01_Memòria cemento

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MEMORIA

ANA M RODRIGUEZ LUQUE

INGIENERIA TECNICA INDUSTRIAL, ESPECIALIDAD QUMICA INDUSTRIAL

I

RESUMEN

El presente proyecto consiste en un estudio tcnico econmico para la fabricacin de 1 000 000 de toneladas anuales de cemento Portland.

La memoria incluye el objetivo del proyecto, la descripcin de los procesos comerciales, materias primas, reacciones que intervienen en el proceso de fabricacin del cemento portland, maquinaria utilizada, el impacto ambiental que causan las cementeras y, los clculos de requerimiento de materias primas, dimensionado de maquinarias y tiempos de permanencia en el horno rotatorio, etc.

En el presupuesto se detalla el capital de la empresa, el inmovilizado y el capital circulante, las ventas, el precio de coste y el beneficio obtenido por la empresa.

El proceso de fabricacin consta en esencia de tres etapas: obtencin y preparacin de la materia prima para la fabricacin del clnker, denominada crudo, a partir de caliza, marga y arcilla principalmente: coccin del crudo para fabricar un producto intermedio denominado clnker, y obtencin del cemento por molienda a partir del clnker y de otras materias.

El clnker es una piedra artificial fabricada a partir de las materias primas antes descritas, mediante un proceso trmico a alta temperatura.

II

La clinkerizacin es una reaccin endotrmica que tiene lugar a 1400 C aproximadamente, mediante la cual se forman los silicatos y aluminatos, que confieren las propiedades de ligante hidrulico al cemento, a partir de los xidos citados.

Por ltimo el clinker se enfra rpidamente a la salida del horno, mediante aire que a continuacin se utiliza para la combustin, y se almacena para su molienda posterior con otros materiales denominados adiciones, cuya funcin consiste en conferirle propiedades especiales al cemento o actuar como regulador de fraguado.

III

RESUM

El present projecte consisteix en un estudi tcnic econmic per a la fabricaci de 1 000 000 de tones anuals de ciment Portland.

La memria inclou l'objectiu del projecte, la descripci dels processos comercials, matries primeres, reaccions que intervenen en el procs de fabricaci del ciment Portland, maquinria utilitzada, l'impacte ambiental que causen les cimenteres, els clculs de requeriment de matries primeres, dimensionament de maquinries i temps de permanncia en el forn rotatori, etc.

En el pressupost es detalla el capital de l'empresa, l'immobilitzat i el capital circulant, les vendes, el preu de cost i el benefici obtingut per l'empresa.

El procs de fabricaci consta en essncia de tres etapes: obtenci i preparaci de la matria primera per a la fabricaci del clnker, denominada cru, a partir de calcria, marga i argila principalment: cocci del cru per a fabricar un producte intermedi denominat clnker, i obtenci del ciment per mlta a partir del clnker i d'altres matries.

El clnker s una pedra artificial fabricada a partir de les matries primeres abans descrites, mitjanant un procs trmic a alta temperatura.

IV

La clinkeritzaci s una reacci endotrmica que t lloc a 1400 C aproximadament, mitjanant la qual es formen els silicats i els aluminats, que confereixen les propietats de conglomerant hidrulic al ciment, a partir dels xids citats.

Finalment el clnker es refreda rpidament a la sortida del forn, mitjanant aire que a continuaci s'utilitza per a la combusti, i s'emmagatzema per a la seva mlta posterior amb altres materials denominats addicions, la funci de les quals consisteix en conferir-li propietats especials al ciment o actuar com regulador d'enduriment.

V

SUMMARY

The present project consists of a technical economic study for the manufacture of 1 000 000 of annual tons of cement Portland.

The memory includes the aim of the project, the description of the commercial processes, prime matters, reactions that intervene in the manufacturing process of the cement portland, used machinery, the environmental impact that the cement factory cause and, the calculations of requirement of prime matters, measurements of the machines and times of permanency in the rotating oven, ...

