Leccion3.Componentes.MINORITARIOS

COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER
ADEMÁS DE LOS CUATRO COMPONENTES PRINCIPALES
ALITA, BELITA, C3A Y C4AF
EL CLINKER INDUSTRIAL PUEDE CONTENER COMO FASES
DISTINTAS OTROS COMPONENTES EN MENOR PROPORCIÓN, QUE
SE DENOMINAN MINORITARIOS
LA PROPORCIÓN EN QUE ESTÉN PRESENTES EN LAS MATERIAS
PRIMAS INFLUYE EN EL MODO EN QUE VAN A ESTAR PRESENTES EN
EL CLINKER:
1.- EN LOS COMPUESTOS MAYORITARIOS COMO IMPUREZAS
2.- FORMANDO NUEVOS COMPUESTOS, QUE SERÁN MINORITARIOS
SE INTRODUCEN EN EL CRUDO, DEBIDO A LAS IMPUREZAS QUE
ACOMPAÑAN A LOS COMPONENTES MAYORITARIOS (CALCÁREO Y
ARCILLOSO).
EL CONTENIDO DE DICHOS MATERIALES ESTA CONDICIONADO POR
LEY O POR VALORES OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE.
LOS MÁS IMPORTANTES SON:
(1).- EL OXIDO DE CALCIO (CaO).
(2).-EL OXIDO DE MAGNESIO (MgO).
(3).-LOS ALCALIS (K2O , Na2O)
(4).-EL AZUFRE.
(5).-LOS CLORUROS
(6).-LOS FLUORUROS
(7).-EL FOSFORO.
(8).-OXIDO DE TITANIO.
(9).-METALES PESADOS.
1.-PUEDEN INFLUIR EN LAS
REACCIONES DE
FORMACIÓN DEL CLINKER
QUE TIENEN LUGAR EN EL
HORNO, A TRAVÉS DE UNA
REDUCCIÓN DE LA
TEMPERATURA DE
FORMACIÓN DE LA FASE
LÍQUIDA Y
MODIFICACIONES EN LAS
REACTIVIDADES DE LAS
FASES SÓLIDAS QUE
INTERVIENEN EN EL
PROCESO DE
CLINKERIZACIÓN
EFECTOS ENERGETICOS Y
CINETICOS EN LA
FORMACION DE LOS
MINERALES DEL CLINKER
2.-PUEDEN CAUSAR
PROBLEMAS DE OPERACIÓN
EN LAS INSTALACIONES
(HORNO E
INTERCAMBIADOR DE
CALOR) FORMANDO
ANILLOS, INCRUSTACIONES,
ACUMULACIONES,….
3.-PUEDEN AFECTAR AL
MEDIO AMBIENTE
(EMISIONES POR CHIMENEA)
4.-PUEDEN AFECTAR A LAS
PROPIEDADES DEL
CLINKER PRODUCIDO,
CAUSANDO
CAMBIOS EN LA CANTIDAD
RELATIVA DE LOS
COMPONENTES
PRINCIPALES
CAMBIOS EN LAS
REACTIVIDADES
INDIVIDUALES DE LAS
FASES PRINCIPALES
LA FORMACIÓN DE NUEVAS
FASES QUE TIENEN UNA
CONTRIBUCIÓN INDIVIDUAL
A LA CALIDAD DEL
CLINKER.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE CALCIO
EL ÓXIDO DE CALCIO DERIVA DE SU NO COMBINACIÓN TOTAL CON
EL SILICATO DICÁLCICO PARA FORMAR EL SILICATO TRICÁLCICO,
SEGÚN LA REACCIÓN:
C + C2S
→
C3S
ESTA CAL LIBRE REACCIONA CON EL AGUA FORMANDO EL
HIDRÓXIDO:
CaO + H2O → Ca(OH)2
DICHA REACCIÓN TIENE UNA VELOCIDAD PEQUEÑA Y TIENE LUGAR
CUANDO LAS REACCIONES DE HIDRATACION DE LOS COMPONENTES
MAYORITARIOS DEL CEMENTO PRÁCTICAMENTE YA HAN FINALIZADO
(MASA ENDURECIDA). COMO HAY AUMENTO DE VOLUMEN PUEDEN
APARECER GRIETAS JUNTO A LOS GRANOS DE CAL, QUE PUEDEN
DISMINUIR CONSIDERABLEMENTE LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL
HORMIGÓN O EL MORTERO, O INCLUSO PROVOCAR SU
DESINTEGRACIÓN.
