Top Banner
Propiedades del clínker Curso de cemento 2006
60

04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

Jan 02, 2016

Download

Documents

ElZeroMJ
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

Propiedades del clínker

Curso de cemento 2006

Page 2: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

2

20.04.23/IMHolcim Group Support

Propiedades del clínker: Objetivos

Mejorar los conocimientos sobre:

Los límites de la composición química del clínker

Las características clave del clínker

Cómo usted puede optimizar la producción y las propiedades del clínker

Page 3: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

3

20.04.23/IMHolcim Group Support

1. Límites de la composición química del clínker

¿Cuál es la amplitud exacta?

Page 4: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

4

20.04.23/IMHolcim Group Support

Composición del clínker: el margen es limitado

• ¿Qué óxidos principales deben estar presentes?

• ¿Qué óxidos menores pueden estar presentes?

• ¿Qué óxidos menores deben limitarse?

• ¿Cuáles son los niveles típicos?

Page 5: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

5

20.04.23/IMHolcim Group Support

Composición del clínker: el margen es limitado

• Óxidos principales que deben estar presentes:

CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3

• Óxidos menores normalmente presentes:K2O (1,5 %), Na2O (<1,5 %), SO3 (<2,5 %),

• Óxidos menores a veces presentes:BaO (<2,0 %), Mn2O3(<2,0 %), TiO2 (<1,0 %)

• Óxidos menores que deben limitarse:P2O5 (<0,5 %), F (<0,35 %), B2O3 (<0,3 %)

Page 6: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

6

20.04.23/IMHolcim Group Support

Composición del clínker: el margen es limitado

¿Dónde están los límites? ¿Qué los determina?

• CaO: ? – 65,4 % - ?

• SiO2: ? – 22,2 % - ?

• Al2O3: ? - 5,0 % - ?

• Fe2O3: ? - 2,8 % - ?

Promedios deHolcim

Page 7: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

7

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de equilibrio de fases: CaO - Al2O3 - SiO2

CaO Al2O3

SiO2

Representación geométrica de la composición química

(3 componentes)

Page 8: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

8

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de equilibrio de fases: CaO - Al2O3 - SiO2

CaO Al2O3

SiO2

C3A C12A7 CA CA2 CA6

C2AS

CAS2

A3S2

C3S

C2S

C3S2

CS

Compuestos presentes

Page 9: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

9

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de equilibrio de fases: CaO - Al2O3 - SiO2

Relación entre los compuestos

CaO Al2O3

SiO2

C3A C12A7 CA CA2 CA6

C2AS

CAS2

A3S2

C3S

C2S

C3S2

CS

Page 10: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

10

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de equilibrio de fases: CaO - Al2O3 - SiO2

¿Dentro de qué margen se encuentra la

composición del clínker de cemento Portland?

CaO Al2O3

SiO2

C3A C12A7 CA CA2 CA6

C2AS

CAS2

A3S2

C3S

C2S

C3S2

CS

Page 11: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

11

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de equilibrio de fases: CaO - Al2O3 - SiO2

El limitado margen de composición del clínker

de cemento Portland

CaO Al2O3

SiO2

C3A C12A7 CA CA2 CA6

C2AS

CAS2

A3S2

C3S

C2S

C3S2

CS

Page 12: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

12

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de equilibrio de fases: CaO - C3A - C2S

CaO C3A

C2S

C3S24.0 % SiO2

5.4

% A

l 2O 3

70.6 % C

aO

CaO: 65,4 % 70,6 %SiO2: 22,2 % 24,0 %Al2O3: 5,0 % 5,4 %Fe2O3: 2,8 %Total 95,4 % 100,0 %

Corregido

Avg.

a

bc

Holcim

Page 13: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

13

20.04.23/IMHolcim Group Support

Diagrama de fases: CaO - Al2O3 - Fe2O3 - SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

SiO2

„C4AF“

C3A

C2SC3S

C2F

CF

CA„C2A“

Límites de la composición del clínker de

cemento Portland

Page 14: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

14

20.04.23/IMHolcim Group Support

2. Características clave del clínker

Gama de composición de los minerales individuales del clínker

Sus modificaciones polimorfas

Cantidades de minerales aparente y realmente presentes

Alita,no C3S!

¿El Bogueno escorrecto?!

belita y qué?

