Configurar un línea de producción de cemento sigue una secuencia definida de ocho etapas centrales: selección del sitio y evaluación de viabilidad, abastecimiento de materias primas, extracción y trituración, preparación de harina cruda, precalentamiento y calcinación, producción de clinker en el hono rotatorio, molienda y mezcla de cemento, y envasado y envío . Cada etapa requiere equipos específicos para la línea de producción de la planta de cemento, personal técnico calificado y el cumplimiento tanto de los parámetros del proceso como de las regulaciones ambientales. Saltarse o completar inadecuadamente cualquier etapa crea problemas de calidad, eficiencia o cumplimiento que son costosos de corregir después de la puesta en servicio. El proceso descrito aquí se aplica a una línea de producción de cemento de proceso seco, que representa la gran mayoría de las nuevas instalaciones de plantas de cemento a nivel mundial debido a su menor consumo de energía en comparación con las líneas de proceso húmedo.
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Antes de especificar u ordenar cualquier equipo, el sitio debe evaluarse según un conjunto de criterios técnicos, logísticos y regulatorios. Un sitio mal seleccionado añade costos permanentes y fricción operativa a la línea de producción de cemento durante toda su vida útil, que generalmente abarca 30 a 50 años .
El estudio de viabilidad también debería incluir un análisis de la calidad de la materia prima. piedra caliza con un Contenido de CaCO3 igual o superior al 75% Es adecuado para la producción de cemento. Los depósitos de menor calidad aún pueden usarse con mezclas de fuentes de mayor calidad, pero esto agrega complejidad y costo a la preparación de harina cruda.
La línea de producción de cemento comienza físicamente en la cantera. La piedra caliza y otras materias primas se extraen mediante perforación y voladura, luego se cargan y transportan a la trituradora primaria en el frente de la cantera o cerca de ella.
La trituradora primaria reduce la piedra caliza de la mina desde tamaños de alimentación hasta 1.200 milímetros hasta un tamaño de producto de 25 a 80 milímetros , dependiendo del tipo de molino aguas abajo. Los tipos comunes de trituradoras primarias utilizadas en los equipos de la línea de producción de plantas de cemento incluyen:
El material triturado se transporta a la pila de acopio de la planta o a la instalación de prehomogeneización mediante una cinta transportadora o un camión de acarreo. Los sistemas de transporte para grandes plantas de cemento pueden tener una longitud de 3 a 8 km entre la cantera y la planta.
La química de la materia prima varía a lo largo del frente de una cantera y esta variación debe promediarse antes de que el material ingrese al circuito de molienda. La prehomogeneización se logra construyendo pilas de acopio largas usando un apilador que opera en forma de chevrón o en hileras, y luego recuperando el material cortando todo el perfil de la pila con un raspador de puente o un recuperador de rueda de cangilones.
La prehomogeneización eficaz reduce el coeficiente de variación del contenido de CaCO3 de 3 a 6% en la cantera cruda alimentar a por debajo del 1% en el material recuperado. Esto reduce directamente la variabilidad en la química de la harina cruda y la calidad del clinker aguas abajo.
Los materiales correctivos, como arena con alto contenido de sílice, finos de mineral de hierro o bauxita, se almacenan en instalaciones de almacenamiento cubiertas separadas y se miden en la alimentación del molino de crudo en proporciones determinadas por el cálculo del diseño de la mezcla de crudo.
La molienda de harina cruda reduce la mezcla de materia prima al polvo fino necesario para la calcinación completa en el horno. La especificación de finura para la harina cruda suele ser 12 a 16% de residuo en un tamiz de 90 micras , dependiendo de la mineralogía de la materia prima y del tipo de horno.
| Tipo de molino | Rango de capacidad | Potencia específica (kWh/t) | Tolerancia a la humedad | Mejor aplicación |
|---|---|---|---|---|
| Molino vertical de rodillos (VRM) | 100 - 700 TPH | 14 - 18 | Hasta 20% | Nuevas plantas a gran escala, materias primas húmedas |
| Molino de bolas (molino de tubos) | 50 - 350 TPH | 22 - 30 | Hasta 6% | Plantas existentes, fiabilidad probada |
| Prensa de rodillos (HPGR) | 100 - 500 TPH | 16 - 22 | Hasta 4% | Combinado con molino de bolas para ahorrar energía. |
Los analizadores de fluorescencia de rayos X (XRF) se instalan en el circuito del molino de crudo para monitorear la química de la harina cruda casi en tiempo real, generalmente con un ciclo de análisis de muestra de 2 a 5 minutos . La salida del analizador alimenta un sistema de control de dosificación automático que ajusta las velocidades de alimentación de cada componente de materia prima para mantener el factor de saturación de cal (LSF), el módulo de sílice (SM) y el módulo de alúmina (AM) objetivo.
