Etapas Clave en la Fabricación del Cemento

Proceso de Fabricación del Cemento

El proceso de fabricación del cemento puede realizarse por vía húmeda o vía seca. Ambas vías permiten obtener cemento de calidad, pero difieren en la preparación del crudo que alimenta el horno. En la vía húmeda, el crudo contiene agua y se introduce en forma de pasta, mientras que en la vía seca, los materiales se introducen secos.

Vía Húmeda

Ventajas:

• No es necesario secar los materiales previamente.
• La molienda previa es más sencilla.
• Se logra una mejor homogeneización de la mezcla.

Inconvenientes:

• Necesidad de añadir productos para reducir la cantidad de agua.
• La cocción requiere un horno rotatorio de mayor volumen.
• Mayor consumo de combustible.

Obtención de Materias Primas

Las materias primas se extraen de la cantera mediante voladura y se trituran en machacadoras (generalmente de mandíbulas). Comúnmente se utilizan rocas de caliza (que aporta CaO) y arcilla (que aporta SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃). Si existen déficits de óxidos, se emplean materias primas correctoras. Las rocas pueden contener impurezas que causan problemas, como el MgO en las calizas y los óxidos alcalinos en las arcillas.

Preparación de Materias Primas

El material se seca, ya que la humedad superficial dificulta la molienda. El secado puede realizarse de forma separada antes de la molienda (en un secador de tambor) o simultáneamente con esta (en molinos de bolas). Se utiliza una corriente de aire caliente para secar y mover el material entre cámaras.

Cocción

Primero, el crudo entra en los intercambiadores de calor antes de llegar al horno. Esto permite ahorrar energía (transmitiendo calor de forma directa) y acortar la longitud del horno. Posteriormente, pasa al horno rotatorio, que es un tubo de acero revestido de material refractario, ligeramente inclinado. El crudo se introduce por un extremo, se alimenta con carbón o fuel-oil, y se desplaza a través del horno mientras se calienta.

Transformaciones Durante la Cocción:

• A 100 °C: Se evapora el agua libre.
• A 500 °C: Se evapora el agua de la arcilla.
• A 600-800 °C: Se elimina el CO₂ del MgCO₃.
• A 800 °C: Se pierde el CO₂ del CaCO₃.
• A 900-1250°C: Se produce la reacción entre la cal y la arcilla en un proceso exotérmico.
• A 1250°C: Se logra la formación de silicatos (clinker).
• Durante la cocción se alcanzan temperaturas de hasta 1450°C.

Molienda

La molienda final permite asegurar el grado de finura, que es un parámetro clave de calidad del cemento. Se utilizan molinos de bolas, similares a los empleados para el crudo. Es fundamental controlar la temperatura para que no supere los 70°C, ya que a temperaturas más altas el yeso se deshidrata y puede provocar un falso fraguado.

Hidratación del Cemento

La hidratación del cemento es el proceso químico por el cual sus componentes reaccionan con el agua, formando nuevos productos (compuestos hidratados) que son responsables del fraguado y endurecimiento.

1. Al mezclar el cemento con agua, las partículas flotan inicialmente y comienzan a disolverse parcialmente.
2. Las capas externas de los granos reaccionan rápidamente, produciéndose una reducción de volumen.
3. Posteriormente, se precipitan los productos hidratados, que forman una estructura sólida con poros, agua atrapada y aire.