LOS CEMENTOS PRESENTAN INESTABILIDAD EN VOLUMEN.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE CALCIO
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER /
OXIDO DE MAGNESIO
EL ÓXIDO DE MAGNESIO DERIVA, FUNDAMENTALMENTE, DE LA
DOLOMITA (MgCO3.CaCO3)
Y/O DE LA
MAGNESITA (MgCO3 ),
QUE SUELEN ACOMPAÑAR A LA CALIZA. OTROS ORÍGENES
PUEDEN SER CIERTAS ROCAS ÍGNEAS, CIERTAS ARCILLAS Y LAS
ESCORIAS DE HORNO ALTO
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO
SI ESTA EN UN CONTENIDO INFERIOR AL 2 % ENTRA EN
SOLUCIÓN SÓLIDA EN LAS FASES PRINCIPALES DEL CLINKER
(COMPONENTES MAYORITARIOS) DONDE SUSTITUYE AL CaO
(Mg2+ → Ca2+). CONTENIDOS TÍPICOS SON:
ALITA
BELITA
FASE ALUMINATO
FASE FERRITICA
: 0.5 – 2 %
: 0.5 %
: 1.4 %
: 3.0 %
LA FASE FERRÍTICA EN EQUILIBRIO CON C3S, C2S, C3A Y FASE
LIQUIDA TIENE UNA COMPOSICIÓN LIGERAMENTE MÁS RICA EN
HIERRO C6AF2, QUE LA CORRESPONDIENTE AL C4AF SI NO
EXISTE MgO Y MÁS PRÓXIMA A LA DEL C6A2F SI EL MgO ESTA
PRESENTE.
TANTO EL C6AF2 COMO EL C6AF2 TIENEN UNA
VELOCIDAD DE HIDRATACIÓN MAYOR QUE EL C4AF
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO
POR ENCIMA DEL CONTENIDO DEL 2 %, APARTE DE ENTRAR EN
SOLUCIÓN SÓLIDA, APARECE COMO MgO (PERICLASA), CUYO
TAMAÑO DE CRISTAL DEPENDE DE LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO
DEL CLINKER Y QUE REACCIONA CON EL AGUA FORMANDO EL
HIDRÓXIDO:
MgO + H2O → Mg(OH)2
DICHA REACCIÓN TIENE UNA VELOCIDAD PEQUEÑA Y, POR TANTO,
TIENE LUGAR CUANDO LAS REACCIONES DE HIDRATACIÓN DE LOS
COMPONENTES MAYORITARIOS DEL CEMENTO PRÁCTICAMENTE YA
HAN FINALIZADO Y LA MASA DE CEMENTO YA HA FRAGUADO Y
ENDURECIDO. COMO HAY AUMENTO DE VOLUMEN PUEDEN
APARECER GRIETAS JUNTO A LOS GRANOS DE PERICLASA, QUE
PUEDEN DISMINUIR CONSIDERABLEMENTE LA RESISTENCIA
MECÁNICA DEL HORMIGÓN O EL MORTERO, O INCLUSO PROVOCAR
SU DESINTEGRACIÓN.
DEBIDO A QUE EL OXIDO DE MAGNESIO ES MUY NOCIVO,
LAS NORMAS LIMITAN SU CONTENIDO EN LOS CEMENTOS.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO
EL MgO TIENE UNA INFLUENCIA BENEFICIOSA EN LA
APTITUD A AL COCCIÓN DEL CRUDO, YA QUE DISMINUYE LA
TEMPERATURA DE APARICIÓN DE LA FASE LIQUIDA.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / OXIDO DE MAGNESIO
FASES CONTENIENDO MgO PRESENTES EN EL CLINKER.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER
ALCALIS Y AZUFRE
LOS ÁLCALIS (K2O Y Na2O) ESTÁN ENTRE LOS ELEMENTOS MÁS
AMPLIAMENTE DISTRIBUIDOS EN LA NATURALEZA Y SE ENCUENTRAN
EN PEQUEÑAS CANTIDADES EN TODAS LAS MATERIAS PRIMAS
USADAS EN LA FABRICACIÓN DEL CLINKER,
PERO PRINCIPALMENTE EN EL COMPONENTE ARCILLOSO Y
DISTINTAS ROCAS ÍGNEAS (FELDESPATOS, MICAS, ETC) Y
EN MENOR CUANTÍA EN LAS CENIZAS DEL CARBÓN, SI ESTE SE
UTILIZA COMO COMBUSTIBLE EN EL HORNO
EL AZUFRE PROCEDE PRINCIPALMENTE DE LA PIRITA O MARCASITA
(FeS2) Y DE LOS SULFATOS QUE SUELEN ESTAR PRESENTES EN LAS
MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS EN LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO
Y EN EL COMBUSTIBLE UTILIZADO (AZUFRE PÍRITICO, SULFATO Y
ORGÁNICO)
EL GAS NATURAL TIENE UN CONTENIDO NULO DE AZUFRE, EL FUELOIL PESADO HASTA UN 3.5 %, LOS CARBONES UN 1.1 % DE MEDIA Y
EL PETCOKE UN 5 %
EL COMPONENTE ARCILLOSO USADO EN LA FABRICACIÓN DEL
CLINKER CONTIENE, USUALMENTE, PEQUEÑAS PROPORCIONES DE
COMPUESTOS DE AZUFRE, COMO PIRITAS, SULFATOS Y MÁS
RARAMENTE COMO COMPUESTOS ORGÁNICOS.