In the budget the capital of the company is detailed, the immobilized one and the circulating capital, the sales, the cost price and the benefit obtained by the company.

The manufacturing process consists in essence of three stages: obtaining and preparation of the raw material for the manufacture of the clnker, named crude oil, from limy, marl and clay principally: boiling of the crude oil to make a product intermediate called clnker, and obtaining of the cement for grinding from the clnker and other matters. The clnker is an artificial stone made from the prime matters before described, by means of a thermal process to high temperature.

The reaction of obtaining of the clnker is a reaction endothermic that takes place 1400 C approximately, by means of which the silicates are formed and aluminates, that award the

VI

properties of conglomerating hydraulically to the cement, from the mentioned oxides. Finally the clinker is cooled rapidly to the exit of the oven, by means of air that later is in use for the combustion, and is stored for his later grinding with other named materials additions, which function him consists of awarding special properties to the cement or to act as regulator of plotted.

VII

MEMORIA I

OBJETIVO DEL PROYECTO

1

Introduccin

3

1 UBICACIN DE LA PLANTA.

5

2 RESEA HISTRICA.

7

2, 01 ANTECEDENTES 2, 02 HISTORIA DEL CEMENTO PORTLAND 2, 03 HISTORIA DE LA INDUSTRIA CEMENTERA ESPAOLA 2, 04 CONSOLIDACIN DE LA INDUSTRIA CEMENTERA (1923 - 1929) 2, 05 CRISIS DE LA INDUSTRIA (1929 - 1939) 2, 06 AUTARQUA E INTERVENCIONISMO (1939 - 1950) 2, 07 TRANSICIN ECONMICA. (1950 - 1959) 2, 08 CRECIMIENTO ECONMICO Y BOOM CEMENTERO (1959 - 1970) 2, 09 Crisis econmica y sobreproduccin cementera (1973 - 1980) 15

7 8 10 11 12 12 13 14

VIII

2,10 La dEcada de los ochenta (1981 - 1990) 2, 11 Los aos 90

16 17

3

Materias primas

18

3, 1 COMPONENTE CALCAREO 3, 1 1 Caliza 3, 1 2 Creta 3, 1 3 Margas 3, 2 COMPONENTE ARCILLOSO 3, 3 COMPONENTES CORRECTORES 3, 4 COMPONENTES ADICIONALES DE LAS MATERIAS PRIMAS 3, 4 1 Oxido magnsico 3, 4 2 Alcalis 3, 4 3 Azufre 3, 4 4 Cloruros 3, 4 5 Fluoruros 3, 4 6 Fsforo

18 19 19 20 20 22 22 22 23 24 25 26 26

IX

4 Composicin del cemento

27

4, 1 COMPOSICIN MINERALGICA 4, 2 FASES DEL CLINKER 4, 2 1 Alita: silicato triclcico 4, 2 2 Belita: silicato diclcico 4, 2 3 Fase alumnica 4, 2 4 Fase ferrtica 4, 2 5 Otras fases del clnker 4, 3 COMPOSICIN QUMICA 4, 4 CONSIDERACIONES SOBRE LAS REACCIONES 4, 4 1 Secado 4, 4 2 Deshidratacin de los minerales de la arcilla. 4, 4 3 DESCOMPOSICIN DE LOS CARBONATOS. 37 4, 4 4 REACCIONES ENTRE FASES SLIDAS. 38 4, 4 5 Reacciones en presencia de fase lquida. 4, 4 6 Reacciones durante el enfriamiento. 4, 4 7 Factores que influyen en el proceso de coccin.

