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1.- INTRODUCCIÓN:
Este trabajo se realiza con el fin de
complementar nuestros conocimientos, con
respecto a la obtención de la cal a partir de la
piedra caliza o calcita, mediante un proceso de
producción..
la muestra de la piedra caliza que se le realizara
una serie de procedimientos para la producción
de la cal donde el proceso de cocción de la
piedra será a temperaturas superiores a los 900
ªC para la producción de cal viva, que luego se
llevara a un horno de calcinación para obtener
oxido de calcio (CaO), al cual se le añadirá agua
para producir cal hidratada, sus diferentes
derivados para sus distintos usos o aplicaciones
en las necesidades del hambre.
2.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Saber con exactitud cuándo descubrió el ser
humano la cal por primera vez. Es posible que
los antiguos pobladores de la Tierra utilizasen
la piedra caliza para proteger sus fogones. El
fuego produciría el calentamiento de las rocas,
dando lugar a la primera cal quemada de la
historia. Más tarde, con las lluvias, la cal se
hidrataría para formar hidróxido de calcio, que
reaccionaría con las cenizas y la arena que
rodeaban el fuego creando lo que podría
considerarse el primer mortero tradicional
2.1- Orígenes del proceso químico a
desarrollar.
Para el siglo 7500 A.C. los antiguos pobladores
del actual Jordán lograron crear una especie de
yeso a partir de cal y de piedra caliza triturada
no tratada térmicamente para recubrir las
paredes, suelos y fogones de sus hogares. En el
siglo 3000 A.C. los pobladores del antiguo
Egipto teñían su piel con cal, y crearon una de
las maravillas del mundo con piedra caliza: la
pirámide de keops, de 137 m de altura.
PROCESO DE PRODUCCION DE LA CAL
Autor1 (Cindy G.)C.I:18.686.656; Autor2 (Juan G.) C.I:25.985.197; Autor3 (Manuel
R.) C.I:24.300.059; Autor4 (Álvaro S.) C.I: 20.179.943
Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Industrial.
Asignatura (Principios y Procesos Químicos), Sección 305I1
Fecha de entrega: (16 de Junio del 2016)
Email:[email protected];[email protected];alvarosalce
;[email protected] La cal es uno de los elementos más usados en la vida del ser humano, se podría decir que
todos los objetos que existen en los hogares han requerido del uso de la cal en su
fabricación, ya sea como materia prima o como material necesario para su elaboración.
La producción de esta es uno de los procesos químicos más antiguos conocidos por el
hombre, usados por griegos, egipcios y asiáticos. En la actualidad posee un alto consumo
por su versatilidad, desde empresas dedicadas a la construcción, siderúrgicas para la
realización de hierro o en la agricultura para controlar el pH de los suelos. Conocer los
usos y aplicaciones de dicho material, leyes como la Covenin que ampara el uso de la cal
y representa la legalidad del material para su uso; de la misma manera describir el
proceso por cada una de sus etapas y los equipos utilizados durante su producción.
Posteriormente para el siglo 2800 A.C. – 1000
D.C. los celtas solían fertilizar el suelo con cal.
en la antigua Grecia también se utilizó cal para
colorear numerosos frescos.
Durante el siglo 500 D.C. los chinos
construyeron la gran muralla china, de 2500 km
de longitud, tras estabilizar el suelo con cal, y
también utilizaron esta última en los morteros
para aglutinar la piedra. Ya para el periodo del
753 A.C. hasta el c. 1800 D.C muchos edificios
de la época romana se podían identificar el uso
de distintos colores de cal, al igual que las
mujeres la usaban para teñir sus cabellos con cal
no hidratada. Y los alquimistas descubrieron
propiedades causticas creando jabones a base de
cenizas de madera, al igual que en Europa se
utilizó la cal como más de recubrimiento y
pintura decorativa.
Para los siglos XIV y XV en el sureste de
Inglaterra, los artesanos solían aplicar pastas de
cal decorativas en los artesonados decorativos
del exterior de los edificios. Durante el
renacimiento, la cal hizo su reaparición en las
artes plásticas y en la pintura. Así continuo su
avance hasta los siglos XVIII y XIX donde
Black y Lavoisier describieron la reacción
química de la cal. debray y lechatelier
descubrieron otras cualidades y aplicaciones.
Por ejemplo, en esta época se utilizó por primera
vez la cal como ingrediente en los dentífricos. Y
ya para los siglos XX y XXI se destacó la
proliferación de nuevas innovaciones (y en
especial el nacimiento y rápido desarrollo de
nuevas tecnologías) dio lugar a la difusión del
uso de la cal. en la actualidad, podemos observar
el uso de la cal, o los resultados de su
tratamiento, de formas diversas y en
cada momento de nuestra vida cotidiana.
2.2.- Características del proceso de
producción de la cal
La cal es un compuesto químico, cuya
fórmula química es CaO, óxido de
calcio.
La cal se puede dividir en dos tipos
distintos principalmente: la cal apagada,
con fórmula Ca(OH)2, y la cal viva,
CaO. También se puede hablar de cal
lechada, que es cuando la cal se hidrata
con exceso de cantidad de agua.