Page 15: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

15

20.04.23/IMHolcim Group Support

Composición de los minerales individuales del clínker

Page 16: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

16

20.04.23/IMHolcim Group Support

Gama de composición (x s) de alita y belitaAlita (C3S) Belita (C2S)

Planta Planta

Page 17: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

17

20.04.23/IMHolcim Group Support

Modificaciones polimorfas de los minerales

Igual composición – diferentes propiedades

Grafito (C)Diamante (C)

Page 18: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

18

20.04.23/IMHolcim Group Support

Modificaciones polimorfas de la alita (metaestable <1250 °C)

T1 T11 T111 M M11 R600°C 920°C 980°C 990°C 1050°C

Diagramas de rayos X

Page 19: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

19

20.04.23/IMHolcim Group Support

Modificaciones polimorfas de la belita

a`H `L 1425°C 1160°C 850°C <550°C

La belita es inerte

Page 20: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

20

20.04.23/IMHolcim Group Support

Modificaciones polimorfas de las soluciones sólidas C3A – Na2O

5,7

Temp. °C

1000

500

Na2O (% en peso)1,9 3,7 4,6

Cúbica Cúbica

+

Ortorrómbica

Tetragonal

Monoclínica

Ort

orr

óm

bic

a

No se ha encontrado aluminato

monoclínicoen el clínker

industrial

Page 21: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

21

20.04.23/IMHolcim Group Support

No existen modificaciones polimorfas de las soluciones sólidas C4AF

CaOC2F

C3A

CA

C12A7

“C2A“

C6AF2

C4AFSerie de

solucionessólidas

El C4AF es un miembro de la serie

de soluciones sólidas C2F – “C2A“

Page 22: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

22

20.04.23/IMHolcim Group Support

Cuantificación de los minerales del clínker

Cálculo de Bogue (rápido, pero aproximado)

Recuento de puntos por microscopio (lento, pero preciso)

Rietveld (difracción de rayos X)(nuevo y prometedor)

Puf! 4.000 puntos!CaO

Fe2O3

SiO2

C4AF

C3A

C2SC3S

C2F

CF

CAC12A7Al2O3

Page 23: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

23

20.04.23/IMHolcim Group Support

Precisión del método de Bogue

Real (microscopía) – Bogue (calculado) en % en peso

5 5

10 10

N (Nº. de casos) n

0 10 205 15 25 -15 0-5 5-10

Alita Belita

60 20

Page 24: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

24

20.04.23/IMHolcim Group Support

Precisión del método de Bogue

Real (microscopía) – Bogue (calculado) en % en peso

5

10Aluminate Ferrite (Nº. de casos)

Aluminato Ferrita

10 10

Page 25: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

25

20.04.23/IMHolcim Group Support

Método de Rietveld (ventajas)

Emplea tecnología conocida (difracción de rayos X)

El software de Rietveld se va mejorando continuamente

Se basa en los minerales presentes y no en la composición química

Elimina el tedioso recuento de puntos por microscopio

Puede automatizarse y los resultados no dependen del operador

Es más exacto que Bogue

Es más exacto que la microscopía para el aluminato y la ferrita

Sirve para cuantificar los retardadores sulfáticos (cemento)

Page 26: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

26

20.04.23/IMHolcim Group Support

Método de Rietveld (desventajas)

Aplicación aún no muy difundida, no rutinaria

Los componentes del clínker de cemento Portland presentan diagramas complejos de difracción de rayos X

La instalación es específica para cada planta y requiere un experto

Falta de precisión a concentraciones bajas (CaO libre)

Las fases desconocidas (p. ej. la espurrita sulfática) simplemente se pasan por alto

Page 27: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

27

20.04.23/IMHolcim Group Support

3. Cómo USTED puede optimizar la producción de clínker

Microscopio de luz reflejada

Sección pulida, sometida al

ataque químico

Resulta útil poder ver los minerales del clínker

Page 28: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

28

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Alita (idiomofa)

10 µm

Alita

Page 29: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

29

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Alita (xenomorfa)

20 µmPoro

Alita

Page 30: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

30

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Alita (inclusiones de belita)

40 µm

ResinaAlita

Belita

Page 31: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

31

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Belita (estructura laminar)

20 µm

Belita

Belita

Alita

Page 32: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

32

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Belita (estructura digitiforme)

50 µm

Belita

Belita

Alita

digitiforme

digitiforme

Page 33: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

33

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Belita (secundaria)

20 µm

Belita primaria

Belita secundaria

Alita

Page 34: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

34

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Aluminato (cúbico)

10 µmAluminato cúbico

Alita

Belita

Ferrita

Page 35: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

35

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Aluminato (alcalino)

10 µm

Alita

Aluminato alcalino

Page 36: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

36

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: CaO libre

50 µmCaO libre

Alita

Poro

Page 37: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

37

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: MgO libre (periclasa)

20 µmPericlasa primaria

Alita

Belita

Page 38: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

38

20.04.23/IMHolcim Group Support

Aspecto de los minerales del clínker: Sulfato alcalino

50 µm

Poro

Alita

Sulfato alcalino

Belita

Page 39: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

39

20.04.23/IMHolcim Group Support

Evaluación del proceso de fabricación de clínker

Un testigo mudo nunca miente.