EN LA ATMÓSFERA OXIDANTE DEL HORNO ROTATORIO, A PARTIR DE
LOS COMPUESTOS DE AZUFRE DEL COMBUSTIBLE Y DEL CRUDO SE
PRODUCE SO3 GASEOSO (TOSTACIÓN DE LOS SULFUROS QUE
NOS DA SO2, QUE LUEGO REACCIONA CON EL OXÍGENO PARA DAR
SO3 ,
2SO2 + O2 → 2SO3
Y DESCOMPOSICIÓN DE LOS SULFATOS:
CaSO4 → CaO + SO3
EL CRUDO AL PASAR A TRAVÉS DEL CONJUNTO
INTERCAMBIADOR DE CALOR - HORNO SE VA
CALENTANDO Y ABSORBE COMPUESTOS DE AZUFRE DE
LOS GASES
LA PRIMERA REACCIÓN ES CON LOS ÁLCALIS Y, EN PARTICULAR,
CON EL POTASIO Y POSTERIORMENTE CON EL CALCIO PARA FORMAR
SULFATOS.
LA CANTIDAD DE COMPUESTOS DE AZUFRE EN EL CRUDO AUMENTA
CUANDO EL CRUDO LLEGA A ZONAS DE TEMPERATURA MÁS ALTAS EN EL
HORNO ROTATORIO LOS SULFATOS ALCALINOS SE VOLATILIZAN Y EL
SULFATO DE CALCIO, SI ESTA PRESENTE, SE DESCOMPONE DANDO SO3 , EL
CUAL CONJUNTAMENTE CON LOS SULFATOS ALCALINOS VOLATILIZADOS SE
UNEN A LOS GASES DEL HORNO
LOS SULFATOS ALCALINOS EN FORMA DE VAPOR AL BAJAR LA
TEMPERATURA CONDENSAN BIEN SOBRE EL HORNO Y EL
INTERCAMBIADOR DE CALOR FORMANDO INCRUSTACIONES, ANILLOS
O ACUMULACIONES O BIEN CONDENSAN SOBRE EL CRUDO. EN ESTE
ÚLTIMO CASO RETORNARÍAN A LA ZONA DE CLINKERIZACIÓN , JUNTO CON
LOS NUEVAMENTE FORMADOS POR REACCIÓN DEL SO3 QUE VIENE CON LOS
GASES Y EL CRUDO. UNA PARTE PUEDE SALIR CON EL CLINKER, DEBIDO A
SU BAJA VOLATILIDAD, Y OTRA VOLVER A VOLATILIZARSE Y UNIRSE A LOS
GASES DANDO LUGAR A
UN CICLO CERRADO DE ÁLCALIS Y AZUFRE DENTRO DEL
HORNO
FINALMENTE UNA PEQUEÑA FRACCIÓN SE ESCAPA POR LA CHIMENEA CON
EL POLVO ARRASTRADO POR LOS GASES. ESTE POLVO QUE SE RECOGE EN
LOS PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS PUEDE ALIMENTARSE AL HORNO,
LO QUE HARÍA QUE EL AZUFRE Y LOS ÁLCALIS VUELVAN AL CICLO.
CICLO CERRADO DE ÁLCALIS Y AZUFRE.