Las cales se producen a través de dos
procesos químicos distintos, que son la
calcinación y la hidratación. En el caso
de la cal viva, ésta se obtiene partiendo
de la calcinación de la caliza (CaCO3),
siguiendo la reacción: CaCO3 → CaO +
CO2
En el caso de la cal apagada, ésta se
consigue partiendo de la cal viva, con
una reacción exotérmica con el agua:
CaO + H2O → Ca(OH)2
El proceso de calcinación de la caliza,
tiene lugar en distintos tipos de hornos,
(rotatorios y verticales). En Hornos de
tipo rotativo, cuando las partículas de
caliza tienen un tamaño pequeño, de 6 a
60 mm, y en hornos verticales cuando la
cal que queremos obtener no
necesariamente debe tener mucha
pureza.
En la obtención de la cal influyen diversos
factores, los cuales dependiendo de la calidad
final de la cal, ésta será destinada a diversos
usos. Entre los factores más influyentes se
tienen:
La dureza de la cal producida, la cual
depende de las impurezas de la caliza
que se han usado, así como también de la
temperatura a la que se ha producido la
calcinación, pues una caliza impura da
lugar a una cal dura si ésta se calcina a
una temperatura alta.
Porosidad y densidad de la cal, las cuales
dependen de la temperatura a la que se
ha producido la calcinación, pues cuanto
mayor es la temperatura, menor es la
porosidad de la cal, y viceversa. Con las
altas temperaturas, la cal pierde actividad
química, por lo que es conveniente la
sintonización de la cal a temperaturas
que se acerquen a la temperatura de
disociación que tiene la caliza.
Es por ellos que para cada tipo de utilidad existe
un requerimiento concreto, como:
La cal que viene utilizada en la industria
necesita tener una pureza bastante mayor
que la de la caliza.
De la misma manera para la
construcción, la cal que se usa es
principalmente la cal hidráulica, que
tiene un alto contenido en impurezas de
tipo silíceas, que le otorgan a la cal
propiedades plásticas, útiles en las tareas
de construcción.
La cal también tiene uso agrícola, cuando
viene utilizada para la neutralización de
los ácidos que se encuentran formando
parte del suelo.
2.3.- CLASIFICACIÓN DE PRODUCCIÓN
DE LA CAL:
Un 20 % de la superficie terrestre está cubierta
de roca caliza.
Según el tipo de caliza utilizada, la cocción
permite la fabricación de varios tipos de cal:
2.3.1. Cal aérea
La calcinación de la Cal Aérea se produce por la
cocción de la caliza pura (carbonato de calcio)
alrededor de 900 grados y está acompañada de
una pérdida del 45% de su peso, correspondiente
a la pérdida de gas carbónico.
Tras la extinción de la cal viva (óxido cálcico),
resultante de la cocción, se obtiene la cal
apagada apta para su aplicación en la
construcción (hidróxido cálcico). Por producir
mucho calor, el proceso de extinción se hace en
fábrica o bien por personal especializado.
El agua, añadida en la elaboración del mortero a
base de cal y arena, efectúa el inicio de la
carbonización, una reacción lenta de varios
meses que exige la presencia de agua y gas
carbónico del aire a la vez. Una vez evaporada
el agua, la calcinación sigue con el vapor del
agua presente en el aire que tiene una afinidad
con el gas carbónico (forman ácido carbónico).
La calcinación entonces se nutre del gas
carbónico presente en este ácido.
2.3.2. Cal hidráulica natural
Son raras las calizas puras. Casi siempre
aparecen mezclados con arcillas, ricas en
elementos químicos como el hierro el aluminio y
sobre todo el sílice y de las cuales procede la
CAL HIDRÁULICA NATURAL. Entre 800 y
1.500 grados (en general alrededor de 900
grados), el calcio de la caliza se combina con
dichos elementos formando silicatos, aluminatos
y ferro-aluminatos de calcio.
Al contacto con agua estos cuerpos quieren
formar hidratos insolubles lo que confieren al
ligante un carácter hidráulico.
Al contacto con el aire húmedo, la cal y los
hidratos así formados carbonizan con el gas
carbónico del aire. Esta reacción dura varios
meses y es la parte aérea del proceso.
Los científicos del siglo diecinueve intentaron
clasificar las cales hidráulicas según su índice de
hidraulicidad, dependiente de su contenido de
arcilla (entre 5 y 30%). En la actualidad se
producen cales hidráulicas con baja y alta
hidraulicidad formando 3 clases de resistencia
de las cuales las más frecuentes son la clase
NHL 5 (la más resistente entre las cales
hidráulicas naturales, con una resistencia
mínima a la compresión 28 días = 5 M Pa y un
contenido de arcilla del la caliza procedente de
entre 15-20%) y clase NHL 3,5 (resistencia
mínima a la compresión 28 días = 3,5 Mpa,
contenido de arcilla de la caliza procedente = 8-
15%) y menos frecuente la clase NHL 2 con un
contenido muy bajo de arcilla y una resistencia
final a la compresión poco superior a la de una
cal aérea.
Las cales de hidraulicidad algo superiores a la
de las cales hidráulicas naturales se denominan
Cales Hidráulicas Artificiales (cales hidratadas)
ya que contienen substancias añadidas antes o
después de la cocción, como son, entre otros:
Clinker, son silicatos y aluminatos
hidratados, obtenidos por cocción
encima de la sinterización (1.500
grados).
Puzolanas de origen natural (volcánico) o
bien artificial (mezcla de sílice, aluminio
y óxido férrico).
Cenizas volantes, que provienen de la
combustión de petróleo.
Escorias siderúrgicas.
Filleres calizos.