La torre del precalentador es la estructura individual más alta en una línea de producción de cemento y normalmente se encuentra en pie. 80 a 120 metros en altura. Utiliza el gas de escape caliente del horno rotatorio para precalentar la harina cruda en una serie de etapas ciclónicas antes de que ingrese al calcinador y luego al horno. Esta recuperación de calor es la razón principal por la que la línea de producción de cemento de proceso seco consume significativamente menos energía que los sistemas de proceso húmedo.
Los modernos sistemas de precalentamiento de 5 y 6 etapas alcanzan temperaturas de salida del crudo de 820°C a 860°C con grados de calcinación superiores al 92%, minimizando el aporte de combustible requerido en el horno rotatorio y reduciendo el consumo de calor específico de la línea total de producción de cemento a 700 a 780 kcal por kg de clinker .
El horno rotatorio es el corazón térmico de la línea de producción de cemento. Es un cilindro giratorio largo y ligeramente inclinado, normalmente De 60 a 90 metros de longitud y de 4 a 6 metros de diámetro interno para una planta de 3000 a 5000 TPD, revestida con ladrillos refractarios que protegen la carcasa de acero de temperaturas máximas que exceden 1.450°C en la zona de quema.
Perfil de temperatura a lo largo del horno rotatorio desde la entrada (extremo de alimentación) hasta la salida (extremo del quemador)
El enfriamiento rápido del clinker después del horno es esencial para preservar la estructura cristalina de la alita y recuperar energía térmica para su uso en el calcinador y el molino de crudo. El estándar moderno para los equipos de la línea de producción de plantas de cemento es el enfriador de parrilla alternativo or enfriador de barra transversal , que enfría el clinker desde 1.200 °C hasta menos de 100 °C en una longitud de 25 a 40 metros utilizando aire ambiente soplado a través del lecho de clinker mediante ventiladores debajo de la rejilla.
Los refrigeradores de clinker eficientes se recuperan 70 a 75% del calor del clinker regresa al proceso como aire secundario caliente (al quemador del horno) y aire terciario (al calcinador). Esta recuperación de calor reduce el consumo específico de combustible en aproximadamente 80 a 120 kcal por kg de clinker en comparación con el funcionamiento ineficiente del refrigerador.
El clinker enfriado se descarga a una trituradora de martillos para clinker y luego se transporta a un lugar de almacenamiento cubierto (generalmente una sala de almacenamiento circular o una serie de silos de clinker) donde puede almacenarse durante días o semanas antes de molerse el cemento. La capacidad de almacenamiento de clinker generalmente está diseñada para 15 a 30 días de producción del horno. para proteger contra paradas planificadas y no planificadas del horno.
La molienda de cemento es la etapa de procesamiento final de la línea de producción de cemento y normalmente es el mayor consumidor de energía eléctrica en la planta, lo que representa Del 35 al 40% del consumo total de energía de la planta. . El clínker se muele con yeso (3 a 5% en masa) y, en cementos mezclados, con materiales cementosos suplementarios (SCM) como cenizas volantes, escoria granulada de alto horno o relleno de piedra caliza.
Distribución típica de energía eléctrica (%) entre los equipos de la línea de producción de una planta de cemento en una planta moderna de proceso seco
El cemento terminado se transporta neumáticamente a los silos de cemento, que proporcionan 7 a 14 días de capacidad de almacenamiento para la continuidad de la producción. El envío se realiza a través de empacadores rotativos para cemento en sacos (generalmente en sacos de 25 kg o 50 kg) o canales de carga a granel para camiones cisterna. Los empacadores rotativos modernos pueden alcanzar tasas de empaquetamiento de 2.000 a 3.600 sacos por hora por empacador .
Una línea completa de producción de cemento debe incluir un conjunto completo de equipos de control de emisiones para cumplir con regulaciones ambientales cada vez más estrictas. Este equipo no es opcional: es un componente requerido del equipo de la línea de producción de plantas de cemento en todos los mercados principales.
| Equipo | Ubicación en proceso | Contaminante controlado | Concentración de salida típica |
|---|---|---|---|
| Filtro de bolsa (filtro de tela) | Escape de horno/molino de crudo | Materia particulada (PM) | < 10 mg/Nm³ |
| Precipitador electrostático (ESP) | Escape del horno o ventilación del enfriador | Materia particulada (PM) | < 20 mg/Nm³ |
| Sistema SNCR (inyección de amoniaco o urea) | Calcinador/precalentador inferior | NOx | < 200 a 500 mg/Nm³ |
| Depurador de SO2 / Absorción de molino crudo | Circuito de gas del horno | SO2 | < 200 a 400 mg/Nm³ |
Después de la finalización mecánica y la instalación de todos los equipos de la línea de producción de la planta de cemento, la puesta en servicio sigue una secuencia definida que no se puede comprimir sin riesgo para el equipo y el personal.
La duración total de la puesta en servicio desde la finalización mecánica hasta la primera producción de cemento comercializable suele oscilar entre 3 a 6 meses para una línea de producción de cemento totalmente nueva de 3.000 a 5.000 TPD de capacidad.
Se centra en la solución general del sistema de transferencia de puerto de material a granel seco,
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