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Geología para el Cemento 2020

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Geología para la Industria del
Cemento
• Definiciones
• Concepto Geológico
• Composición del
Clinker
• Proceso de fabricación
• Materias Primas
• Técnicas de
Exploración
• Técnicas de Estimación
de reservas
Ing. Jorge A. Gómez Godoy
Febrero 2020
CARTOGRAFIA Y SERVICIOS GEOLOGICOS
Geología para el Cemento
Cemento: Material artificial, finamente molido, el cual con la
adición de agua es capaz de endurecerse tanto en el aire como
dentro del agua, además de adherir entre sí las partículas de
agregados pétreos para formar el Concreto.
Cemento Portland: De acuerdo con la Norma Oficial
Mexicana, es el que proviene de la pulverización del clinker
obtenido de la fusión incipiente de materiales arcillosos y
calizos, que contengan óxidos de calcio, silicio, aluminio y
fierro en cantidades convenientemente dosificadas y sin más
adición posterior que yeso sin calcinar, así como otros
materiales que no excedan del 1 % del peso total y que no
sean nocivos para el comportamiento posterior del cemento.
DEFINICIONES
Geología para el Cemento
• El cemento es la materia prima adherente para formar rocas
artificiales, con el objeto de obtener sus características de resistencia,
dureza y durabilidad en la industria de la construcción, imitando a la
naturaleza.
• Su fabricación se asemeja a la génesis de las rocas ígneas (fusión de
materias primas a mas de 1000°C) y su productos (concreto) se asemeja
las rocas sedimentarias (fragmentos detríticos y matriz o cementante
silíceo), de hecho el nombre de cemento Portland, viene de Inglaterra
donde se fabricó por primera vez en la época moderna y por la
semejanza del producto con las rocas de Portland, que son calizas del
Jurásico.
CONCEPTO GEOLOGICO
Geología para el Cemento
Los componentes principales son cuatro:
Silicato TricálcicoAlita
3 CaO . SiO2 C3S
Silicato Dicálcico Belita
2CaO. SiO2
C2S
Aluminato Tricálcico
3CaO. Al2O3
C3A
Aluminio-Ferrito Tetracálcico 4CaO.Al2O3 . Fe2O3 C4AF
O sea, es un compuesto de silicatos y aluminatos de calcio y Fierro
Composición del Clinker
Geología para el Cemento
ALITA
C3S
BELITA C2S
FASE LIQUIDA
POROSIDAD
“Minerales” del clinker
Geología para el Cemento
Proceso de fabricación
Geología para el Cemento
MATERIA PRIMAS
Normalmente las componentes químicos de control se manejan
como óxidos siendo los mas usuales CaO, SiO2, Al2O3,
Fe2O3, MgO, SO2, Na2O3, y K2O, aunque también se
pueden incluir P2O5, TiO2, o alguno de interés según el
yacimiento.
Cada yacimiento es único en su mineralogía, química,
estructura y problémática, y el suministro involucra al
menos el control y operación de 3 yacimientos:
Calizas, Arenisca-limolitas o arcillas y puzolana, mas
supervisión a los proveedores de: Yeso, Hematita o
magnetita y caolín; para asegurar las reservas y calidad
necesaria.
Geología para el Cemento
MATERIA PRIMAS (Proporcionamiento en mezcla cruda)
Caliza- Material principal, aportador del Calcio, (CaCO3 > 90 %)
80 - 90 % del total en peso de la mezcla cruda
Arenisca o lutita- Material Principal, aportador de sílice y alúmina,
10 - 15 % de Al2O3, 10 - 15 % del total de la mezcla cruda
Arena sílica, arcillas- Material corrector, aportador de sílice, 2-5 % del total
Hematita- Material corrector, aportador del óxido férrico 1-2 % del total
Caolín- Material corrector, aportador de alúmina y blancura
especialmente para cemento blanco. 1-5 % del total.
MATERIA PRIMAS (Adición al Clinker)
Yeso- Material complementario para el fraguado del cemento, 10 %
Puzolana- Tobas vítreas o roca volcánica zeolitizada, 8-10%
Geología para el Cemento
Caliza Material principal, aportador del Calcio, CaCO3 > 90 %
80 - 90 % del total de la mezcla cruda
MATERIAS PRIMAS
Geología para el Cemento
Caliza Material principal, aportador del Calcio, CaCO3 > 90 %
80 - 90 % del total de la mezcla cruda
Su impureza principal es la
dolomita por el contenido de
Mg, se requiere un MgO < 2 %
MATERIAS PRIMAS
Geología para el Cemento
Arenisca o lutitas- Material Principal, aportador de sílice y alúmina,
10 - 15 % de Al2O3, 10 - 15 % del total de la mezcla cruda
MATERIAS PRIMAS
Geología para el Cemento
Arcillas o tobas Material corrector, aportador de sílice y alúmina,
10 - 15 % de Al2O3, 10 - 15 % del total de la mezcla cruda
MATERIAS PRIMAS
Geología para el Cemento
Puzolana Material complementario, (tobas o ceniza volcánica rica en
vidrio, es un cemento natural al combinarse con el cemento portland),
mejora las propiedades del cemento, se utiliza un 8 – 10% en el
producto final.