2.3.3. Cal apagada
La cal apagada es un polvo blanco o una pasta,
compuesto principalmente por hidróxido de
calcio, que se obtiene añadiéndoles agua a la cal
viva.3 Al añadir agua a la cal viva y a la dolomía
calcinada se obtienen productos hidratados
denominados comúnmente cal apagada ó
hidróxido de calcio (Ca (OH)2) y dolomía
hidratada (CaMg (OH)4).
2.4.- PRINCIPALES EMPRESAS
PRODUCTORAS A NIVEL NACIONAL E
INTERNACIONAL
2.4.1.- Empresas Nacionales:
FABRICA DE CAL FQC DE
VENEZUELA, S.A.: Empresa con años
en el mercado, figura como el único
fabricante en Venezuela de Carbonato de
Calcio Precipitado (CACO3P). Los
productos comercializados son cal viva a
granel, cal de colores, cal hidratada, cal
en pasta, somos distribuidores a nivel
nacional. Dirección Miranda, Santa
Teresa, Av. Principal, Galpón Fqc, Nivel
PB, Local PCLA 6-7, Urbanización Las
Dos Lagunas Teléfonos 0239-2318117
SUPRACAL, C.A.: Empresa
Venezolana con más de 25 años de
experiencia, dedicada a la fabricación y
distribución de Cal, en sus diversos
matices: Cal Viva, Cal Hidratada, Cal
Agrícola y Pasta Cal. Originalmente fue
una pequeña fábrica de carácter
artesanal, con una producción de 500
sacos de cal al mes para el ramo de la
construcción y actualmente se ha
convertido en una empresa industrial con
una diversidad de productos que se
destinan a diversos sectores de la
construcción, de la industria procesadora
de azúcar, de la transformación del
cuero, de la conservación del agua, de la
industria petrolera, de la industria
siderúrgica y del sector agropecuario.
Dirección: Carretera vieja a Yaritagua
vía Las Velas, Kilómetro 4, Yaracuy,
Yaritagua, Venezuela. Teléfonos: (0251)
2542608 / (0251) 2553494
2.4.2.- Empresas Internacionales:
CALFINA S.A. (México): Empresa
Mexicana con más de 50 años de
experiencia como productor de cal de
diferentes tipos, tales como: la Cal Viva
y la Cal Hidratada. Los productos
realizados son usados para la industria
alimenticia, siderúrgica, azucarera y
tratamiento de aguas entre otras.
También, fue la primera a Nivel
Nacional en ofrecer al campo agrícola,
un mejorador de suelos para corregir la
acidez causada por el uso excesivo de
fertilizantes y las lluvias. Cuenta con un
establecimiento industrial con equipos de
tecnología avanzada, haciendo de su
Marca una de las mejores en el país.
Dirección: Planta, "CALERA CRUZ DE
MAYO" Km. 90 Carretera Guadalajara -
Barra de Navidad Municipio de
Tecolotlán, Jal. 48563 México. Teléfono:
(52) 385 776-4127 y 128.
CAL ALBORS S.A. (Argentina):
Empresa Argentina dedicada a la
producción de deferentes tipos de cales
dependiendo de la necesidad del cliente.
la empresa brinda, en forma ágil y
eficiente, respuesta a las necesidades y
exigencias que la misma demanda. El
resultado es tangible: hoy la firma lidera
en la zona, cuenta con un
establecimiento industrial modelo en la
Provincia y detenta un mercado que
abarca todo el país, trascendiendo sus
límites, con marcas registradas por su
calidad, trayectoria y prestigio. Tiene
una capacidad de Producción: 12.000
Tn/mes en diferentes tipos. Entre Cal
viva e Hidratada. Dirección: Los Berros -
Dpto. Sarmiento, San Juan, Argentina.
Teléfonos: (0264) 4241967 - 4241362
3.- FUNDAMENTOS LEGALES:
Bases Legales Venezolanas
COVENIN 3741:2002 ¨Productos
químicos para uso industrial. Cal viva y
Cal Hidratadas en el tratamiento de
potabilización de aguas. Requisitos y
métodos de ensayo¨
Esta norma venezolana establece los requisitos y
métodos de ensayo para la cal viva en forma de
terrones o molida y la cal hidratada, empleadas
en el tratamiento de potabilización de aguas.
COVENIN 221:2001 (1er Revisión)
¨Materiales de construcción.
Terminologías y revisiones¨
La presente Norma Venezolana establece la
terminología y definiciones de los distintos
materiales que se usan en la construcción.
4.- MATERIAS PRIMAS E INSUMOS:
4.1.- MateriaS Primas:
Piedra Caliza (Carbonato de Calcio-CaCO3):
Es una roca sedimentaria formada por al menos
un 50% de Calcita, muy abundante en la
naturaleza, pudiendo estar acompañada de algo
de Dolomita, aragonito y siderita. Las calizas
tienen poca dureza, y en frío dan efervescencia
(desprendimiento burbujeante del CO2).
Contienen frecuentemente fósiles, por lo que son
de importancia en estratigrafía.
Se trata de un compuesto ternario, que entra
dentro de la categoría de las oxosales. Es una
sustancia muy abundante en la naturaleza,
formando rocas, como componente principal, en
todas partes del mundo y es el principal
componente de conchas y esqueletos de muchos
organismos. Es el componente principal de
minerales como la calcita o el aragonito y de
rocas como la caliza y sus variedades
(travertino, creta, carniola) o el mármol,
procedente del metamorfismo de calizas.
