Estudio del efecto conjunto de la fluorita y el yeso como mineralizadores en la fabricación de cemento portland I/ Joint efect of the fluorite and the gypsum as mineralizers in the manufacture of Portland cement I

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio del efecto conjunto de los mineralizadores fluorita (CaF2) y yes No (CaSO4.2H2O) para reducir la temperatura de clinkerización para la producción de cemento Portland I. Se empleó el diseño estadístico de experimentos Box-Behnken para evaluar a nivel de laboratorio los efectos sobre la cal libre de la cantidad de fluorita en los porcentajes 0.00%, 0.25%, 0.50% y 0.75%, la relación fluorita/yeso de 2/15, 1/3 y 8/15, y temperatura de clinkerización a 1250°C, 1300°C y 1350°C. Se caracterizó el clinker obtenido y se encontró disminución de la cal libre de un 81% y de un 56% en el clinker mineralizado con una relación fluorita/yeso de 2/15, comparado con el clinker sin mineralizador a 1300°C y 1250°C respectivamente. Mediante análisis petrográfico se evidenció la aparición de silicatos y aluminatos cálcicos a menor temperatura cuando se incorporaron los mineralizadores a las materias primas. La cantidad de alita (C3S) del clinker mineralizado a 1250°C y 1300°C, es mayor al clinker convencional (1450°C). Estos resultados permiten concluir que es posible reducir temperaturas de clinkerización en aproximadamente 150°C y por ende el consumo energético y las emisiones mediante el uso de fluorita y yeso en la producción de clinker, lo cual se traduce además en eficiencia energética, económica y ambiental./Abstract. This work presents a study of the joint effect of fluorite (CaF2) and gypsum (CaSO4.2H2O) as mineralizers on the clinkerization temperature reduction in the manufacture of Portland cement I. A Box-Behnken statistical design of experiment was used at lab scale to understand the effect of fluorite at percentages of 0.00% 0.25%, 0.50% and 0.75%, fluorite/gypsum ratio at 2/15, 1/3 and 8/15, and clinkerization temperature at 1250°C, 1300°C and 1350°C, with free CaO as response variable. The clinker produced was characterized and a decrease of 81% and 56% of free CaO in the clinker with mineralizer with fluorite/gypsum ratio at 2/15 compared to the same clinker without mineralizer at 1300°C and 1250°C respectively was found. Also, a petrographic analysis displayed the appearance of calcium silicates and aluminates at a lower temperature when the mineralizers are incorporated into the raw materials. The amount of alite (C3S) of mineralized clinker at lower temperatures (1350°C, 1300°C) is larger than that of the alite of conventional clinker. These results show that fluorite and gypsum mineralizers are useful to reduce clinkerization temperature by approximately 150°C and therefore the energy consumption and emissions which represent high cost in the cement industry