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Proceso Productivo del Cemento

En 1824, Joseph Aspdin patentaba un material pulverulento que amasado con agua y agregados endurecía, formando lo que él llamó “La Piedra Artificial”. Ese polvo fue el predecesor de lo que ahora llamamos cemento Pórtland.

El cemento es una industria de gran escala, que es motor de gran movimiento económico, generando un sinnúmero de empleos directos e indirectos. Sin embargo, este motor también ha impulsado mejoras tecnológicas a través de los años las cuales siempre se han enfocado en:

  1. Optimizar el uso de las materias primas
  2. Reducir el costo energético
  3. Minimizar el impacto ambiental
  4. Aumentar la salud y seguridad de los trabajadores
  5. Garantizar la calidad del cemento

Es así como el proceso de fabricación del cemento ha evolucionado a través de los años. En esta entrada de blog se explicará de manera resumida el proceso productivo para la fabricación del Cemento.

 

EXPLOTACIÓN

CanteraTodo inicia en las vetas de piedra Caliza ubicadas a una altura de 3600 m.s.n.m.  también llamada Cantera. Estos son yacimientos de piedra caliza ricos en Carbonato de Calcio (CaCO3).

Calidad y seguridad  son las palabras clave en esta etapa del proceso, ya que la evaluación previa del terreno definirá su forma de explotación, Cabe recalcar que la explotación de materia prima se realiza a cielo abierto. Con los avances en tecnología, la voladura (acción de fracturar la roca mediante el empleo de explosivos) emplea una mínima cantidad de explosivos facilitando extraer el material con bajo riesgo y muy poco desperdicio.

Las piedras son cargadas a volquetas y trasladadas a una trituradora cercana a la misma cantera.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 10 controles / día

 

TRITURACIÓN PRIMARIA

El objetivo principal es el de reducir el tamaño del material. Las piedras de la explotación de caliza llegan a medir más de 1½ metros de tamaño. Estas piedras ingresan a lo que llaman la chancadora FLS, llamada así por la marca de la trituradora (FLSmith - USA)

La FLS entra dentro de la clasificación de trituradora primaría de impacto (si se desea profundizar sobre el funcionamiento de este tipo de trituradoras puede visitar http://es.wikipedia.org/wiki/Trituradora. Es importante resaltar que el material de salida tiene un tamaño de 1” – 3”.

El material de la salida es tamizado, clasificado y analizado, dependiendo la revisión de Control de Calidad se despacha a planta o se clasifica como material “estéril” (Con baja "ley" de CaCO3). El carguío del material se realiza en volquetas.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 20 controles / día

 

 PREHOMOGENIZADO

La necesidad de procesar grandes volúmenes de piedra caliza dificultaba el control operacional. Uno de los dichos mas difundidos en COBOCE es que:

“Una materia prima controlada genera procesos controlados y estos a su vez, garantizan productos de alta calidad”

A fin de garantizar esta calidad, COBOCE optó por prehomogenizar su materia prima. Los diversos tipos de caliza, clasificadas por su composición química (CaCO3, SiO2, Al2O3, MgO y Fe2O3) son apilados en lotes de 20,000 toneladas, después de esto un equipo llamado “Escarificador” se encarga de mezclar los diversos materiales. Cabe recalcar que cada tipo de material es seleccionado y dosificado a fin que el promedio de esta mezcla se encuentre dentro de los parámetros de calidad exigidos por el proceso. La caliza prehomogenizada es transportada hasta el hangar de materias primas.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 4 controles / día

 

TRITURACIÓN SECUNDARIA

Mientras la piedra caliza es seleccionada y premezclada, en otra parte de la planta se realiza la selección, trituración y almacenamiento de otras materiales importantes para el proceso productivo del cemento: Como ser las arcillas  y el hierro para la preparación de harinas crudas, las puzolanas e yesos para la molienda de cemento.

Se denomina trituradora secundaria ya que realiza una reducción mas fina de las materias primas, sin embargo utiliza el mismo criterio de la Chancadora de impacto. El material es procesado y reducido a piedras de ¾” - 1½”

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 2 controles / día

 

MOLIENDA DE CRUDO

El proceso se realiza por medio de molinos de bolas en un circuito cerrado por vía seca (Para mas información se puede visitar http://es.wikipedia.org/wiki/Molino_de_bolas), el molino es un recipiente cilíndrico recubierto con corazas muy resistentes. Este recipiente está lleno de bolas (elementos moledores) de acero de distintos tamaños que varían desde 90 a 20 mm.

La caliza prehomogenizada, arcilla e hierro chancado, ingresa a los molinos, donde se realiza tres procesos fundamentales.

  1. La interacción de las bolas de acero y corazas con el sentido de giro muelen el material hasta obtener una granulometría muy fina (parecida a la harina).
  2. El sentido de giro mezcla el material a fin de mantenerlo homogéneo.
  3. Existen gases calientes que se recuperan del piroproceso que ingresan al molino. Estos gases reducen la humedad que puedan tener las materias primas.

