipo de molienda 14 hasta harina cruda.
Delante del equipo de molienda 14 se puede
proporcionar un equipo de análisis 15 para el análisis de los
componentes de materia cruda en su composición mineralógica y/o
química. Alternativamente, detrás del equipo de molienda 14 se
puede proporcionar un equipo de análisis 16 adicional, con cuya
ayuda se puede determinar la composición mineralógica y/o química
de la harina cruda/de los componentes de harina cruda.
A continuación, la harina cruda alcanza la
instalación de silo de harina cruda 4, que consiste en una
pluralidad de silos de harina cruda 4a-4h. Los
silos de harina cruda individuales se pueden configurar de manera
separada o se agrupan como celdas de silo individuales en silos de
varias celdas. La pluralidad de silos de harina cruda ofrece la
posibilidad de llenar los mismos con harina cruda de diferente
composición mineralógica y/o química. Se pueden moler componentes
de harina cruda 12a-12e individuales al menos
parcialmente por separado y almacenar en silos de harina cruda
separados. En la práctica se molerán de forma apropiada algunos
componentes de materia prima conjuntamente y otros componentes de
materia prima de forma separada y se almacenarán en los silos de
harina cruda. Evidentemente, también existe la posibilidad de moler
y almacenar diferentes componentes con diferentes proporciones de
cantidades entre sí. Por el aparato de análisis 16 se conoce en todo
momento la composición del material y se pueden controlar de forma
dirigida los silos adecuados de harina cruda.
En la siguiente sección del método, la harina
cruda se calcina hasta formar clínquer. La sección del método
"calcinación de clínquer" comprende habitualmente un
precalentador 21, un calcinador 22, un horno tubular giratorio 20
así como un refrigerador de clínquer 23. La harina cruda se extrae
por extracción dirigida de uno o varios silos de harina cruda
4a-4h con la composición deseada y se transporta
directamente a la instalación de calcinación 2. La harina cruda
extraída de los silos de harina cruda, por tanto, no se almacena
antes de forma temporal en un silo de acumulación. En la
instalación de calcinación se precalienta en el precalentador en
contracorriente con respecto a los gases de escape del horno tubular
giratorio, en el calcinador se pre-calcina y
finalmente se calcina en el horno tubular giratorio hasta formar
clínquer. El enfriamiento se realiza después en el refrigerador de
clínquer 23 post-conectado.
En un equipo de análisis 24 se determina la
composición mineralógica y/o química de la harina cruda extraída
del silo de harina cruda. A continuación, en un equipo adicional de
toma de muestras y análisis 25 dispuesto en o detrás del
refrigerador de clínquer 23 se determina la composición mineralógica
y/o química del clínquer. Las muestras se pueden separar en
fracciones de acuerdo con la densidad y el tamaño de grano.
El clínquer calcinado se suministra a la
instalación de silo de clínquer 5, que también consiste en una
pluralidad de silos de clínquer 5a-5g. También en
este caso es posible a su vez que el llenado de los silos de
clínquer individuales y la extracción del clínquer de uno o varios
silos de clínquer se regulen dependiendo de la composición
mineralógica y/o química deseada del cemento a producir. Un equipo
de análisis 26 determina la composición mineralógica y/o química
del clínquer extraído del silo de clínquer.
El cemento terminado consiste, además del
clínquer, adicionalmente en yeso y otros aditivos, que se muelen de
forma conjunta en la instalación de molienda de cemento 3 en un
molino 30. Para garantizar un flujo de material uniforme hacia el
molino 30 se proporcionan tolvas previas 31 (aditivo), 32 (yeso) y
33 (clínquer). Los componentes individuales se extraen por órganos
de dosificación no representados con más detalle de forma
correspondiente a la composición deseada y se suministran
directamente a la instalación de molienda de cemento 3. El cemento
molido alcanza finalmente el silo de cemento 6 y se puede llenar
desde ese punto en medios de transporte adecuados.
En vez de una tolva previa de clínquer 33
individual, las diferentes calidades de clínquer también se pueden
almacenar en varias tolvas previas de clínquer y se pueden
transportar desde ese punto junto con los demás componentes al
molino. Entonces, el equipo de análisis 26 también se puede disponer
en primer lugar entre las tolvas previas y el molino 30.
A continuación se describe con más detalle la
instalación de silo de harina cruda 4 mediante la Figura 2. Sin
embargo, la siguiente descripción también se aplica a la instalación
de silo de clínquer 5. Para evitar repeticiones innecesarias, por
tanto, en lo sucesivo se hace referencia esencialmente a la
instalación de silo de harina cruda 4. Las referencias relacionadas
con la instalación de silo de clínquer 5 se indican adicionalmente
detrás de la barra diagonal.
El proceso anterior, en este documento, la
preparación de materia prima, se indica con la referencia 1/2. El
proceso posterior, en este documento, la calcinación de clínquer, se
indica con la referencia 2/3. La harina cruda o los componentes de
harina cruda molidos durante la preparación de materia prima 1 se
analizan por el equipo de análisis 16/25 en su composición
mineralógica y/o química. El resultado del análisis se comunica a
un control 7, que controla dispositivos de separación de material 40
para determinar el llenado de uno determinado o varios silos de
harina cruda/silos de clínquer. Adicionalmente, el control 7
supervisa mediante sensores 41 el nivel de llenado de cada silo de
materia prima/silo de clínquer individual.
