Fabricación del cemento: materias primas, clínker y composición
Resumen
El documento explica el proceso de fabricación del cemento como conglomerante hidráulico, desde la dosificación y molienda del crudo hasta la cocción y enfriamiento del clínker. Describe también las fases principales del clínker (C₃S, C₂S, C₃A y C₄AF), sus componentes secundarios y la mezcla final con yeso y aditivos. La sección sobre los módulos del cemento aparece incompleta en el texto original.
Puntos clave
- El cemento es un conglomerante hidráulico que se obtiene cociendo una mezcla de caliza y arcilla en hornos a unos 1600 ºC.
- El crudo se prepara mediante dosificación, prehomogeneización y molienda de las materias primas.
- El clínker se genera al cocer el crudo en hornos rotatorios en atmósfera oxidante y se enfría rápidamente para no disminuir las resistencias.
- Las cuatro fases principales del clínker son silicato tricálcico (alita), silicato bicálcico (belita), aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico.
- El yeso regula el fraguado del cemento y se añade junto al clínker y otros aditivos antes de moler el conjunto.
- La cal libre y el óxido de magnesio pueden provocar expansión y fisuras en el hormigón, por lo que su contenido se controla.
Proceso de Fabricación del Cemento
Introducción: Conglomerantes Hidráulicos
Conglomerante Hidráulico: Sustancia capaz de endurecerse a corto o largo plazo al mezclarse con agua y puede ser utilizada en la unión de materiales de diversa naturaleza.
Conglomerantes Inorgánicos Básicos
- Cemento: Resultado de la mezcla de caliza y arcilla que se cuece en hornos a una temperatura de 1600ºC.
- Cales: Cocción de calizas más o menos magnesianas para dar cal viva que se mezcla con agua.
- Yesos: Sulfatos cálcicos que, una vez cocidos, fraguan en contacto con el agua.
Proceso de Fabricación del Cemento
Obtención y Preparación de Materias Primas
Obtención de materias primas.
El Crudo (Mezcla de Materias Primas)
Dosificación, prehomogeneización y molienda para obtener el crudo.
La dosificación determina las proporciones de materias primas que hay que aportar para dar al crudo la composición química y mineralógica deseada. Diferentes métodos de cálculo; el más simple es el cálculo cruzado o regla de aligación.
Prehomogeneización de caliza, arcilla o ambas. Formación de lechos de mezcla.
El crudo preparado para el horno y la calcinación.
Previo a la molienda y el secado.
Cocción y Enfriamiento del Clinker
La cocción en horno de las materias primas genera el clinker.
Proceso de producción por vía seca, semiseca, semihúmeda y húmeda.
Cocción del crudo en hornos rotatorios. Atmósfera oxidante.
El clinker se enfría lo más rápidamente posible para que no disminuyan las resistencias.
La adición de determinados componentes producirá el cemento como tal.
Composición del Clinker
Fases Principales del Clinker
Cuatro fases principales:
- Silicato tricálcico (C₃S), alita: Mineral principal por sus cualidades resistentes al hidratarse. Contiene 2-3% de inclusiones de diversos componentes en solución sólida. Inestable por debajo de 1300ºC.
- Silicato bicálcico (C₂S), belita: Contiene óxidos de otros elementos en forma de soluciones sólidas.
- Aluminato tricálcico (C₃A): Reacciona rápidamente con agua y eleva la resistencia inicial del cemento en combinación con los silicatos. Empleo de yeso para regular el fraguado.
- Ferroaluminato tetracálcico (C₄AF): Fase de cristales mixtos que se obtiene en el clinker cuando hay menos alúmina que óxido de hierro. Reactividad prácticamente nula. El hierro (3%) da el color gris verdoso de los cementos normales; con 0,5% se obtienen cementos blancos.
Componentes Secundarios del Clinker
- Cal libre: Potencial de expansión. Puede llegar a ser prohibitivo, causando fisuras superficiales, debilitación o destrucción en el hormigón. En pequeña proporción (0,5-1,5%).
- Óxido de Magnesio (MgO): Expansivo a largo plazo. Contenido <2%.
- Álcalis (K₂O, Na₂O): Solubilizados o en red cristalina. Los álcalis pueden influir negativamente en la durabilidad de morteros y hormigones.
Producto Final: El Cemento
El clinker se mezcla con:
- Yeso
- Otros Aditivos: Para conferir características especiales y reducir costes (escorias, puzolanas, humos de sílice, cenizas volantes y fillers).
El conjunto se muele en molinos de bolas.
Granulometría: 3-30 micras.
Módulos del Cemento
(Sección incompleta en el documento original)
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué es un conglomerante hidráulico?
Es una sustancia capaz de endurecerse a corto o largo plazo al mezclarse con agua, y que puede usarse para unir materiales de diversa naturaleza. El cemento, la cal y el yeso se incluyen en este grupo de conglomerantes inorgánicos.
¿Qué temperatura se alcanza en la cocción del cemento?
El texto indica que la mezcla de caliza y arcilla se cuece en hornos a una temperatura de 1600 ºC. El clínker resultante debe enfriarse lo más rápido posible.
¿Para qué se añade yeso al cemento?
El yeso se utiliza para regular el fraguado. El aluminato tricálcico reacciona rápidamente con el agua, y el yeso controla esa reacción.
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