27 28 28 29 30 30 31 32 34 36 36

39 40 42

5 OBTENCIN DE LAS MATERIAS PRIMAS EN LA CANTERA

46

X

5, 1

YACIMIENTOS DE LAS MATERIAS PRIMAS

46

5, 2

TRABAJOS DE ESTUDIO Y EVALUACIN DE CANTIDADES DISPONIBLES 46 47

5, 3

EXPLOTACIN DE LA CANTERA

6. PROCESOS COMERCIALES

50

6, 1 VIA SECA 6, 2 VIA HMEDA 6, 3 VIA SEMI SECA O SEMI- HMEDA 6, 4 CONSIDERACIONES SOBRE LOS PROCESOS COMERCIALES

50 51 51 52

7 Fabricacion del cemento

53

7, 01 DESMENUZAMIENTO PRELIMINAR DE LAS MATERIAS PRIMAS 7, 01 1 Trituradores para gruesos por aplicacin de la presin. 7, 01 2 Trituradores para gruesos por aplicacin de choque. 7, 01 3 DESMENUZAMIENTO EN EL RANGO DE LOS FINOS (MOLINOS) MEDIANTE IMPACTO. 58

53 54 56

XI

7, 01 4 MOLINOS PARA DESMENUZAMIENTO DE FINOS POR APLICACIN DE PRESIN. 7, 02 58 60

Desecacin de las materias primas. 7, 02 1 SECADORES DE TAMBOR. 60 7, 02 2 MOLIENDA SECADO. 63 7, 02 3 SECADEROS RPIDOS. 64

7, 03

MOLTURACIN DEL CRUDO DE CEMENTO 7, 03 1 Molinos combinados

65 67

7, 03 2 MOLINOS DE CIRCUITO CERRADO CON ELEVADOR DE NORIA Y SEPARADORES CENTRFUGOS. 67 7, 03 3 MOLINOS CON SEPARADOR DE AIRE. 68 7, 03 4 FINURA DE MOLIDO. 69 7, 04 Almacenamiento de materias primas. 7, 04 1 SILOS DE CRUDO 7, 05 Homogeneizacin del crudo 7, 06 Hornos 7, 06 1 HORNOS VERTICALES. 75 72 74 70 71

XII

7, 06 2 HORNOS ROTATORIOS. 77 7, 06 3 CALEFACCIN EN EL HORNO ROTATORIO. 82 7, 06 4 REVESTIMIENTO INTERNO DEL HORNO. 83 7, 07 Precalentadores y precalcinadores 7, 08 Combustibles utilizados en la industria del cemento 89 91 87

7, 09 Enfriamiento del clinker 7, 09 1 95 7, 09 2 OTROS ENFRIADORES DE PARRILLA 97 7, 09 3 ENFRIADOR PLANETARIO 99 7, 09 4 ENFRIADOR DE CUBA (O VERTICAL) 99 7, 09 5 Enfriadores por gravedad 7, 10 Almacenamiento del clnker 101 ENFRIADOR DE PARRILLA

100

7, 11

Molienda de cemento 7, 11 1 MOLINOS COMBINADOS

102

106

XIII

7, 11 2 MOLINOS TUBULARES CON SEPARADORES POR CENTRIFUGACIN Y ELEVADOR EN CIRCUITO CERRADO. 107 7, 12 Silos de cemento 7, 13 ENSACADO Y CARGA. 7, 14 TCNICA DEL TRANSPORTE 7, 14 1 Correas y cintas transportadoras. 7, 14 2 Transportadores de cadenas 7, 14 3 Elevadores de cangilones 7, 14 4 Transportadores articulados 7, 14 5 Transportadores de canal rgido 7, 14 6 Transportadores de rosca 7, 14 7 Transporte neumtico 7, 15 DESEMPOLVADURA. 7, 15 1 Cmaras de sedimentacin de polvo 7, 15 2 Ciclones 7, 15 3 Multiciclones 7, 15 4 Filtros de tejido 7, 15 5 Filtros electrostticos 7, 16 SISTEMAS DE CONTROL 108 109 111 111 112 113 114 116 117 119 120 123