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Tecnología de calcinación Maerz® para cal y dolomita
Nuestra empresa
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Maerz Ofenbau AG fue fundada en 1950 en Zúrich, Suiza, por productores austríacos de materiales refractarios con el objetivo de la comercialización de hornos Siemens-Martin en acerías de todo el mundo.
En 1965, Maerz inicia el desarrollo del »Hor-no regenerativo MAERZ® de corrientes para-lelas para cal« (Horno PFR, por sus siglas en inglés = Parallel Flow Regenerative), conoci-do actualmente como »Horno Maerz« que combina un elevado rendimiento térmico con una excelente calidad de cal.
El primer horno Maerz, con una capacidad para 150 t/día quemaba aceite pesado. Pron-to se pasó a construir hornos con mayores capacidades, incorporándose el calentamiento con gas natural como nueva tecnología. A fi-nales de los años 70 se introduce en el mer-cado un sistema patentado de calentamiento que permite utilizar combustibles pulverulen-tos. Actualmente, Maerz ofrece hornos PFR con capacidades de entre 100 y 800 t/día, que pueden quemar prácticamente todo tipo de combustibles líquidos, gaseosos y sólidos pulverulentos.
Otro hito en el desarrollo de los hornos PFR fue la incorporación al mercado del Horno MAERZ® para grano fino en las postrimerías de los años 80. Este tipo de horno vertical permite la calcinación de calizas y dolomitas de granulometría fina, que hasta entonces solo podía procesarse en hornos rotatorios con un rendimiento térmico claramente infe-
Nuestras prestaciones
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rior y, por lo tanto, con un consumo energé-tico claramente mayor.
En 1995, la RCE Industrieofenbau Enginee-ring GmbH en Radenthein, Austria, pasa a ser una filial de Maerz Ofenbau AG. La RCE, que se había especializado en hornos para la fabricación de materiales refractarios, com-pleta así con sus hornos de cuba única para la fabricación de cal de reactividad media y baja perfectamente el portfolio de productos Maerz.
Para poder atender la demanda de los paí-ses de Europa oriental en constante creci-miento, se constituye por Maerz en 2005 en Timișoara, Rumanía, una empresa de inge-niería, la filial Maerz Ofenbau s.r.l.
En 2006 Maerz se convierte en una filial de Polysius AG, Beckum, Alemania, conformán-dose desde entonces como el centro compe-tente en el Grupo para atender las necesida-des del mercado de la cal a nivel mundial.
Con la integración del Know-how de Polysius,Maerz está en disposición de ofrecer al mer-cado también hornos rotatorios, hornos verti-cales anulares, calcinadores por gas en sus-pensión y diferentes equipos a montar de-lante ó detrás del horno de cal, operando así como ofertante de plantas completas para la industria de la cal.
Al conjuntar el Know-how y la experiencia en la cal-cinación de la cal de las empresas Maerz y Polysius, Maerz está ahora en la inigualable situación de poder ofrecer a la industria soluciones a la medida de las diferentes necesidades particulares de cada cliente.Los diferentes sistemas de horno – como hornos PFR, hornos de cuba única, rotatorios ó calcinadores por gas en suspensión – no compiten entre ellos, sino que se complementan.
En función de los requerimientos para cada proyec-to, como, por ejemplo, la capacidad del horno, el combustible a utilizar, la granulometría de alimenta-ción, la calidad del producto, etc., se ofrece un de-terminado tipo de horno, considerando los costes de inversión y la mayor flexibilidad posible en cuanto a las características del producto.
Nuestro amplio portfolio de productos nos permite recomendar a nuestros clientes el tipo de horno más adecuado a sus necesidades, una vez realizado un exhaustivo análisis de las condiciones de partida de un proyecto en particular.
Como líder del mercado para la construcción de hornos de cal, Maerz puede ofrecer no solo el horno PFR con su gran rendimiento térmico – no superado hasta el momento – sino también los más diversos equipos de calcinación de su extenso abanico de productos, que es hoy por hoy el más amplio ofreci-do por la industria.
Gracias a nuestra red de representaciones y socios en todo el mundo, Maerz puede acreditar actualmen-te el mayor número de hornos de cal construidos hasta la fecha por una sola empresa.
Foto grande + Fig. 1 Sede central de Maerz Ofenbau AG en Zúrich, Suiza.
