1. Características de la calcinación de la harina bruta de cemento
La calcinación del crudo de cemento es un proceso complejo de reacción heterogénea a alta temperatura, en cuya reactividad influyen múltiples factores:
Propiedades de la materia prima: Características físicas, origen geológico y composición mineral.
Propiedades de la harina cruda: Finura, composición química, distribución granulométrica, homogeneidad y valores del módulo.
Durante la calcinación a alta temperatura, las propiedades intrínsecas de las materias primas determinan directamente la reactividad, con viscosidad en fase líquida y volumen en fase líquida juegan un papel decisivo en la velocidad de formación de los minerales del clínker. Las variaciones en los valores del módulo y las características de la materia prima conducen a diferencias significativas en quemabilidad, afectando en última instancia a la calidad del clínker, el rendimiento de la producción y el consumo de energía.
2. Influencia de la finura de la harina cruda en la calcinación
El tamaño de las partículas es un parámetro crítico que afecta a la combustibilidad, con un doble impacto:
Excesiva tosquedad: Reduce significativamente la combustibilidad y compromete la calidad del clínker.
Excesiva finura: Disminuye sustancialmente el rendimiento del molino y aumenta el consumo de energía.
2.1 Mecanismo del impacto de la finura en la calidad de la calcinación
La norma de control de la finura de la harina bruta difiere fundamentalmente de la del cemento. Mientras que el cemento requiere una cierta proporción de partículas finas (10-20 μm, conocidas como "flores de hidratación") para garantizar la velocidad de hidratación, el crudo se beneficia de una distribución granulométrica más uniforme para optimizar las reacciones de calcinación.
Los datos de la investigación lo indican:
Partículas >200 μm degradan gravemente la combustibilidad.
Las partículas gruesas provocan:
a) Microestructura anormal: Cal libre sin reaccionar (f-CaO) alrededor de la alita (A矿).
b) Reacciones retardadas: Se requieren temperaturas de calcinación más elevadas para una sinterización completa.
c) Efectos negativos: Mayor contenido de cal libre, menor rendimiento del horno y mayor consumo de energía.
2.2 Equilibrio óptimo en el control de la finura
Una finura excesiva tampoco es deseable:
La producción del molino disminuye un 30-50%.
El consumo de energía aumenta en 15-25%.
La eficiencia económica disminuye significativamente.
3. Estudio empírico sobre el control de la finura
Un análisis comparativo de Planta de cemento A y Fábrica de cemento B se llevó a cabo para determinar los parámetros óptimos de finura.
3.1 Análisis de la composición de las materias primas
Cálculo del contenido de cuarzo:
Cuarzo cristalino=SiO2-1,17Al2O3
*(Nota: para la arcilla con contenido de K/Na no medido, el margen de error es de ~10%)*.
3.2 Análisis de residuos de tamizado
Análisis químico de 0,2 mm y 0,08 mm residuos de tamiz revelados:
Planta A: En 0,08 mm de residuo = 10,9%, composición emparejada de la harina cruda.
Planta B: En 0,08 mm de residuo = 5,9%, El SiO₂ disminuyó mientras que el CaO aumentó, lo que indica que las partículas gruesas eran principalmente caliza.
3.3 Cálculo del contenido de cuarzo grueso
Planta A: 0,99% (0,5% tras deducir el SiO₂ de la escoria).
Planta B: 0,26% (0,02% para >0,2 mm residuos).
3.4 Determinación óptima de los parámetros
La norma de control ideal se estableció como:
Residuo de tamiz de 0,08 mm = 10% ± 2%
Resultados de la aplicación:
La calidad del clínker mejoró en 15-20%
La producción del horno aumentó en 8-12%
Consumo de energía reducido en un 5-8%
Eficiencia del molino mejorada por 10-15%
4. Análisis del mecanismo
La formación de clínker es un reacción heterogénea en estado sólido, donde:
1.Ventajas de las partículas finas:
Aumento de la superficie (50-100%)
Interfaz de reacción ampliada (30-50%)
Espesor reducido de la capa de producto (20-30%)
Velocidad de difusión aumentada (40-60%)
2.Desventajas de las partículas gruesas:
Mayor velocidad de reacción incompleta (25-35%)
Mala uniformidad en la distribución de los minerales (40% peor)
Límites cristalinos diferenciados (50% más visible)
5. ¿Cuál es la mezcla bruta para el cemento?
En mezcla cruda (o comida cruda) es el polvo homogeneizado que se introduce en el horno de cemento, compuesto por materias primas dosificadas con precisión. Su formulación sigue dos principios clave:
1.Requisitos químicos
Componentes primarios:
Piedra caliza (70-80%): Proporciona CaO (cal)
Arcilla (10-15%): Suministra SiO₂ y Al₂O₃.
Corrector de hierro (1-3%): Ajusta el contenido de Fe₂O₃.
Objetivos de módulo:
LSF (Factor de saturación de cal): 0.92-0.98
Módulo de sílice (SM): 2.2-2.6
Módulo de alúmina (AM): 1.3-1.7
2.Preparación física
Rectificado: 80-90% partículas <90 μm
Homogeneidad: >90% eficacia de mezcla
Humedad: <1% para hornos de proceso seco
6. Harina bruta vs. clínker: Diferencias clave
| Parámetro | Comida cruda | Cemento clínker |
|---|---|---|
| Estado | Polvo fino | Gránulos nodulares (5-25 mm) |
| Química | Óxidos sin reaccionar | Fases cristalinas (C₃S, C₂S) |
| Minerales clave | CaCO₃, SiO₂, Al₂O₃ | Alite (50-70%), Belite (15-30%) |
| Función del proceso | Entrada de alimentación del horno | Producto final sinterizado |
| f-CaO | 0% (ligado en CaCO₃) | <1,5% (indica mala combustión) |
Mecanismo de transformación:
Durante la calcinación (1450°C), la harina bruta sufre:
Descarbonatación: CaCO₃ → CaO + CO₂↑ (700-900°C)
Reacciones en estado sólido: Formación de C₂S, C₃A, C₄AF (900-1200°C)
Sinterización en fase líquida: C₂S + CaO → C₃S (1300-1450°C)
Nota crítica: Mientras que la reactividad del crudo rige el consumo de energía, la microestructura del clínker determina la resistencia del cemento.
7. Conclusiones y recomendaciones
1.Indicadores clave de finura:
La cal libre (f-CaO) está inversamente correlacionada con la finura (R² = 0,85-0,92)
El residuo de 0,2 mm debe ser <0,5%
2.Recomendaciones para el control de calidad:
Control estricto de las partículas gruesas para formulaciones con alto contenido en SM y KH.
Criterios ideales de microestructura:
a) Uniformidad mineral >90%
b) Proporción del tamaño de los cristales de 20-50 μm >80%
3.Estrategia de optimización:
Implemente modelos de control dinámico basados en el contenido de cuarzo grueso:
Materias primas estándar: 0,3-0,8%
Materiales difíciles de quemar: 0,2-0,5%
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