Un método para producir clinker de cemento que comprende las etapas de:

- alimentar la mezcla en bruto;

- precalentar la mezcla en bruto;

- calcinar la mezcla en bruto precalentada;

- la clinkerización de la mezcla en bruto calcinada para producir clinker de cemento y controlar el tiempo depermanencia de la mezcla calcinada, la temperatura de clinkerización y las condiciones de oxidación en laentrada del horno (117) durante la etapa de clinkerización; y

- enfriar el clinker de cemento

en donde el método además incluye las etapas de:

- prepara la mezcla en bruto antes de la etapa de alimentación en base al Factor de Saturación de Caliza(LSF), el Módulo de Sílice (SM), y el módulo de Alúmina (AM) y el ajuste de finura de la mezcla en bruto,siendo el LSF hasta 1, el SM con valores entre 2 y 3,5, el AM entre 0 y 3, y el ajuste de finura en unamalla Nº 200.

Método para producir clinker de cemento usando coque con un alto contenido de azufre.

CAMPO DE LA INVENCION

Esta invención se refiere a un método para producir un clinker de cemento y, específicamente, un método para producir clinker de cemento usando coque con un contenido de azufre alto como combustible, para minimizar los problemas relacionados con el uso del mencionado combustible.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los procesos y plantas usados para fabricar clinker de cemento son bien conocidos. Generalmente, el proceso de fabricación consiste en preparar harina en bruto (mezcla en bruto) que comprende una mezcla de materiales como caliza (CaCO3) , materiales gredosos (arcillosos) (por ejemplo, SiO2, AL2O3) y minerales de hierro (por ejemplo, Fe2O3) . Dicha preparación de harina en bruto incluye las etapas de secado, pulverización y suministro de los mencionados materiales en cantidades adecuadas para conseguir con el clinker la composición requerida para obtener un producto con la calidad final deseada. Una vez que la harina en bruto está preparada, pulverizada y homogenizada con la composición requerida, las siguientes etapas en el proceso son: alimentar dicha harina en bruto a un horno pasando a través de un precalentador; calcinar la mencionada materia en polvo precalentada para transformar el CACO6 en CaO y CO2; alimentar el polvo calcinado a un horno de sinterización; sinterizar (también conocido como clinkerización) el polvo calcinado para formar los compuestos del clinker como el silicato tricálcico (alita) , silicato dicálcico (belita) , aluminato tricálcico y aluminoferrita tricálcica.

Típicamente, para llevar a cabo estos procesos de secado, calcinación y sinterización (clinkerización) , se requieren grandes cantidades de energía para mantener las altas temperaturas en el proceso, la temperatura requerida en la etapa de sinterización siendo de alrededor de 1450º C, que alcanzarla y mantenerla requiere el consumo de grandes cantidades de combustible.

Actualmente, la disponibilidad de combustibles con un alto contenido de azufre y su coste más bajo representan una oportunidad para la industria del cemento, sin embargo, su uso requiere un manejo de operación especial y nuevos métodos para facilitar su uso sin detrimento de la continuidad del funcionamiento del horno.

Uno de los combustibles con un alto contenido de azufre disponible es el coque de petróleo, que debido a su naturaleza tiene un alto contenido de azufre de más del 4, 5% de azufre elemental. El azufre incluido en los combustibles juega un papel importante cuando se trabaja con el proceso de combustión. Por un lado, esto tipo de combustible genera el calor necesario para mantener la temperatura del proceso y, por otro lado, produce SO2 que añadido al SO2 que proviene del contenido de azufre en las materias primas usadas para formar la harina en bruto, representa una cantidad importante que puede producir bloqueos en el precalentador si no se toman medidas especiales o etapas o se usa un método adecuado para el procesamiento.

Como se sabe, el SO2 contenido en tanto los gases de combustión como en las harinas en bruto entran en contacto directo con el CaO (Caliza) , formando compuestos de calcio sulfatados (sulfitos y sulfatos de calcio CaSO3 y CaSO4) . Cuando se someten a altas temperaturas para formar los compuestos del clinker, que son más altas que la temperatura de descomposición, los compuestos sulfatados se descomponen de nuevo en SO2 y CaO, el último reaccionando y formando nuevos compuestos del clinker y el SO2 vuelve en los gases de combustión hacia el interior del horno para reaccionar de nuevo con el CaO, de tal forma que forma un ciclo, que cuando llega a altas concentraciones de SO2 y no tiene precipitados de salida a las áreas más frías del precalentador forma acumulaciones y bloqueos, como en las etapas de precalentamiento, bloqueando la cámara de humos, etc., causando alteraciones en el funcionamiento reduciendo su eficiencia y, en casos más serios, para el funcionamiento, por ejemplo, cuando forma anillos en el horno de clinkerización.