Fig. 2 – 4 Desde la concepción a la puesta en marcha.
La cal viva es uno de los productos químicos más difundidos y versátiles, empleados en todo el mundo.
Muchas civilizaciones la han ve-nido utilizando desde hace más de 3000 años. Originalmente solo se utilizaba en la construc-ción, pero en la actualidad se recurre a la cal viva, la cal do-lomítica y la dolomita calcinada para multitud de aplicaciones industriales.
Imprescindible en la industria del acero, en la industria de la construcción, en la química y en la agricultura, la cal viva con-tribuye como materia prima de forma relevante a muchas de las conquistas y avances con-seguidos por nuestro mundo moderno.
La producción de cal viva a ni-vel mundial se calcula cercana a las 300.000.000 toneladas por año, 120.000.000 t de las cuales se ponen a la venta. En los países industrializados, el consumo per cápita de produc-tos de la cal se sitúa en aprox. 80 kg.
Aplicaciones de cal viva
Industria del hierro y siderúrgica- Escorificación en la fabricación
de acero- Sinterización de mineral de
hierro- Desulfuración
Metales no férricos- Preparación de minerales no
férricos, por ejemplo, cobre- Recuperación de oro y plata
en procesos de lixiviación de cianuro
- Flotación de plomo, níquel, zinc, molibdeno y uranio
Construcción- Fabricación de morteros y
enfoscados- Fabricación de ladrillos silico-
calcáreos y de hormigón poroso
Industria química- Fabricación de soda- Producción de carburo de
calcio
Técnica medioambiental- Preparación de agua potable,
aguas residuales y lodos de depuración
- Depuración de gases
Agricultura- Alcalización de suelos,
bosques y lagos- Fabricación de abono químico
Estabilización de suelos- Estabilización de los sub-
suelos en la construcción de carreteras
- Construcción de pistas en aeropuertos, aparcamientos y vías ferroviarias
Industria PCC- Industria papelera- Pinturas y lacas- Industria de plásticos
Las aplicaciones más importantes para cal viva, cal dolomítica y dolomita calcinada son:
Tipos de hornos y calcinadores
Tipo horno
Capacidad [t/día]
Granulometría [mm]
Consumo [kJ/kg] térmico [kcal /kg]
Criterios de selección
Servicios
• Transformaciones• Ampliaciones• Modernizaciones• Combustibles alternativos• Automatización• Repuestos
PFR rectangular
E1 – E6
100 – 400
30 – 120
3390 – 3650810 – 870
cal muy reactiva
Horno PFR
• Instalaciones de calentamiento para varios combustibles• Transformaciones para poder utilizar combustibles alternativos• Nuevos sistemas de alimentación para mejorar el aprovechamiento de canteras
y aumentar la producción
PFR circular
R1 – R5
300 – 800
30 – 160
3390 – 3650810 – 870
cal muy reactiva
PFR para granulometrías finas
F1 – F3
200 – 400
15 – 40
3310 – 3560790 – 850
cal muy reactiva
Portfolio de productos
vertical anular
A1 – A3
200 – 600
15 – 200
3800 – 4100910 – 980
elevado contenido de CO2
en el gas de escape
Horno vertical anular
• Utilización de combustibles sólidos
Horno de cuba única
• Transformación de hornos calentados con coque para quemar combustibles pulverulentos y aumentar al mismo tiempo la producción del horno
Horno rotatorio
• Instalación de precalcinadores a hornos rotatorios
• Montaje de sistemas de by-pass de azufre
de cuba única
H1 – H5
50 – 300
10 – 100
4100 – 4610 980 – 1100
cal de reactividad media y baja
rotatorio con precalcinador
500 – 1200
10 – 50
4820 – 56501150 – 1350
grandes producciones, bajo contenido de azufre en la cal
calcinador por gas en suspensión
300 – 1200
0.03 – 2
5450 – 58601300 – 1400
granulometría muy fina en el producto alimentado
Hornos PFR
El horno PFR de Maerz (Regenerativo de Corrien-tes Paralelas = PFR (según sus siglas en inglés Parallel Flow Regenerative) viene caracterízado por dos cubas verticales unidas por un canal.