SI HAY UN EXCESO DE ÁLCALIS CON RESPECTO AL SO3 :
(CASO MAS USUAL)
Na2O + K 2O
SO3
>1
LOS ALCALIS PREFERENTEMENTE, SE COMBINAN CON LOS ÓXIDOS
DE AZUFRE DERIVADOS DE LOS SULFUROS Y SULFATOS,
FORMANDO SULFATOS ALCALINOS (SOLUCIONES SÓLIDAS DE
SULFATO DE SODIO Y DE POTASIO, K2SO4 - Na2SO4 [(K, N)S2]
EL K2O SE COMBINA PREFERENCIALMENTE CON EL SO3 Y ASI SE HA
DETECTADO LA PRESENCIA DEL K2SO4 (ARCANITA) Y DEL SULFATO
DOBLE 3K2SO4.Na2SO4 (AFTITALITA) EN CLÍNKERES INDUSTRIALES
(LOS ALCALIS TIENDEN A COMBINARSE CON EL SO3 SEGÚN UNA
RELACIÓN MOLECULAR DE, APROXIMADAMENTE, 3 (K2O/Na2O)=3
LOS ÁLCALIS EN EXCESO CON RESPECTO AL SO3 ENTRAN EN
SOLUCIÓN SÓLIDA EN LOS COMPONENTES MAYORITARIOS, ASÍ SE
PUEDEN FORMAR LOS COMPUESTOS: NC8A3 , KC8A3 , (ALUMINATO
TRICÁLCICO RICO EN ÁLCALIS) Y KC23S12 (SILICATO DICÁLCICO RICO
EN ÁLCALIS )
- EL KC23S12 HIDRATA MÁS RÁPIDAMENTE QUE EL C2S
- EL NC8A3 LO HACE MÁS LENTAMENTE QUE EL C3A.
LOS COMPUESTOS ANTERIORES TAMBIÉN PUEDEN
REACCIONAR CON EL CaSO4 SEGÚN LAS REACCIONES:
Na2O.8CaO.3Al2O3 + CaSO4 → Na2SO4 + 3C3A
K2O.23CaO.12SiO2 + CaSO4 → K2SO4 + 12C2S
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / ALCALIS Y AZUFRE
SI EXISTE UN EXCESO DE SO3 CON RESPECTO AL QUE
PUEDE COMBINARSE CON LOS ÁLCALIS PRESENTES
Na2O + K 2O
SO3
<1
CASO POCO USUAL EN LOS
CLINKERES ORDINARIOS
1.- SE FORMAN SOLUCIONES SÓLIDAS DE SULFATO DE SODIO Y DE
POTASIO, K2SO4 - Na2SO4 , POR EJEMPLO DE 3K2SO4.Na2SO4
2.-DESPUÉS SE FORMA UNA SAL DOBLE QUE CONTIENE CALCIO
(2CaSO4.K2SO4 , LANGBEINITA)
3.- CUANDO EL EXCESO DE SULFATO AÚN ES MAYOR PUEDE
FORMARSE LA ANHIDRITA (β- CaSO4).
EL SO3 REACCIONA EN EL INTERCAMBIADOR CON EL CaCO3 PARA DAR CaSO4
Y COMO TAL VUELVE A ENTRAR EN EL PROCESO DE COCCIÓN. AL LLEGAR A
LA ZONA DE SINTERIZACION DICHO SULFATO SE DESCOMPONE DANDO CaO Y
SO3 . ESTE ÚLTIMO VUELVE A ENTRAR EN EL CIRCUITO DE LOS GASES
SIN EMBARGO UNA PARTE DEL CaSO4 SALE CON EL CLINKER. ESTE CaO QUE
SALE COMBINADO EN FORMA DE SULFATO DE CALCIO NO ES UTILIZABLE
PARA LA FORMACIÓN DEL SILICATO TRICÁLCICO, POR LO QUE EL
CONTENIDO DE C3S EN EL CLINKER DISMINUYE, SIENDO PERJUDICIAL PARA
SU CALIDAD.