Tanto por su origen como por su estructura
pueden diferenciarse varios tipos: la de origen
orgánico formada por acumulaciones de restos
calizos de seres vivos (conchas de moluscos,
caparazones de foraminíferos, esqueletos de
corales, etc.); de origen detrítico, resultado de la
acumulación y compactación de barros calizos,
y de origen químico, formada por la
precipitación de carbonato cálcico (CO3Ca).
5.- PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
DEL PROCESO QUÍMICO
Propiedades Físicas:
Estado de Agregación: Es sólido, la piedra
caliza desde su extracción en las canteras en
forma de rocas poco fragmentada, hasta el
producto final que es la Cal, se presenta
granulada o molida.
Apariencia: La piedra caliza Son Blancas y
Cristalinas por su estado de pureza, aunque
puede encontrarse en tonos más oscuros a
consecuencia de materiales impuros. Posterior a
la calcinación, su tonalidad es blanco intenso.
Resistencia: Es una propiedad importante a la
compresión, ya que el triturado o aplastamiento
oscila entre los (98-583) kg/cm2.
Densidad: Varia significativamente, ya que la
caliza oscila entre (2,2 y 2.9)Kg/dm3 mientras
que una vez procesada, refinada e hidratada
tiene una densidad comprendida entre (450-
560)Kg/m3
Olor: No presenta olor.
Para la Cal Viva tiene una Concentración de
óxido de calcio mayor a 75%, Reacciona con
ácidos, forma sales de calcio. no es inflamable,
es incompatible con agua.
Propiedades Químicas:
Masa Molas: Posee una masa de 56,1 g/mol
Punto de Fusión: 2845 K (2572 °C)
Punto de Ebullición: 3123 K (2850 °C)
Solubilidad en Agua: 1.19 g/L (25 °C)
6.- REACCIONES QUÍMICAS
INVOLUCRADAS EN EL PROCESO:
Durante el proceso de Producción de la Cal
ocurren reacciones químicas importantes, éstas
se ven reflejadas durante el proceso de cocción e
hidratación, a continuación se explica de manera
detalla dichas reacciones en las etapas proceso:
Proceso de Cocción:
Cuando la extracción de la Roca Caliza
son puras:
El óxido de calcio se obtiene por
descomposición de la roca caliza(calcita,
carbonato de calcio) por descomposición en
hornos industriales a altas temperaturas. Según
la siguiente reacción:
CaCO3(sólido, calcita) > CaO(sólido) +
^CO2(gas)
Cuando la extracción de la Roca Caliza
contiene Impurezas:
Las impurezas que contiene la roca caliza,
pueden complicar el proceso de cocción, al
producir reacciones laterales con el óxido de
calcio, cuyas partículas se sinteticen en una
estructura densa. Cuando esto ocurre, la
superficie de la roca se cierra e impide el escape
del dióxido de carbono. Algunas posibles
reacciones laterales son las siguientes
2CaO + SiO2 > 2CaOSiO2
CaO + ½ SO2 > CaSO4
CaO + SO2 > CaSO3
Hidratación:
Posterior el Óxido de Calcio (CaO) proveniente
de la cocción, éste se hace reaccionar con el
Agua para obtener como producto, la Cal
Hidratada:
CaO(sólido) + H2O(líquido) > Ca(OH)2(sólido)
7.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
QUÍMICO:
El proceso de producción de la cal consta de
las siguientes etapas:
1. Extracción de la roca caliza:
Como la roca caliza es dura (dureza 3 en la
escala de Mohs), generalmente se requieren
explosivos para fragmentarla, en caso de ser
necesario los fragmentos más grandes se
someten a una trituración primaria para
reducirlos al tamaño adecuado.
2. Cocción:
Esta etapa consiste en someter a la roca
caliza previamente fragmentada a
temperaturas que oscilan entre 100 y 1500°C,
con lo cual se desprende el Dióxido de carbono
y se obtiene la cal viva (CaO). El proceso
implica un aumento de temperatura desde la
ambiental hasta la temperatura de calcinación;
después, se mantiene constante esta temperatura
durante el lapso necesario para que la
descomposición de toda la caliza se lleve a cabo.
El efecto del calor sobre la roca caliza es:
generalmente, el siguiente:
Hasta 100 °C Se precalienta la roca
De 100 °C a
450°C
Se evapora el agua higrocópica
De 450°C a
800°C
Se disocian los carbonatos de
magnesio y algunos carbonatos
de calcio.
De 800°C a
900°C
Se disocian los carbonatos de
calcio.
De 900°C a
1500°C
Aumenta la velocidad de
disociación
Posterior a
1500°C
Empieza a sobre quemar la
caliza que está cerca de la fuente
de calor.
Los hornos en los cuales se lleva al cabo esta
operación pueden ser de diversos tipos, desde
muy sencillos hasta muy complicados. Los
hornos pueden ser: a) intermitentes o b)
continuos. En los hornos intermitentes se realiza
solo una quema a la vez y es necesario cargar la
roca caliza, quemar y posteriormente descargar
para dejar libre el horno para la siguiente
hornada, mientras que en los hornos continuos la
roca caliza se carga por un lado y por el otro se
descarga la cal viva, todo en una operación más
o menos continua.