Esta configuración permite la calcinación del ma-terial alimentado en corrientes paralelas (es decir, el material alimentado y los gases calientes circu-lan en paralelo) y el calentamiento regenerativo del aire de combustión en la cuba de calcinación, al tiempo que el material alimentado es precalen-tado en la segunda cuba (en la que no tiene lu-gar la calcinación) por efecto de la mezcla de los gases de combustión y del aire de refrigeración. Cada una de las cubas pasa por las fases de calcinación y de precalentamiento en períodos de aprox. 10 – 15 min.
Este principio de funcionamiento, que está espe-cialmente indicado para la fabricación de cal viva altamente reactiva, ofrece el mayor rendimiento térmico de cuantos hornos modernos de cal es-tán actualmente en el mercado.
Los hornos PFR se construyen para producciones de entre 100 y 800 t/día, pudiendo utilizarse com-bustibles gaseosos, líquidos o sólidos pulverulen-tos en el calentamiento.
En función del tamaño de horno deseado, de la granulometría disponible del material alimentado y del combustible a utilizar, se utilizarían hornos PFR con sección rectangular ó circular ó hornos MAERZ® para granulometrías finas.
Hornos MAERZ® PFRHorno PFR de sección rectangularLa realización más simple en la práctica del concepto PFR es la instalación de dos cubas de sección rectangular montadas una al lado de la otra, de forma que los gases pueden circular directamente a través de un ca-nal de conexión de una cuba a la otra. Por su geometría, este tipo de horno es de fácil fabri-cación, y no impone grandes exigencias a la fabricación de la estructura metálica ó al revesti-miento refractario.
Este simple horno, de bajo coste se utiliza preferentemen-te para producciones de hasta 400 t/día de cal viva ó dolomita calcinada.
Desde 1966 Maerz ha construi- do a nivel mundial unos 200 hornos MAERZ® PFR de sec-ción rectangular, que se hacen funcionar con combustibles gaseosos, líquidos ó pulveru-lentos.
Horno PFR de sección circularPara producciones mayores (tí-picamente 300 – 800 t/día) se uti- lizan hornos de sección circular. Este tipo de horno está provisto de un canal anular que recoge los gases de combustión y los conduce a través de un canal de conexión a la otra cuba. Los gases calientes abandonan la cuba en que tiene lugar la com-bustión radialmente a través de todo su perímetro. Se consigue así una perfecta distribución uni-forme del calor en el horno. Las cubas se alimentan a través de un cangilón rotatorio dispuesto sobre cada una de las cubas. Por el movimiento de rotación del cangilón durante el proceso de alimentación desde una banda transportadora se consigue una homogeneización del material disgregado y una distribución óptima de las piedras. El diseño circular de las cubas contribuye a una distribución óptima en la cuba del material alimentado y del combustible, garantizándose así una calcinación uniforme en toda la sección de la cuba.
Desde 1966 Maerz ha construido a nivel mundial unos 250 hornos MAERZ® PFR con sección circu-lar, que se hacen funcionar con combustibles gaseosos, líquidos ó pulverulentos.
Horno MAERZ® para granulometrías finasLa granulometría de la caliza típicamente utilizada en hornos convencionales de cal es supe-rior a 30 mm. Hornos rotatorios permiten la calcinación de cali-zas con granulometrías entre 6 y 50 mm, aunque el rendimien-to térmico que se consigue es significativamente menor. Para obviar este inconveniente Maerz ha desarrollado el horno para granulometrías finas, como eje-cución especial del horno tipo PFR.
El horno para granulometrías finas ofrece todas las ventajas del horno PFR, es decir la cal-cinación en flujo paralelo de la caliza y de los gases calientes y el precalentamiento regene-rativo del aire de combustión, pero puede procesar caliza con tamaños entre 15 y 40 mm, y además con un rendimiento térmico superior al del horno PFR convencional.
Desde 1989 – el año en que este tipo de horno entró en el mercado – Maerz ha construido a nivel mundial alrededor de 50 hornos MAERZ® para granulo-metrías finas.
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Foto grande Horno MAERZ® PFR de sección rectangular.
Fig. 1 Horno MAERZ® PFR de sección circular.
Fig. 2 Horno MAERZ® para granulometrías finas.
Fig. 3 Quemador de precalentamiento.
Fig. 4 Revestimiento refractario.