Cada uno de los silos de materia prima presenta
un órgano de dosificación de salida 42 correspondiente que se puede
controlar de forma dirigida por el control 7. De este modo se pueden
controlar de forma dirigida uno o varios órganos de dosificación de
salida 42, para suministrar una corriente de harina cruda con una
composición mineralógica y/o química deseada al siguiente proceso de
calcinación de clínquer. La composición de harina cruda se
determina por el equipo de análisis 25/26 y se usa, en un caso dado,
para la corrección o el reajuste de los órganos de dosificación de
salida 42.
La pluralidad de silos de harina cruda o silos
de clínquer aumenta la flexibilidad en la composición de material.
Por tanto, también se puede provocar una correspondiente corrección
de la composición de la harina cruda durante la calcinación de
clínquer de forma muy temporal, a modo de ejemplo, con la
utilización de otros combustibles. También existe la posibilidad de
realizar, por el análisis del clínquer calcinado, una modificación
lo más rápida posible en la composición de la harina cruda.
Adicionalmente se pueden compensar oscilaciones en la composición
de clínquer por mezclado dirigido de clínquer de dos o varios silos
de clínquer.
En la molienda común se observa frecuentemente
una composición química indeseada separada por tamaños de grano.
Sin embargo, con la anterior instalación es posible producir
componentes de materia prima individuales por molienda y
almacenamiento separados. El agrupamiento de componentes de materia
prima molidos por separado garantiza un mejor control de la
composición química independientemente de la capacidad de molienda.
También se pueden generar de manera sencilla componentes de
corrección, que se caracterizan por una alta concentración de un
óxido principal o un elemento secundario y se pueden almacenar por
separado para correcciones posteriores y, si es necesario, se
pueden añadir a la mezcla con tiempos muertos cortos.
Se conoce que el clínquer de cemento presenta
una concentración diferente por tamaño de grano de las fases de
clínquer. Por lo tanto, se puede prever que los equipos de análisis
para la determinación de la composición mineralógica y/o química
tomen muestras de la harina cruda/clínquer, que estén fraccionadas
por tamaño de grano y/o densidad. También se puede concebir
provocar el llenado del silo de harina cruda/silo de clínquer por
tamaño de grano y/o densidad por fraccionamiento mediante tamizado o
cribado. De este modo, particularmente dispositivos de separación
40 individuales pueden estar equipados con medios adecuados para el
tamizado o cribado.
Claims (7)
1. Método para la producción de un aglutinante
hidráulico a partir de varios componentes de materia prima
(12a-12e), moliéndose los componentes de materia
prima hasta formar harina cruda, calcinándose la harina cruda en
una instalación de calcinación (2) hasta formar clínquer y
moliéndose finalmente el clínquer junto con otras sustancias de
molienda adicionales,
caracterizado porque
el clínquer se analiza en su composición
mineralógica y/o química,
para el clínquer se proporcionan respectivamente
al menos dos silos de clínquer separados (5a-5g),
que se llenan con clínquer con diferente composición mineralógica
y/o química
y la composición del clínquer a moler se
determina por extracción dirigida dependiendo de la composición
analizada del clínquer de uno o varios silos de clínquer.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque se determina la composición mineralógica
y/o química del clínquer y se usa para el control de la extracción
de la harina cruda del silo de harina cruda
(4a-4h).
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el llenado del silo de clínquer y la
extracción del clínquer de uno o varios silos de clínquer
(5a-5g) se regula dependiendo de la composición
mineralógica y/o química deseada del cemento a producir.
4. Método de acuerdo con una o varias de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para la
determinación de la composición mineralógica y/o química del
clínquer se toman y analizan muestras fraccionadas por tamaño de
grano y/o densidad.
5. Método de acuerdo con una o varias de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el llenado
de los silos de clínquer (5a-5g) se realiza por
fraccionamiento mediante tamizado o cribado por tamaño de grano y/o
densidad.
6. Método de acuerdo con una o varias de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
clínquer a moler después de la extracción dirigida de uno o varios
silos de clínquer se suministra directamente a la instalación de
molienda de cemento.
7. Instalación para la producción de un
aglutinante hidráulico a partir de varios componentes de materia
prima con un equipo de molienda (14) para la molienda de los
componentes de materia prima hasta formar harina cruda, con una
instalación de calcinación (2) para la calcinación de la harina
cruda hasta formar clínquer y una instalación de molienda de
cemento (3) para la molienda del clínquer,
caracterizada por
al menos un equipo de análisis (25, 26) para el
análisis del clínquer en su composición mineralógica y/o
química,
una instalación de silo de clínquer (5), donde
para el clínquer se proporcionan respectivamente al menos dos silos
de clínquer separados
y un equipo de control para el llenado de los
silos de clínquer (5a-5g) dependiendo de la
composición mineralógica y/o química del clínquer y para la
determinación de la composición del clínquer a moler por extracción
dirigida dependiendo de la composición analizada del clínquer de
uno o varios silos de clínquer (5a-5g).
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