MATERIAS PRIMAS
Geología para el Cemento
PLANEACION Y PROSPECCION
Regional - localizar áreas
Local
-asegurar yacimiento
GEOLOGIA
Geología superficial, Mapas y
Secciones
BARRENACION A DIAMANTE
Descripción de núcleos, muestreo y análisis qúimico
GEOFISICA
Métodos eléctricos (polarización-resistividad)
Sondeos eléctricos
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
GEOLOGIA SUPERFICIAL
TECNICAS DE EXPLORACION
GEOLOGIA SUPERFICIAL
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
MSNM
W
E
CON-1
2300
2300
P-5
CON-7
2250
P-22
Ts (Che)
P-13
CON-6
2250
CON-20
2200
2200
Ts (Th)
49.15
33.15
91.49
2150
2150
61.00
MSNM
80.60
107.10
136.00
W
E
2300
MSNM
2300
CON-2
2250
CON-18
P-17
Ts (Che)
P-1
P-8
2250
CON-8
CON-19
2200
2200
20.00
Ts (Th)
?
75.20
58.30
Ts (Cg)
2150
2150
58.35
61.00
78.00
106.55
SECCIONES GEOLOGICAS
Y BARRENACION A DIAMANTE
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
MODELADO GEOLOGICO
EN BASE A BARRENACION Y GEOLOGIA SUPERFICIAL
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
MODELADO GEOLOGICO 3D
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
FeO
SiO2
EXPLORACION CON BARRENACION
Y ANALISIS DE LABORATORIO
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
CaO SiO2
EXPLORACION CON BARRENACION
Y ANALISIS DE LABORATORIO
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
Vista en Planta
MODELADO GEOFISICO
DE SONDEOS ELECTROMAGNETICOS EN
YACIMIENTO DE FIERRO
Vista en vertical
TECNICAS DE EXPLORACION
Geología para el Cemento
CALCULO POR SECCIONES (Volumen)
 Areas y distancias entre secciones
 CALCULO POR SOFTWARE (Volumen y Calidad)
 Definición de tamaño de bloque mínimo aceptable
Inverso de la distancia
 CALCULO POR GEOESTADISTICA (Volumen y Calidad)
 Análisis de comportamiento espacial de variables
(variogramas)
 Definir el tipo o modelo de variograma teórico
 interpolación por krigueaje (kriging)
 Modelos de bloques
TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS
Geología para el Cemento
MSNM
W
E
2300
2300
904.38 m2
2250
4546.74 m2
Ts (Th)
2250
Ts (Che)
37813.95 m2
14852.54 m2
2200
2200
6806.01 m2
2150
MSNM
6363.70 m2
W
E
2300
MSNM
2300
1291.20 m2
2250
2250
Ts (Che)
1463.24 m2
2200
Ts (Th)
2150
MSNM
?
Ts (Cg)
17565.59 m2
9507.03 m2
2200
6166.81 m2
CALCULO POR SECCIONES
Areas y distancias entre secciones
• Volumen y calidad aproximadas en grandes bloques
TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS
2150
2150
Geología para el Cemento
Variogramas
CALCULO POR GEOESTADISTICA o INVERSO DE LA DISTANCIA
TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS
Geología para el Cemento
INTERPOLACION POR KRIGUEAJE
Volumen y Calidad precisas por celda o bloque
TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS
Geología para el Cemento
CALCULO POR GEOESTADISTICA o INVERSO DE LA DISTANCIA
Volumen y Calidad precisas por celda o bloque
Geología para
la Industria del
Cemento
BIBLIOGRAFIA
Duda H.Walter, 1977 .-Manual Tecnológico del Cemento
Holcim Apasco. 2001.- Fabricación del Cemento
Cemento Cruz Azul, 1976 .- Esposición sobre Cementos
La Cruz Azul, S/fecha.- La Cultura del Cemento Portland
Ing. Jorge A. Gómez Godoy
Febrero 2020
CARTOGRAFIA Y SERVICIOS GEOLOGICOS
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