El material que sale del molino pasa por un separador dinámico el cual con apoyo de corrientes de aire permite la separación de materiales finos y gruesos. El material finamente molido se transporte a silos de homogenización y es llamado “Harina Cruda”, el material grueso que no cuenta con la granulometría adecuada es reingresado al molino donde se vuelve a procesar. En los silos de homogenización la harina cruda cada 500 toneladas es mezclada con apoyo de potentes compresoras de aire, si el análisis de la muestra compuesta cumple los parámetros de calidad, la harina cruda es descargada a los silos de almacenamiento, caso contrario es corregida hasta obtener los valores óptimos de trabajo.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 28 controles / día

 

PIROPROCESO

El piroproceso es quizás el sector más fascinante, complejo y peligroso de todo el proceso productivo del Cemento.  El material es sometido a temperaturas de hasta 1450ºC donde ocurren las transformaciones químicas y mineralógicas necesarias para convertir la harina cruda en clinker. Cabe recalcar que el clinker es el mineral artificial más importante para la fabricación del cemento. 

El proceso como tal se divide en tres partes que veremos a continuación:

Torres de Piroproceso:  La planta actualmente cuenta con dos torres de piroproceso compuesta por 4 etapas de ciclones precalentadores de la línea antigua (Marca Humboldt) y otras 5 etapas de ciclones precalentadores con un precalcinador Flash en la segunda ampliación (Marca Fuller).  El fin de esta etapa es preparar la harina cruda para su ingreso al horno, con un calentamiento lento hasta la etapa del precalcinador donde la subida de temperatura es brusca y permite descarbonatar casi un 90% de la harina cruda. Las temperaturas en esta etapa llegan a los 900ºC con apoyo de los gases calientes que genera el horno rotatorio y en la base del precalcinador. Es prudente resaltar que el calor generado en el horno y en las torres es producido por gas natural, que es seguro en su manipulación y genera combustiones limpias para el medio ambiente.

Horno rotatorio: La cámara de transición desemboca la harina cruda al horno rotatorio, donde el material alcanza temperaturas de 1450ºC. Durante su trayectoria en el horno y por las temperaturas alcanzadas se llega a tres etapas o zonas.

  1. Zona de descarbonatación, donde termina el proceso iniciado en las torres y la harina cruda (CaCO3) se decarbonata totalmente en CaO y CO2 en una temperatura que bordea los 100ºC.
  2. Zona de transición superior, que está en la franja entre 1000 a 1300ºC, presenta costramiento inestable con una gran generación de silicatos de dicálcios (C2S), el material se prepara para la reacción final en la formación de clinker.
  3. Zona de clinkerización o sinterización, donde ocurren la formación de silicatos tricálcicos (C3S) gracias a las elevadas temperaturas de la fase fundida, esta es la última etapa del horno rotatorio.

Enfriador: El material sale del horno a temperaturas mayores a los 1400ºC, este clinker recién producido cae a un enfriador tipo Fuller que por medio de corrientes de aire enfría rápidamente el material y lo transporta al hangar de clinker. A fin de evitar expulsar gases calientes a la atmósfera y para optimizar el consumo de combustibles, el aire caliente del enfriador es recuperado como gases ricos en oxígeno para la combustión en el horno y las torres.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad 

Aprox. 5  controles / día.

 

MOLIENDA DE CEMENTO

El clinker producido juntamente con yeso y otros agregados son procesados en un molino de bolas cuyo proceso es muy parecido a la molienda de crudo. La diferencia radica en la granulometría mucho más fina que se requiere y el gasto energético mayor que demanda la molienda de cemento. Sin embargo el principio de molienda sigue siendo el mismo.

La dosificación de clinker, yeso, puzolana, filler u algún otro agregado permite obtener distintos tipos de cemento, siempre y cuando estén dentro de la Norma Boliviana NB-011.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 28  controles / día.

 

ENVASADO

El cemento molido es almacenado en silos especiales con revestimiento de hormigón, a fin de evitar que el cemento se hidrate. Por medio de un circuito de cintas el cemento sale de los silos y es transportado a las embolsadoras. Cada bolsa de cemento se carga de forma automática con balanzas calibradas para que el control de peso sea exacto. Los controles automáticos y la automatización del proceso permiten evitar que una bolsa de cemento salga al mercado con un peso menor a lo establecido.

Numero de análisis realizados por Control de Calidad

Aprox. 17  controles / día.

 

Esperamos tus comentarios, dudas y sugerencias. Puedes escribir a asistenciatecnica@coboce.com. No olviden que el documento presentado es un pequeño resumen del proceso productivo, para profundizar mas en detalles pueden escribir al correo


Ing. Dalibor Cezareo Salazar.

Jefe de Control de Calidad & Asistencia Técnica

 

 

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