CUANDO EL EXCESO DE SO3
DEL CLINKER FORMA
SULFATO CALCICO, LO HACE
A EXPENSAS DE UNA CAL
QUE SUSTRAE D ELA
FORMCIÓN DEL SILICATO
TRICALCICO
LOS SULFATOS ALCALINOS
PRESENTES EN EL CLINKER
SON FÁCILMENTE SOLUBLES
EN AGUA, POR EJEMPLO
3K2SO4.Na2SO4 Y JUEGAN UN
PAPEL IMPORTANTE EN LAS
PROPIEDADES DEL CEMENTO,
PUES AUMENTANDO SU
CANTIDAD AUMENTAN LAS
RESISTENCIAS INICIALES, YA
QUE ACTÚAN SOBRE LA
VELOCIDAD CON QUE LOS
SILICATOS REACCIONAN CON
EL AGUA.
SIN EMBARGO, LAS
RESISTENCIAS DISMINUYEN A
LARGO PLAZO.
INFLUENCIA DE LOS ÁLCALIS
SOLUBLES EN LAS RESISTENCIAS.
LOS ÁLCALIS INFLUYEN NEGATIVAMENTE EN LA DURABILIDAD DE LOS
MORTEROS Y HORMIGONES, QUE CONTENGAN
ARIDOS REACTIVOS CONSTITUIDOS POR SILICE HIDRATADA AMORFA,
COMO SON LOS OPALOS, CALCEDONIAS, ANDESITAS,
CRISTOBALITAS, ETC.,
DANDO LUGAR A COMPUESTOS EXPANSIVOS QUE PERJUDICAN LA
ADHERENCIA ENTRE LOS ARIDOS Y LA PASTA Y QUE INCLUSO PUEDEN
DESTRUIR AL PROPIO HORMIGON O MORTERO.
EN ESPAÑA, LA INCIDENCIA DE ARIDOS REACTIVOS ES MUY BAJA
DE ACUERDO CON LA PRACTICA LA EXPANSIÓN POR LOS ÁLCALIS SE EVITA,
EN EL CASO DE UTILIZAR ÁRIDOS SENSIBLES, SI EL CONTENIDO NO SUPERA
CIERTOS LIMITES
APARTE DE ESTE EFECTO PERNICIOSO, LOS ÁLCALIS
SOLUBLES PUEDEN SER PELIGROSOS POR
-PRODUCIR EFLORESCENCIAS
-AUMENTAR LA RETRACCION HIDRAULICA
-ACELERAR EL FRAGUADO DEL CEMENTO
-PODER CORROER A DETERMINADOS VIDRIOS PUESTOS EN
CONTACTO CON LOS MORTEROS U HORMIGONES
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / ALCALIS Y AZUFRE
EN AQUELLOS CASOS EN QUE SE EXIJA UN CEMENTO CON BAJO CONTENIDO
EN ÁLCALIS ACTIVOS, PERO LAS MATERIAS PRIMAS DISPONIBLES TIENEN UN
CONTENIDO EN ÁLCALIS QUE HACEN QUE EL CLINKER OBTENIDO REBASE EL
LIMITE EXIGIDO, ES NECESARIO RETIRAR UNA FRACCIÓN DE LOS
GASES DEL HORNO ANTES DE SU ENTRADA EN EL INTERCAMBIADOR
DE CALOR, AL OBJETO DE ELIMINAR UNA FRACCIÓN DE LOS ÁLCALIS
VAPORIZADOS Y QUE NO CONDENSEN SOBRE LA CARGA DEL HORNO.
LA EXISTENCIA EN EL CRUDO DE UN EXCESO DE ÁLCALIS
SOBRE LA CANTIDAD QUE SE PUEDE COMBINAR CON LOS
GASES DERIVADOS DEL AZUFRE, PRESENTA LA VENTAJA
DE QUE PUEDEN EMPLEARSE COMBUSTIBLES CON UN
CONTENIDO ALTO DE AZUFRE, SIN QUE LA EMISIÓN DE
SO2 CON LOS GASES DEL HORNO SEA SIGNIFICATIVA
SIN EMBARGO, ALTOS CONTENIDOS EN AZUFRE (POR
ENCIMA DE LOS CONTENIDOS QUE SE PUEDEN COMBINAR
CON LOS ÁLCALIS) DAN LUGAR A:
1.- ELEVADAS EMISIONES DE SO2 CON LOS GASES
RESIDUALES
2.- TAPONAMIENTO DE CRUDO EN EL INTERCAMBIADOR
3.- FORMACION DE ANILLOS DE COSTRA EN EL HORNO
ROTATORIO.