3. Apagado:
La cal viva es muy inestable puesto que tiende a
absorber agua hasta del medio ambiente, el
material en estas condiciones resulta peligroso
puesto que puede quitarle humedad a las
plantas, los animales y cualquier ser vivo por
simple contacto. Por esta razón la cal viva,
de aspecto blanco es sometida al apagado o la
hidratación con el objeto de obtener la cal
hidratada o hidróxido de calcio (Ca (OH)2),
en el proceso se libera calor. El apagado que se
practica en la industria varía desde apagado por
riego o aspersión hasta el apagado por inyección
de vapor de agua, cualquiera que sea el método,
el objetivo principal del proceso es no dejar
ningún resto de cal viva sin hidratar, puesto que
esto ocasionaría pérdida de consistencia en las
mezclas de cal y daños posteriores, ya que la cal
viva absorbe aproximadamente 3 veces su
volumen de agua.
4. Molienda:
Como la cal se vende molida para facilitar su
aplicación, el proceso tiene que ver con el costo
de la misma puesto que un método de molienda
refinado eleva el costo de la cal. El método más
recurrido para la molienda es el que emplea
martillos pulverizadores en un sistema rotatorio,
posteriormente el material molido se separa
mediante cribas, regresándose cíclicamente
aquel material que no cumple con el grado de
finura requerido.
5. Almacenaje y envasado:
Como muchos productos a granel, la cal se
almacena en silos verticales y se envasa por
gravedad en bolsas de papel reforzadas de 25 Kg
de peso.
8. DIAGRAMAS DE FLUJO DE
PROCESOS.
A continuación se presentan dos diagramas de
flujos, un Diagrama de Bloque y un Diagrama
de Equipos respectivamente. Aportan
información general en cuanto a las etapas del
Proceso de Producción que se ha venido
desarrollando, los equipos usados y las
reacciones químicas involucradas en cada etapa.
ANEXO 1:
ANEXO 2:
EXTRACCION Caliza fragmentada
Trituración de
los fragmentos
grandes
COCCIÓN Altas Temperatura
Dióxido de Carbono
CAL VIVA Aspecto Blanco
HIDRATACION Cal Viva
MOLIENDA Refinado de la Cal
Hidratada
Agua
EMPACADO
ALMACENADO
DIAGRAMA DE BLOQUE. Proceso Químico de la Cal.
I
N
I
C
I
O
F
I
N
DIAGRAMA CON EQUIPOS. Proceso Químico de la Cal
Cocción de la
Caliza Cal
Hidratada
CANTERA
Fragmentación de la
Caliza
TRITURADO
R
SILOS
Caliza fragmentada
HORNO
HIDRATADOR MOLIENDA
ALMACENAJE
Extracción de la roca
Caliza CaCO3(s)
900 -
1500 0C
Cal Viva Distribución
Refinado
de la Cal
Hidratada
CaCO3(s)
CaO(s)
CO2(g)
CLASIFICACION
H2O(g)
CaO(s)
Ca(OH)2(s) Ca(OH)2(s)
9.- USOS Y APLICACIONES DEL
PRODUCTO TERMINADO:
La cal es uno de los químicos más antiguos y
uno de los más utilizados actualmente, sus
bastas aplicaciones abarcan desde la agricultura,
la refinación de un gran número de metales así
como la captación de iones radiactivos, se utiliza
como lubricante en la perforación de pozos de
extracción de petróleo y gas que a su vez quedan
estabilizados al endurecer sus paredes por sus
efectos de fraguado, ha sido uno de los
materiales de construcción que permitió al
hombre crear Actualmente sus aplicaciones se
han diversificado a la remediación ambiental,
utilizándose prácticamente en el tratamiento de
aguas contaminadas, de gases exhaustos de
procesos industriales y suelos contaminados por
orgánicos o metales pesados incluyendo los
derrames de petróleo
Y no deja de ser esa “cal” tan cercana y familiar
a nosotros que en nuestra cultura nos permite
disfrutar de las tortillas por medio del proceso
de nixtamalizacion, pintar nuestros árboles para
protegerlos y delinear nuestros campos de
futbol.
Construcción: Una de las aplicaciones más
tradicionales y difundidas de la cal es su
utilización en la construcción, de hecho durante
siglos fue uno de los pocos cementantes
conocidos por el hombre. Actualmente resurge
en la construcción moderna y extiende sus
aplicaciones adaptándose a las técnicas y
materiales actuales, su vigencia se debe a las
propiedades que confiere cuando se combina
con diversos materiales.
Minería Metálica (oro, plata): En los procesos
de extracción de metales preciosos en particular
oro y plata, que generalmente se encuentran
ligados al zinc y plomo, la cal se utiliza en la
formación de las pilas de lixiviación para darle
consistencia granular al material y para elevar el
pH, lo anterior se logra mezclando los
materiales triturados de la mina en un tambor
rotatorio junto con la cal y generalmente
cemento, a continuación se forman las pilas y se
les agrega cianuro de sodio el cual forma los
complejos respectivos con el oro y la plata que
en valores de pH elevados no se volatilizan,
evitando cualquier riesgo ambiental en la mina,
por otro lado el elevado pH permite solubilizar
mejor los metales y la calresulta en los análisis
costo/beneficio la mejor opción de material
alcalinizante, además es también utilizada con el
mismo propósito en las lagunas de
concentración debido a que dichas lagunas
deben permanecer a un pH alrededor de 10
puntos, el óptimo para el proceso es 10.3.
Industria Siderúrgica y Metalúrgica
(Aluminio/Cobre): Se utiliza como fundente
básico, reduce la temperatura de fusión y
mantiene la escoria líquida, captura el azufre,
reacciona con los silicatos y elimina el fosforo,
una vez formada la escoria la misma flota sobre
el acero líquido permitiendo su eliminación,
dichas escorias posteriormente pueden ser
utilizadas para fabricar cementos especiales
denominados de la misma manera cementos de
escoria.