En la técnica, hay un número de esfuerzos tendentes al diseño de las instalaciones, equipamientos y/o procesos para el uso de combustibles sólidos con un alto contenido de azufre, con el propósito de solventar los problemas relacionados con la formación y acumulación de SO2. Sin embargo, la mayoría de los procesos y/o plantas para fabricar el clinker de cemento usando combustible sólido con un alto contenido de azufre presentan ciertas desventajas con respecto a la complejidad de los procesos y los equipamientos, así como altos costes. Por ejemplo, la Patente US Nº 4.465.460, titulada "Producción de clinker de cemento" emitida a Paul Cosar el 14 de agosto de 1984, se refiere al uso de combustibles sólidos con un alto contenido de azufre en la producción de clinker de cemento en hornos giratorios. El combustible sólido se gasifica y después el combustible gasificado se pone en contacto con una fracción de la materia prima usada para la producción del clinker de cemento para desulfurizar el combustible gasificado y el combustible desulfurizado gasificado se descarga hacia una etapa de calcinación y/o al horno giratorio para proporcionar calorías al mismo. Además, se menciona que los factores para aumentar la reacción de desulfurización son la temperatura del gas en el intervalo de aproximadamente 800º C a 980º C y la granulación fina de la materia prima, preferiblemente a una media de tamaño del grano de aproximadamente 100 micrones. Esta patente está relacionada con las instalaciones y procesos complejos para producir clinker de cemento, que incluye equipamiento adicional para reducir el contenido de azufre o para desulfurizar los gases de la combustión. Los gases de la combustión se ponen en contacto con una fracción de la materia prima para, de este modo, desulfurizar los mencionados gases de la combustión por la reacción parcial del SO2 con el CaO. Sin embargo, no se menciona el control de los parámetros de funcionamiento para evitar la descomposición de los compuestos sulfatados formados en etapas anteriores, antes de que la materia prima calcinada sea sinterizada. En otras palabras, dicha patente describe específicamente un proceso e instalación para reducir a un mínimo los compuestos sulfatados contenidos en los gases de la combustión. Por lo tanto, no hay sugerencia de cómo evitar efectivamente los problemas relacionados con la acumulación de compuestos sulfatados en el sistema.

Las Patentes US Nº 4.662.945 y Nº 4.715.811, tituladas ambas "Proceso y aparato para fabricar clinker de cemento con azufre bajo" emitida a Thomas R. Lawall el 5 de mayo de 1987 y el 29 de diciembre de 1987, respectivamente, describen un proceso y aparato para fabricar clinker de cemento con azufre bajo de harina en bruto de cemento que contiene azufre o con combustible que contiene altos niveles de azufre o una combinación de los mismos. El aparato incluye un precalentador, horno de calcinación y enfriador de clinker. Una fuente separada de combustible se añade en el final del horno de clinkerización para mantener temperaturas finales de condiciones reducidas para descomponer los compuestos de azufre. El combustible añadido en el final del horno de clinkerización es combustible de coque o carbono con baja volatilidad. Esta patente se refiere a la producción de un clinker de cemento con un bajo contenido de azufre por medio de la separación de los compuestos de azufre por condiciones reductoras. Para obtener los mencionados clinkers con un bajo contenido de azufre se requiere el uso de equipamientos y etapas especialmente diseñadas para funcionar bajo dichas condiciones reductoras. El producto obtenido es clinker con un bajo contenido de azufre alcalino. No obstante, la mencionada patente no hace referencia ni a la reducción de la temperatura de sinterización ni a la optimización o pretratamiento de la materia prima para evitar la acumulación de compuestos sulfatados en el sistema, si no que se enfoca en eliminar los compuestos sulfatados durante la etapa de calcinación.

La Patente US Nº 6.142.771, titulada "Control de la producción de clinker de cemento usando combustible con alto contenido de azufre en un horno giratorio con parrilla móvil Lelep-Lepol por análisis del azufre en el producto final" emitida a Doumet el 7 de noviembre del 200, describe un método y aparato para producir clinker de cemento usando un combustible con alto contenido de azufre. El combustible de alto contenido de azufre es alimentado a un quemador dispuesto en el horno de clinkerización y mezclado con la harina en... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir clinker de cemento que comprende las etapas de:

- alimentar la mezcla en bruto;

- precalentar la mezcla en bruto;

- calcinar la mezcla en bruto precalentada;

- la clinkerización de la mezcla en bruto calcinada para producir clinker de cemento y controlar el tiempo de permanencia de la mezcla calcinada, la temperatura de clinkerización y las condiciones de oxidación en la entrada del horno (117) durante la etapa de clinkerización; y

- enfriar el clinker de cemento

en donde el método además incluye las etapas de:

- prepara la mezcla en bruto antes de la etapa de alimentación en base al Factor de Saturación de Caliza (LSF) , el Módulo de Sílice (SM) , y el módulo de Alúmina (AM) y el ajuste de finura de la mezcla en bruto, siendo el LSF hasta 1, el SM con valores entre 2 y 3, 5, el AM entre 0 y 3, y el ajuste de finura en una malla Nº 200.

2. El método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde la temperatura de clinkerización es 1350º C.

3. El método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el mencionado combustible usado para precalentar, descarbonatar y sinterizar la mezcla en bruto es coque de petróleo con un contenido de azufre de más del 4, 5% por peso.

4. El método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde comprende como una etapa adicional añadir el mineralizador en la etapa de preparación de la mezcla en bruto para reforzar el control de la reducción de la temperatura de clinkerización.

5. El método de acuerdo a la reivindicación 4, en donde el mencionado mineralizador es CaF2, que es añadido en una proporción que varía del 0, 2 al 0, 5% por peso de la composición total de la mezcla en bruto.

6. El método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde además incluye una etapa de controlar la concentración de SO3 en la mezcla calcinada que es alimentada al horno de clinkerización.

7. El método de acuerdo a la reivindicación 6, en donde la concentración de SO3 en la mezcla calcinada que es alimentada al horno de clinkerización tiene un valor máximo del 5% por peso.

8. El método de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, en donde la concentración de SO3 en el clinker producido tiene un valor de más del 1, 8% por peso.

9. El método de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, en donde la temperatura en la cámara de humos

(126) está por debajo de 1150º C.

10. El método de acuerdo a una de las reivindicaciones anteriores, en donde el suministro de oxígeno en la entrada del horno (117) está por encima del 4, 5% para mantener una atmosfera altamente oxidante.