1.- LOS IONES SULFATO, SO42-, A DIFERENCIA DE LOS IONES FOSFATO
, PO43-, NO DESCOMPONEN AL SILICATO TRICÁLCICO
2.- LA ACCIÓN COMBINADA DE LOS IONES SULFATO SO42- Y DE LOS
IONES ALUMINIO, Al3+, CONDUCEN A LA FORMACIÓN PREFERENCIAL
DE UNA SOLUCIÓN SÓLIDA DE β-C2S RICA EN ALUMINIO Y SULFATO,
SIEMPRE Y CUANDO NO HAYA PRESENCIA DE MgO o ALCALIS
3.- LA PRESENCIA DEL MgO o ALCALIS CONTRARRESTA EL EFECTO
ADVERSO DEL ALUMINIO Y DE LOS IONES SULFATO EN LA
FORMACIÓN DEL C3S
↓
POR TANTO, EL CONTENIDO DE SO3 Y MgO DEBE SER
CUIDADOSAMENTE VIGILADO EN LOS CRUDOS
UNA COMBINACIÓN DE CONTENIDOS ALTOS DE SO3 Y BAJOS DE MgO
PUEDEN SER PERJUDICIALES PARA EL DESARROLLO DE
RESISTENCIAS EN EDADES TEMPRANAS.
4.- LOS IONES Fe3+ Y SO42- NO DIFICULTAN LA FORMACIÓN DEL C3S,
AÚN EN AUSENCIA DEL MgO.
EN LOS CEMENTOS EL CONTENIDO DE AZUFRE EXPRESADO COMO SO3 ES
MUCHO MAS ELEVADO QUE EN EL CLINKER DEBIDO A LA ADICION DE YESO
COMO REGULADOR DE FRAGUADO.
A FIN DE EVITAR PROBLEMAS DE EXPANSION POR LA ACCION DE LOS
SULFATOS, EL CONTENIDO DE SO3 SE ENCUENTRA LIMITADO EN LOS
CEMENTOS
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS
EL FLUORURO ESTA EN CANTIDADES PEQUEÑAS EN LAS ROCAS
CARBONATADAS, DONDE ESTA PRESENTE COMO:
- FLUORITA (ESPATO FLÚOR), CaF2
- FLUOROAPATITO, 3(3CaO.P2O5)CaF2
EL CONTENIDO EN EL CRUDO SUPONE ENTRE UN 0.03 Y UN 0.08 % ,
PERO PUEDEN OCURRIR CONCENTRACIONES IGUALES O
SUPERIORES AL 0.5 %
EN ALGUNOS CASOS ESPECIALES SE AÑADE UN 0.5 - 1 .5 % DE
ESPATO FLÚOR CON EL FIN DE MEJORAR LA APTITUD A LA COCCIÓN
DEL CRUDO.
LA ADICIÓN DE FLUORITA SE DEBE, A QUE ACTÚA TANTO COMO :
1.- AGENTE FUNDENTE
QUE REDUCE LA TEMPERATURA DE FORMACIÓN DE LA FASE LIQUIDA
Y ASÍ DISMINUYE LA TEMPERATURA DE CLINKERIZACIÓN
2.- AGENTE MINERALIZADOR
QUE ACELERA LA FORMACIÓN DE LA ALITA A PARTIR DE LA BELITA Y
DE LA CAL LIBRE, DE ACUERDO CON LA REACCIÓN:
C2S + C → C3S
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS
EFECTO DELCaF2
SOBRE LA VELOCIDAD
DE FORMACIÓN DE LA
ALITA.
TEMPERATURA
UN ALTO CONTENIDO DE FLUORURO EN EL CRUDO PUEDE TENER
DESVENTAJAS:
1.- UN EFECTO NOCIVO EN EL REVESTIMIENTO REFRACTARIO QUE
SE DETERIORA A MAYOR VELOCIDAD
2.- UN EFECTO
DESACTIVADOR EN LOS COMPONENTES
PRINCIPALES DEL CLINKER, QUE DA LUGAR A TIEMPOS DE
FRAGUADO MÁS LARGOS Y RESISTENCIAS INICIALES REDUCIDAS.
EL FLUORURO FORMA SOLUCIONES SÓLIDAS CON EL
C3S QUE DESARROLLAN RESISTENCIAS MÁS BAJAS QUE
EL C3S PURO.