También se utiliza la cal hidratada para proteger
el fierro esponja y evitar su oxidación a la
intemperie, del mismo modo la mayoría de los
productos intermedios dentro de las plantas
siderúrgicas se protegen con cal hidratada de las
condiciones ambientales.
En una serie de industrias metalúrgicas
destacando la de aluminio y cobre, la cal es
utilizada directamente en los procesos de
fundición, concentración y refinación de dichos
metales, gracias a su capacidad de reacción con
los compuestos indeseables en los mismos,
normalmente se utilizan cales vivas de muy alta
pureza y reactividad que permiten optimizar
dichos procesos y facilitan el control y
operación de los mismos.
Industria del Vidrio: El vidrio es una mezcla
compleja de sílice, álcalis y cal, dicha mezcla se
procesa de 1200°C a 1800°C, la cal sirve como
estabilizante de la mezcla y forma compuestos
que dan como resultado el vidrio tal como lo
conocemos, si las materias son puras el vidrio es
transparente y su contenido de cal viva se
encuentra en el rango de 16% a 25%,
dependiendo de su aplicación.
Acuicultura (granjas de pescados y
camarones): La cal es ampliamente utilizada en
las granjas acuícolas de diferentes giros, ya que
existen las de crustáceos (camarón y langostino,
principalmente), las de moluscos, (ostión,
mejillón y ostras) y las de peces tanto especies
de agua dulce como salada.
En el caso de los crustáceos se utiliza como un
agente de desinfección y control de patógenos
teniendo un lugar destacado la eliminación del
virus del Taura, que ataca a los crustáceos con
altos índices de mortalidad durante su estancia
en los estanques, también es utilizada en los
cambios de ciclo para desinfectar los lodos del
fondo de los estanques y prepararlos para ciclos
posteriores, su utilización tiene efectos directos
en la velocidad de crecimiento de los crustáceos
acelerándola, además de fortalecer su cutícula y
protegerlos de vectores dañinos durante la muda
de la misma.
En el caso del cultivo de moluscos y peces
además de la protección contra vectores
infecciosos provee una fuente de calcio
asimilable esencial, debido a la demanda del
elemento por parte de la biomasa de los
estanques, permite acelerar los ciclos de los
mismos logrando mayor productividad y
mayores tallas de las especies y permitiendo
tener calidades de agua que permiten su reúso y
reciclado.
Agricultura: la utilización primordial de la cal
en la agricultura es para neutralizar la acides del
suelo, generalmente se utiliza calhidratada o
carbonatos de calcio molido (caliza), pero en
casos de severa acides (ph<5) es perfectamente
factible la utilización de cal viva pulverizada
con la debida supervisión; en suelos agrícolas la
acides se genera por la utilización de
fertilizantes, aparte de ser de naturaleza acida.
Usos Ecológicos: En la rama de tratamiento de
aguas la cal es utilizada tanto en la
potabilización, como el acondicionamiento de
aguas industriales y el tratamiento de aguas
residuales.
En el caso de la potabilización elimina la dureza
del agua aparte de servir como agente
desinfectante y en su caso eliminar o disminuir
la utilización de cloro.
En el tratamiento de aguas residuales ya sean
municipales o industriales se utiliza en el
acondicionamiento primario para reducir la
acides y ecualizar las aguas a pH cercanos a 7
puntos, a su vez es utilizada en el tratamiento
primario como floculante y precipitante,
sustituyendo o disminuyendo la utilización de
polímeros, sulfato de aluminio y cloruro férrico,
la cal desodoriza las aguas evitando malos
olores y disminuye drásticamente la
concentración de patógenos eliminando los
huevos de helminto que se utilizan como
referencia dentro de los coliformes fecales,
dejando un agua ideal para pasar a tratamientos
secundarios de los diversos tipos que existen.
Alimentos: Uno de las principal uso de la Cal
en los procesos de alimentos es en la refinación
de azúcar implica la utilización de cal para la
clarificación de los jugos concentrados de caña o
remolacha azucarera, lo cual permite eliminar
impurezas y una vez clarificados pueden pasar a
filtrarse en carbón activado y a cristalizarse
formando cristales de alta blancura y pureza.
La cal es utilizada para refinar el ácido cítrico en
forma de citrato de calcio, dicho ácido es
utilizado a gran escala en la industria de
alimentos y bebidas, una gran cantidad de
alimentos procesados contienen ácido cítrico,
también es utilizado en síntesis orgánica para
formar derivados de los citratos.
Por ultimo aunque existen otras aplicaciones en
alimentos destaca la industria de los lácteos,
donde la cal es utilizada para neutralizar los
ácidos que se forman en los diferentes procesos,
desde el almacenamiento de leche hasta su
posterior utilización en la fabricación de quesos,
yogures, leches concentradas, suero de leche,
concentración de caseína y polvo de leche entre
otros.