USTED

Page 40: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

40

20.04.23/IMHolcim Group Support

Evaluación del proceso de fabricación de clínker

Cómo lo hacemos en HGRS - MT

PROCESS CHARACTERISTICS OBSERVATIONS INTERPRETATION P*

Raw Meal Preparation

Clinker Structure

Homogeneity of alite and belite

Belite Clusters

Number of clusters

Average size (m) of clusters

Max. size (m) of clusters

Free Lime Clusters

Number of clusters

Average size (m)

Max. size (m)

Other Phases

Alkali sulfates

Burning Conditions

Diffusion distance belite / free

lime

Alite size

Finger shaped belite

Range of burning degrees

Brown colored nodule zones

Magotteaux test

Cooling Conditions

Size of liquid phase crystals

Alite decomposition

Secondary belite

Page 41: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

41

20.04.23/IMHolcim Group Support

Mezcla perfecta de harina cruda (textura homogénea de clínker)

150 µmPoro

Alita

Belita

Fase líquida

Page 42: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

42

20.04.23/IMHolcim Group Support

Mezcla insuficiente de harina cruda (textura heterogénea de clínker)

200 µmBelita

Alita

CaO libre

Page 43: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

43

20.04.23/IMHolcim Group Support

Molienda insuficiente de harina cruda (partículas de cuarzo de sobretamaño)

30 µm

Poro

CaO libre

Nido de belita (antes cuarzo de sobretamaño)

Alita

Page 44: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

44

20.04.23/IMHolcim Group Support

Molienda insuficiente de harina cruda (partículas de CaO libre de sobretamaño)

50 µm

Poro

Alita

Nido de CaO libre (antes calcita de sobretamaño)

Belita

Page 45: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

45

20.04.23/IMHolcim Group Support

Incorporación inadecuada de ceniza de combustible (mezcla con gránulos Lepol no es posible)

1000 µm

Borde con manchas de belita

de la ceniza de

carbón

Page 46: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

46

20.04.23/IMHolcim Group Support

Quemado incorrecto del clínker (calentamiento excesivo)

75 µm

Alita grande

con fisuras

internas

Page 47: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

47

20.04.23/IMHolcim Group Support

Quemado incorrecto del clínker (quemado demasiado ligero)

500 µmPorosidad muy alta

Atolón de belita

Nidos de CaO libre

Alita de tamaño pequeño

Page 48: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

48

20.04.23/IMHolcim Group Support

Enfriamiento muy rápido del clínker (aluminato y ferrita muy bien mezclados)

15 µmFase líquida homogénea

Poro

Alita

Belita

Page 49: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

49

20.04.23/IMHolcim Group Support

Enfriamiento normal del clínker: (aluminato y ferrita cristalizan separados, alita sólo levemente descompuesta)

? µmAluminato

Ferrita

Leve descomposición de alita

Page 50: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

50

20.04.23/IMHolcim Group Support

Enfriamiento insuficiente del clínker (descomposición moderada de alita)

10 µmBorde de alita descompuesta

Page 51: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

51

20.04.23/IMHolcim Group Support

Enfriamiento totalmente insuficiente del clínker (descomposición avanzada de alita)

15 µmBorde de alita descompuesta

Page 52: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

52

20.04.23/IMHolcim Group Support

Estabilización insuficiente de la belita (formación de belita gama)

150 µm

Belita

Belita

Page 53: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

53

20.04.23/IMHolcim Group Support

Composición química incorrecta (SC excesiva, por mala calibración del equipo de rayos X)

150 µmBelita completamente ausente!

Alita

CaO libre

Page 54: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

54

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker

La formación del clínker también es una metamorfosis

Page 55: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

55

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker (1250 °C)

300 µmPoro

Belita

Mineral de hierro

Page 56: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

56

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker (1300 °C)

200 µmPoro

Belita

Page 57: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

57

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker (1350 °C)

200 µm

Poro

Alita

Belita

CaO libre

Fase líquida

Page 58: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

58

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker (1400 °C)

50 µmPoro

Alita

Fase líquida

Belita

Page 59: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

59

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker (15 min. a 1400 °C)

50 µmPoro

Fase líquida

Belita

Alita

Page 60: 04 Propiedades Del Clinker (Fenomenos de Coccion)

60

20.04.23/IMHolcim Group Support

Desarrollo de los minerales del clínker (30 min. a 1400 °C)

50 µmPoroAlita

Belita

Fase líquida