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Fig. 1 Compuerta en un precalentador.
Fig. 2 Vista en un horno rotatorio.
Fig. 3 Horno rotatorio con precalentador.
Horno rotatorio con precalentador
Los hornos rotatorios son las unidades preferentemente utilizadas a la hora de calcinar caliza ó dolomita, cuando se dan las siguientes condiciones:
• Grandes producciones, esencialmente superiores a 1.000 t/día
• Granulometría menuda de alimentación, típicamente 15 – 40 mm
• Máxima flexibilidad a la hora de elegir el combustible
• Fabricación de una cal con bajo contenido de azufre (por ejemplo para la industria del acero), a pesar de utilizar combustibles baratos, pero con elevado contenido de azufre.
El grado de rendimiento de los hornos rotatorios au-menta claramente cuando se utilizan precalentadores, que utilizan el calor de los gases del horno para el pre-calentamiento y la calcinación parcial de la caliza.
El precalentador de diseño modular desarrollado por Maerz no solo ofrece una transmisión muy efectiva del calor de los gases del horno a la caliza, sino también una perfecta accesibilidad al mismo durante el servicio para realizar trabajos de mantenimiento.
Nuestra tecnología para precalentadores destinados a hornos rotatorios se basa en el Know-how conjunto de Polysius y Maerz.
Polysius aporta sus amplios conocimientos sobre hor-nos rotatorios, así como su gran capacidad en investi-gación y desarrollo, mientras que Maerz contribuye con su larga experiencia en los procesos de calcinación de cal y de circulación de gases calientes a través de car-gas.
Hornos rotatorios
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Foto grande Precalentador moderno.
Fig. 4 El sistema bypass de azufre.
Sistema de bypass de azufre
La actual industria del acero aumenta de forma continua su demanda de cal viva con el menor contenido posible de azufre.
Los usuarios de plantas de producción de cal se enfrentan al mismo tiempo a fuer-tes presiones como consecuencia de los importantes aumentos en el coste de los combustibles. Sin embargo, la utilización de combustibles más baratos trae frecuen-temente aparejada una mayor aportación de azufre o de otros contaminantes en los hornos de cal.
Por esta razón se ha desarrollado por Poly-sius un sistema especial de bypass de azu-fre, al objeto de conseguir en hornos rotato-rios con precalentador la producción de un producto pobre en azufre a pesar de utilizar un combustible rico en este elemento.
Este innovador sistema permite separar las contra-corrientes de material y de gas de escape entre el precalentador y el horno rotatorio. Los finos contenidos en el flujo de material, muy ricos en azufre, se llevan sobre un tamiz en caliente, se clasifican en un separador dispuesto a continuación y se ponen a disposición para su utilización en otras aplicaciones.
El sistema bypass de azufre permite la efi-caz fabricación de una cal pobre en azufre a pesar de utilizar combustibles altamente contaminados.
Hornos verticales y calcinadores por gas en suspensión
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Calcinador por gas en suspensión
El proceso POLCAL® ha sido desarrollado por Po-lysius a partir de una larga experiencia en el trata-miento térmico de materiales a granel. Este proceso está especialmente indicado para la preparación de calizas y dolomitas de grano fino.
Este proceso de gas en suspensión permite granulo-metrías de alimentación de 0,03 – 2 mm.
Los sistemas POLCAL® se componen de varias eta-pas de ciclones superpuestos, de un reactor para el tratamiento térmico del material alimentado y de uno o varios ciclones de refrigeración. Las diferentes etapas de ciclones están unidas entre si por tuberías de gas.
Los tamaños de POLCAL® permiten producciones entre 300 y 1.200 t/día de producto calcinado, pu-diendo utilizarse combustibles líquidos, gaseosos y – hasta cierta medida – incluso sólidos. El combusti-ble es aportado a través de inyectores dispuestos en círculo alrededor del reactor.
Al permitir adaptar la temperatura y/o el tiempo de permanencia en un tambor acondicionador dispues-to detrás del reactor, puede regularse la reactividad del producto calcinado, ajustándolo exactamente a las necesidades del cliente.
Hornos verticales y calcinadores por gas en suspensión
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Foto grande Horno de cuba única.
Fig. 1 Calcinador por gas en suspensión.
Fig. 2 Ciclón de un calcinador por gas en suspensión.