Químicas: En sí podríamos hablar de que
prácticamente todos los usos de la cal son
químicos, al tratarse de un álcali universalmente
utilizado se encuentra en una cantidad
textualmente impresionante de procesos
químicos, en algunos forma parte de los
productos finales como en el caso del vidrio y en
muchos casos es utilizada dentro de los procesos
involucrados para generar un bien como lo es la
industria siderúrgica, algunos de los químicos
destacados son los fosfatos de calcio que forman
parte de todos los dentífricos comerciales, se
utiliza como aditivo y fuente de fosforo
universalmente en los alimentos procesados y es
la forma de calcio de la cual están formados los
huesos y el esmalte dental. Otro proceso
destacado es el de la familia de los estearatos de
calcio utilizados como lubricantes industriales
pero también en la industria farmacéutica como
medio de encapsulamiento de los comprimidos.
En el proceso Solvay (M.R.) la cal se utiliza
para regenerar sosa caustica a partir de residuos
de procesos ricos en bicarbonato de sodio y
disminuir el costo de la misma, es muy utilizado
en una gran cantidad de industrias entre otras la
de la pulpa y el papel. En la industria de los
lubricantes se utiliza junto con los fenoles para
formar fenatos de calcio que son los aceites
automotrices e industriales que utilizamos día a
día. En la industria farmacéutica se utiliza para
formar compuestos absorbentes del bióxido de
carbono que se emplean en los respiradores de
las salas de cirugía.
Usos prácticos en el Hogar: La cal también
puede ser utilizados en diversas actividades del
uso doméstico o del hogar, entre una de ellas
estas, fabricación de pinturas caceras de alta ,en
la impermeabilización y en la desinfección de
frutas y verduras.
10.- IMPACTO AMBIENTAL:
Ruido
Las fábricas de cal ocasionan un impacto sonoro
cuyos niveles de ruido son considerables.
En la extracción de materias primas pueden
producirse durante corto tiempo molestias de
ruido a causa de explosiones y las consiguientes
sacudidas. Pero con procedimientos de
detonación adecuados se pueden reducir en gran
medida estas emisiones de ruido.
Durante la preparación surgen ruidos molestos
producidos, por ejemplo, por quebrantadoras de
impacto y molinos para el desmenuzamiento de
materiales duros. Estas instalaciones de
trituración y las de preparación asociada se
pueden encapsular para que el medio ambiente
quede protegido de impactos sonoros graves. La
mayor parte de molinos de materias primas y de
cemento producen un ruido tan intenso que han
de instalarse en locales insonorizados separados,
donde no haya puestos de trabajo permanentes.
Las instalaciones de cocción necesitan
numerosos ventiladores de gran tamaño que
originan ruidos muy penetrantes, por lo que
también aquí hay que tomar medidas contra el
ruido, por ejemplo, en forma de
encapsulaciones.
Para evitar molestias, las plantas de la industria
de cal , sobre todo, del cemento deben estar
construidas como mínimo a una distancia de 500
m de las zonas urbanizadas. La inmisión en
urbanizaciones próximas no debe sobrepasar 50
hasta 60 dB(A) de día y 35 - 45 dB(A) de noche.
Ecosistema
Las fábricas de cemento, cal y yeso necesitan
materias primas que se encuentran a flor de
tierra, por lo que al extraerlas no se pueden
evitar interferencias en el paisaje circundante.
En la elección del emplazamiento de las fábricas
de cemento, cal y yeso deben tenerse en cuenta
también los aspectos ambientales. Si se trata de
emplazamientos en zonas aprovechadas hasta
entonces para la agricultura, han de considerarse
posibles fuentes de ingresos alternativas, sobre
todo para las mujeres afectadas. Además del
debido cumplimiento de las normas sobre gas de
escape, polvo, ruido y agua, hay que verificar las
condiciones del terreno, la integración en el
paisaje y la infraestructura del emplazamiento.
La infraestructura comprende, por ejemplo,
suministro y posibilidades de vivienda para el
personal femenino y masculino, sistemas y
volumen de tráfico, industrialización existente y
planificada de la zona.
Dado que el impacto ambiental no se limita al
área de la fábrica, los grupos de población
afectados, y sobre todo mujeres y niños, deben
tener derecho a atención médica.
En la producción de cal el consumo de materia
prima, con cerca de 1,8 t por tonelada de
producto final.
Puesto de trabajo
En las fábricas de cemento, cal y yeso están en
funcionamiento numerosas máquinas que,
incluso con el estado actual de la técnica,
producen niveles de ruido de 90 dB(A).
Generalmente se puede conseguir disminuir el
ruido por medio de dispositivos estáticos. Los
puestos de trabajo permanentes dentro de las
instalaciones, por ejemplo, los puestos de
mando, deben tener insonorización. Si a pesar de
ello se producen niveles continuos de 85 dB(A),
debe disponerse de protector de oídos, cuyo uso
es imprescindible a partir de un nivel de ruido de
90 dB(A) para evitar lesiones auditivas.
También durante estancias cortas en zonas de
proceso con ruido intenso está prescrita una
protección de los oídos.
En casos excepcionales, por ejemplo, durante
reparaciones o eliminación de averías, el
personal puede estar expuesto durante mucho
tiempo a altas temperaturas y a una gran carga
de ruido y polvo. Para estas aplicaciones han de
estar previstos equipos y vestimenta de
protección adecuados. Además debe limitarse y
vigilarse el trabajo en la zona peligrosa.
Agua
En el sector minero de la industria de cal, el
agua residual puede contener materias
sedimentables. Para no superar los valores
establecidos por la normativa vigente, es preciso
pasar el agua surgida en la mina a través de
tanques de reposo, y el agua utilizada para lavar
la piedra caliza siempre a través de tanques de
sedimentación. El agua superficial que surge en
el entorno de las minas debe ser descargada
aparte.