3.- EN PRESENCIA DE FLUORUROS
EL ALUMINATO TRICÁLCICO, C3A (C21A7)
NO SE FORMA Y ES REEMPLAZADO POR EL C12A7, QUE AL SER UN
COMPUESTO MENOS RICO EN CAL DEJA MÁS CaO DISPONIBLE PARA
LA FORMACIÓN DEL C3S , QUE PUEDE QUEDAR COMO CAL LIBRE Y,
POR TANTO, EL CEMENTO PUEDE TENER PROBLEMAS DE
ESTABILIDAD EN VOLUMEN
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS
EL EFECTO NETO DEL FLUORURO DE CALCIO SE
DETERMINA MEDIANTE EL BALANCE ENTRE EL AUMENTO
DEL CONTENIDO DE C3S POR LA ACTIVACION DE LA
REACCION DE FORMACION DE LA ALITA Y LA
DISMINUCIÓN DE SUS PROPIEDADES CEMENTANTES, AL
ESTAR IMPURIFICADO POR LOS FLUORUROS.
PARA EVITAR UNA REDUCCIÓN SERIA DE LA
RESISTENCIA INICIAL HAY QUE MANTENER EL
CONTENIDO DE FLUORURO EN EL CLINKER POR DEBAJO
DEL 0.5 %.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FLUORUROS
TAMBIEN SE HA ENCONTRADO QUE EL FLUORURO DE CALCIO
PROMUEVE LA DESCOMPOSICIÓN DEL C3S POR
DEBAJO DE 1250 ºC Y, POR TANTO, ES NECESARIO UN
ENFRIAMIENTO RÁPIDO DEL CLINKER, PARA QUE ESO NO
TENGA LUGAR
DEBIDO A QUE SON MENOS VOLÁTILES QUE LOS CLORUROS NO
SE FORMA NINGÚN CIRCUITO CERRADO DE FLUORUROS.
EN LA ACTUALIDAD, TAMBIÉN SE HA PRESCINDIDO DE
LA ADICIÓN DE FLUORURO DE CALCIO (HASTA UN 1.5
%) QUE SE HACIA A LOS CRUDOS AL OBJETO DE
FACILITAR LA CLINKERIZACION.
ESTA SE HA LOGRADO MEDIANTE UNA MEJOR
HOMOGENEIZACIÓN Y UNA MOLIENDA MÁS FINA.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS
EL CONTENIDO EN FOSFATOS DE LA MAYOR PARTE DE
LAS MATERIAS PRIMAS NATURALES UTILIZADAS EN LA
FABRICACION DEL CLINKER ES MUY BAJO, OSCILANDO
ENTRE 0.05 Y UN 0.25 % DE P2O5
EN EL CASO DE QUE SE UTILICEN MATERIAS PRIMAS MÁS
RICAS EN FÓSFORO
- CALIZAS CON ALTO CONTENIDO EN P2O5,
- RESIDUOS DE LA FABRICACIÓN DEL ÁCIDO FOSFÓRICO,
- ESCORIAS DE HORNO ALTO, ETC.)
EL CONTENIDO PUEDE LLEGAR HASTA EL 2.5 %
LOS FOSFATOS PRESENTES EN LAS MATERIAS PRIMAS
PASAN AL CLINKER
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS
ALTOS CONTENIDOS EN P2O5 , MAYORES DEL 0.5 - 1 %, PUEDEN TENER UN
INFLUENCIA MARCADA EN LA CALIDAD DEL CLINKER, COMO
CONSECUENCIA , PARTICULARMENTE , DE LA
DISMINUCIÓN DE LAS RESISTENCIAS INICIALES,
DEBIDO A UNA VELOCIDAD DE ENDURECIMIENTO MÁS LENTA
ESTO SE DEBE A QUE
EL P2O5 FAVORECE LA DESCOMPOSICIÓN DEL C3S
PARA FORMAR UNA SERIE DE SOLUCIONES SÓLIDAS ENTRE EL C2S Y
EL 3CaO.P2O5 Y EXCESO DE CaO LIBRE (ESTA ÚLTIMA ES
PERJUDICIAL)
POR TANTO, LOS FOSFATOS ESTABILIZAN EL C2S DE ALTA
TEMPERATURA DURANTE LA CLINKERIZACIÓN E INHIBEN
LA FORMACIÓN DEL C3S
SISTEMA
BINARIO
2SiO2.CaO 3CaO.P2O5.