Fig. 3 Vista de detalle de un horno vertical anular.
Fig. 4 Horno vertical anular.
Fig. 5 Quemador de aceite pesado de un horno vertical anular.
Horno vertical anular
El horno vertical anular viene caracterizado por su sección in forma anular de la cuba situada entre en un cilindro de acero re-vestido interior y exteriormente de material refractario.
Una de las características principales de este tipo de horno es su flujo continuo de gas de escape con una elevada concentra-ción de CO
2, que en función del combustible
utilizado, puede situarse entre un 26 y 32 %.
El horno vertical anular permite ajustar ade-más la reactividad de la cal producida entre alta y media. Estas propiedades determi-nan que el horno vertical anular sea el tipo de horno más adecuado para ser utilizado en la industria PCC y en la fabricación de soda.
En este horno con una producción entre 200 y 600 t/día puede utilizarse además una gran variedad de combustibles.
Horno de cuba única
Diferentes aplicaciones para cal viva, por ejemplo la fabricación de ladrillos silico-cal-cáreos y de hormigón poroso requieren la utilización de cal viva calcinada a alta tem-peratura y de baja reactividad, que puede fabricarse en el horno de cuba única ofre-cido por Maerz.
A partir del »horno para altas temperaturas de RCE«, que se utiliza básicamente en la industria refractaria para la sinterización de magnesita y dolomita y para la fabricación de corindón sinterizado, ha desarrollado y patentado Maerz un horno de cuba única al-tamente eficaz para la calcinación de calizas y dolomitas. Las características principales de este novedoso horno son:
• La utilización de quemadores laterales refrigerados y desplazables,
• Un gran ancho de banda en cuanto a la reactividad del producto calcinado como consecuencia del fácil ajuste de la temperatura de calcinación y
• Un gran rendimiento específico en relación con la sección de la cuba.
Maerz Ofenbau AG – Líder del mercado para hornos de calPrestaciones de servicio
Investigación y desarrollo
La excelente competencia tecnológica es la llave para ganar y retener a clientes y explotar al máximo el potencial de crecimiento de mercados existentes y futuros. Aumentar las capacidades de producción y mejorar la rentabilidad de las mismas son aspec-tos prioritarios en los trabajos de investigación y desarrollo.
Maerz utiliza el Centro de Investigación y Desarrollo de Polysius. Con sus modernas instalaciones está
considerado como una de las instituciones lí-der en el desarrollo técnico de equipos para la industria básica de materias primas.
Servicios al cliente
Maerz asiste a sus clientes en múltiples for-mas, ofreciendo los siguientes servicios:• Estudios de proyecto• Ingeniería• Suministro de los componentes principales
para plantas de cal y dolomita• Instalaciones completas de horno, llave en
mano • Asistencia técnica durante la construcción,
puesta en marcha y operación de instalacio-nes de horno
• Suministro de repuestos• Mediciones y estudios técnicos de auditoría
en instalaciones existentes de horno• Formación del personal de servicio y de
mantenimiento• Servicios post-venta, incl. asesoramiento en
caso de problemas de servicio y manteni-miento
• Elaboración de propuestas de modernización.
Maerz Ofenbau AG – Líder del mercado para hornos de cal
Referencias
Desde 1950 se han construido por Maerz, Polysius y RCE a nivel mundial alrededor de 500 nuevas instalacio-nes de horno para la industria de la cal y la dolomita.
Desde su introducción a finales de los años 1950, los hornos MAERZ® PFR son los más utilizados en la industria de la cal y la dolomita. Su excelente rendimiento térmico, unido a la posi-bilidad de utilizar prácticamente cualquier tipo de combustible y materia prima, convierten al horno MAERZ® PFR en el más solicitado a la hora de estudiar nuevos proyectos en la industria de la cal.
Para aplicaciones especiales, como por ejemplo para capacida-des de producción superiores a 1.000 t/día, la calcinación de materia prima muy fina, la fabricación de cal de baja reactividad, la necesidad de un flujo continuo de gas de escape del horno con un alto contenido de CO
2 ó la fabricación de cal pobre en
azufre, el portafolio de Maerz Ofenbau AG se completa con hor-nos rotatorios, de cuba única, de sección anular y calcinadores por gas en suspensión.