Las fábricas de cal son a veces grandes
consumidores de agua, pero el proceso
tecnológico no produce contaminación del agua.
En la industria de la cal se necesita agua para el
apagado de la cal cocida (aprox. 0,33 m³/t de
cal). Algunas fábricas de cal consumen, sobre
todo cuando se exigen calidades de gran pureza,
otro m³ aprox. de agua por tonelada de cal para
el lavado de la piedra caliza bruta. Dependiendo
del consumo, este agua de lavado se pasa a
tanques de sedimentación o a piscinas de
clarificación, donde las partes finas se depositan
y el agua residual se evapora, o a veces se
reutiliza.
Aire
Durante la extracción y trituración de las
materias primas del cemento, cal y yeso
(principalmente piedra caliza, yeso y anhidrita),
realizadas normalmente en canteras, no se
producen gases de escape.
Las materias primas del cemento se suelen secar
al mismo tiempo de su preparación y molienda,
por lo que la humedad presente se desprende en
forma de vapor de agua inocuo. Durante la
cocción de las materias primas, u obtención del
cemento, tiene lugar, por desprendimiento del
dióxido de carbono (CO2) contenido en la
piedra caliza, la transformación de carbonato
cálcico en óxido cálcico. Así pues, las emisiones
gaseosas de la cocción están formadas por el
CO2 de la descarbonatación, los gases de escape
de los combustibles y también vapor de agua en
pequeña cantidad. En el gas desprendido pueden
aparecer también compuestos de azufre
(generalmente en forma de SO2) y óxidos de
nitrógeno (NOx). Las emisiones de vapor y de
cloro y flúor gaseosos se evitan en el proceso
normal por adsorción de los contaminantes en el
producto combustible.
Las emisiones de vapor de agua y de CO2 son
inherentes al proceso, mientras que la aparición
de compuestos de azufre puede reducirse
drásticamente con el uso de materias primas y
combustibles adecuados y el control del proceso
de combustión. Hasta ciertos límites los
componentes sulfurados son fijados por la clinca
del cemento durante la cocción.
Únicamente bajo condiciones operativas
extraordinarias, por ejemplo, con exceso de
azufre en la materia prima y en el combustible, o
con cocción reductora, puede producirse
aisladamente durante corto tiempo la emisión de
cantidades de SO2 dignas de mención.
La temperatura de llama en la fabricación de
cemento puede alcanzar hasta 1800 C, con lo
que se forman más óxidos de nitrógeno, por
oxidación del nitrógeno atmosférico, que en la
cocción de cal.
En la industria del cemento se utilizan a
menudo, como materiales combustibles
complementarios, aceites, disolventes, residuos
de pintura, neumáticos viejos u otros residuos
combustibles. Estos productos de desecho
suelen contener contaminantes, pero
normalmente éstos son fijados por la clinca y no
pasan al gas de escape. De utilizarse tales
combustibles, hay que comprobar la marcha del
proceso mediante controles de seguridad
especiales, a fin de evitar una emisión de
contaminantes adicionales.
En la cocción de cal, efectuada en instalaciones
considerablemente más pequeñas que la
fabricación del cemento, se emite también CO2
con el gas de combustión. Sin embargo, la
cantidad de gas de escape es mucho menor que
en las fábricas de cemento, dado el tamaño de la
instalación y las temperaturas de cocción mucho
más bajas requeridas por el proceso.
Al apagar la cal, el carbonato cálcico se
transforma en hidróxido cálcico por adición de
agua. Parte del agua añadida se evacúa de nuevo
en forma de vapor de agua, ya que el proceso es
exotérmico. Pero este vapor de agua es inocuo.
Durante la cocción del yeso, pasan a la
atmósfera vapor de agua y pequeñas cantidades
de gas de combustión. Dado que las
temperaturas de cocción de 300 - 400 C no son
muy altas y los flujos de masa son generalmente
muy pequeños, también estas instalaciones de
cocción producen una contaminación ambiental
escasa.
La anhidrita de yacimientos naturales se tritura
antes de usarla. La anhidrita procedente de la
fabricación de ácido fosfórico ha de secarse
antes del uso posterior, con lo que se produce
vapor de agua. Sin embargo, esta anhidrita pocas
veces es utilizable técnicamente, pues a menudo
es tóxica.
11.- CONCLUCIONES:
Para la obtención de la cal, pasa por
etapas en la producción donde se hacen
reaccionar agentes externos y así tener el
producto terminado
Ocurren reacciones químicas
importantes, al momento de la
calcinación de la roca caliza y cuando es
hidratada la cal viva.
El proceso para la obtención de la
depende en gran parte medida de la
temperatura o el calor de cocción,
determinando esta el tipo de cal que se
requiere
La piedra caliza es la única materia
prima para la fabricación de la cal, y
dicha piedra se encuentra en gran
magnitud a nivel nacional, debido a ello
es una industria que se podría desarrollar
con un alto potencial
La cal es un producto de grandes
aplicaciones, es útil para la agricultura,
la construcción, la minería, la industria
alimenticia, y para la fabricación de
productos como el vidrio, el papel, el
acero entre otros.
El impacto ambiental de las insdustrias
de cal, pueden reducirse drásticamente
con la selección de tecnología adecuada
y un riguroso control de procesos.
En dicho proceso existen equipos de
producción con alto desempeño como las
trituradoras, hidratadores, silos etc.
12.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
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la Historia. http://www.lhoist.com/es/la-
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