Fase intermedia A : 7CaO.P2O5.2SiO2 Fase intermedia S : 5CaO.P2O5.SiO2
Dichas fases existen como soluciones sólidas homogéneas
en un rango de composición que varia con la temperatura
NURSE HA ENCONTRADO QUE POR CADA 1 % DE P2O5 EL
CONTENIDO DE C3S BAJA, APROXIMADAMENTE, UN 10 % Y
EL DE C2S (AHORA UNA SOLUCIÓN SÓLIDA) AUMENTA,
APROXIMADAMENTE, UN 11 %.
ES IMPORTANTE, POR TANTO, PARA TALES CEMENTOS DOSIFICAR
LAS MATERIAS PRIMAS PARA
TRABAJAR CON UN VALOR DEL FACTOR DE SATURACIÓN
EN CAL LO MÁS BAJO POSIBLE
PARA NO TENER CAL LIBRE Y QUE EL CEMENTO NO PRESENTE
PROBLEMAS DE ESTABILIDAD EN VOLUMEN
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS
PUESTO QUE EL CEMENTO PORTLAND DEBE TENER UN ALTO
CONTENIDO DE C3S, LA PROPORCIÓN DEL P2O5 PRESENTE
NO DEBE DE EXCEDER DEL 2-2.5 %.
SI EL FLÚOR ESTA PRESENTE EN LAS MATERIAS PRIMAS , POR
EJEMPLO, EN FORMA DE FLUORAPATITO, 3(3CaO.P2O5)CaF2 O ES
AÑADIDO EN FORMA DE ESPATO FLÚOR , F2Ca, ENTONCES
LA TOLERANCIA DEL P2O5 AUMENTA, CON TAL QUE
EL FLÚOR QUEDE RETENIDO EN EL CLINKER
EL EFECTO NEGATIVO DE CONTENIDOS ELEVADOS DE P2O5
PUEDE SER CONTRARRESTADO DE ESE MODO.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER / FOSFATOS
1.- CON CANTIDADES CRECIENTES DE FOSFATOS EL SILICATO
DICÁLCICO FOSFÁTICO PUEDE SER ESTABILIZADO EN EL ORDEN
SIGUIENTE:
FORMA α → FORMA α’ → FORMA β
2-LA FORMA α’-C2S ES MÁS HIDRAULICA QUE LA FORMA β-C2S ,
PERO LA ENTRADA EN SOLUCIÓN SÓLIDA DE IONES FOSFATO
INVIERTE DICHA ASEVERACIÓN, YA QUE SE HA ENCONTRADO QUE LA
FORMA α’-C2S ESTABILIZADA A TEMPERATURA AMBIENTE POR
GRANDES CANTIDADES DE FOSFATO CALCICO Ca3(PO4)2 , NO ES
HIDRAULICA
3.- POR SU PARTE, LA FORMA α-C2S ESTABILIZADA CON
FOSFATOS TAMPOCO TIENE PROPIEDADES
CEMENTANTES.
COMPONENTES MINORITARIOS CLINKER /
/ METALES PESADOS
LOS METALES PESADOS (APORTADOS POR MINERALES
CONTENIENDO Pb, Zn, Cu, Ba), AÚN EN PEQUEÑAS
CANTIDADES (POCAS DECIMAS POR CIENTO) INHIBEN EL
FRAGUADO DEL CEMENTO, POR LO QUE DEBEN DE
ELIMINARSE
EN LOS YACIMIENTOS LOS MINERALES METÁLICOS
SUELEN ESTAR EN VENAS O “RAKES” Y LAS PIEDRAS
CONTENIÉNDOLAS PUEDEN ELIMINARSE DURANTE EL
ARRANQUE SI SU CANTIDAD NO ES DEMASIADO GRANDE.
FASES MINERALES PRESENTES EN EL CLINKER DE CEMENTO
PORTLAND
FASES
MINERALES
PRESENTES
EN EL
CLINKER DE
CEMENTO
PORTLAND
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES
DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS VOLÁTILES.
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE
LOS COMPONENTES MINORITARIOS VOLÁTILES.
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES
DE LOS COMPONENTES MINORITARIOS VOLÁTILES.
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES
MINORITARIOS NO VOLÁTILES.
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE
LOS COMPONENTES MINORITARIOS NO VOLÁTILES.
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS
COMPONENTES MINORITARIOS NO VOLÁTILES.
EFECTOS DE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS COMPONENTES
MINORITARIOS NO VOLÁTILES.
GRADO DE
INFLUENCIA DE LOS
COMPONENTES
ESPECÍFICOS DEL
CLINKER EN LAS
PROPIEDADES DEL
CEMENTO.