Cemento y análisis de hormigón

Al seleccionar las materias primas, los fabricantes necesitan mantener los costes mínimos, al tiempo que se asegura de que las materias son compatibles con la producción de cemento. Especialmente cuando se utilizan materias primas alternativas. Además de los costos de los materiales, también se debe considerar su impacto en la eficiencia del proceso y los objetivos de sostenibilidad desafiantes (2050 Net Zero). Para esto, la composición química y mineralógicas son cruciales.

Nuestras soluciones ayudan a minimizar los desechos y a optimizar las composiciones mineralógicas y químicas de las materias primas al proporcionar análisis de alta frecuencia de los componentes de las materias primas, específicamente cuando están automatizados. Pueden hacerlo tanto en la cantera como en la proporción de la mezcla cruda. Al proporcionar resultados rápidamente, estos instrumentos permiten a los productores reducir los residuos de la toma de muestras y garantizar una alimentación estable del horno para lograr una eficiencia energética en el proceso restante (prehomogeneización y dosificación).

Cuando se trata del procesamiento de mezclas crudas, maximizar la eficiencia del horno es una parte esencial para reducir el consumo de energía, las emisiones y los requisitos de mantenimiento. La optimización de los materiales que entran en el horno puede ayudar a lograr esto: Los dos puntos principales de la atención son el control de la química correcta y estable de la mezcla y conseguir la molienda cruda apropiada. 

La composición estable de la comida cruda también es esencial para asegurar perfiles de calor consistentes en el horno y para proporcionar un producto final de alta calidad con las propiedades correctas, como la resistencia a la compresión. También afecta al consumo de energía, al uso de aditivos de molienda, a la vida refractaria, al consumo de aditivos, a la demanda de combustible y a otros factores del proceso. Por ejemplo, las condiciones de oxidación del horno son obligatorias para evitar la descomposición del Alite C3S a Belite C2S y la cal libre. Esta estabilidad se puede lograr controlando la composición química mediante XRF o análisis elemental en línea, como los analizadores de bandas cruzadas activados por neutrones, o mediante el control de la mineralogía mediante XRD.

Los requisitos de funcionamiento óptimos también son para trabajar con la comida cruda fina (evitar específicamente los granos de calcita y cuarzo gruesos): Las partículas de mezcla cruda deben ser lo suficientemente finas como para asegurar que pueden mezclarse y ser molidas bien sin quemarse duro. A continuación, la difracción láser para el análisis del tamaño de las partículas puede ayudar a garantizar esto. 

Módulo WROXI

WROXI: Materiales de referencia certificados, la solución perfecta para la determinación de óxidos en una amplia variedad de materiales

WROXI: CRM es un kit de materiales de referencia certificados (CRM, del inglés <I>Certified Reference Materials</I>) sintéticos de alta calidad que incluye una amplia gama de materiales relativos al óxido como minerales, rocas y materiales geológicos. Tiene un doble propósito: Ya sea para la calibración primaria del disco de vidrio de fusión, o para desarrollar calibraciones secundarias de polvo prensado.

El paquete de software base WROXI-CRM basado en cuentas consta de 15 materiales de referencia certificados, plantillas de aplicación y muestras de supervisión. Una vez completada con la extensión de cemento WROXI-CRM (9 CRM adicionales), se convierte en una solución lista para el análisis de elementos primarios y secundarios en varias muestras de materia prima, harina cruda, clinker y cemento.

Cada vez más, los combustibles alternativos en forma de biomasa, combustibles mixtos o desechos fósiles con factores de emisión más bajos están reemplazando a los combustibles fósiles con uso intensivo de recursos. Al recuperar el valor calorífico de los residuos de combustible, estos combustibles aditivos ayudan a reducir las emisiones de la producción de cemento. 

Pero los combustibles alternativos deben caracterizarse plenamente por su seguridad, sus propiedades químicas, térmicas y físicas para evaluar su efecto en parámetros como la temperatura de las llamas y el intercambio de calor.

Nuestros analizadores elementales (fluorescencia de rayos X y CNA de cinta cruzada), difractómetros mineralógicos de rayos X y máquinas de muestras de fusión automática facilitan esta tarea.

La producción de clinker es el resultado del piroprocesamiento: Precalentamiento de la comida cruda, clinkerización de calcinación, enfriamiento del clinker, trituración. Para lograr las propiedades correctas del cemento, como se ha visto anteriormente, se deben controlar las condiciones adecuadas de calcinación, seguidas de un rápido enfriamiento del clinker.

La atención está entonces en controlar la calcinación apropiada (cal libre), evitando los elementos no deseados y maximizando las fases minerales positivas para las propiedades apuntadas del cemento. 

Para garantizar una calcinación adecuada y la mineralogía correcta del clinker, la difracción de rayos X es el mejor analizador analítico: Permite cuantificar el contenido y el tipo de C3S que influye en el desarrollo de la fuerza, el contenido y el tipo de C3A que afecta a las propiedades frescas, y la cantidad de cal libre y periclasa que no deben ser superiores a los límites previstos. Las soluciones analíticas de Malvern PANalytical respaldan esta monitorización mediante el difractómetro compacto Aeris XRD. 

Los elementos no deseados se controlan mediante fluorescencia de rayos X, en flujos de reciclaje internos de combustibles o mezclas sin procesar. Tanto el Zetium como el Epsilon 4 proporcionan los datos necesarios para controlar esto de forma muy eficiente.

Por último, como se ha visto anteriormente, en un enfoque sostenible, los fabricantes no sólo se dirigen a la alta calidad del clinker, sino que también quieren ahorrar energía y recursos. El procesamiento Pyro de clinker necesita calcinación a 1450 °C y la energía relacionada suele satisfacerse disparando carbón en el calcinador y en el quemador principal del horno. Para ahorrar energía y reducir las emisiones DE CO₂ , los residuos y la biomasa se utilizan cada vez más como combustibles alternativos. También se utilizan materias primas alternativas. Las dosis de tales combustibles alternativos o materias primas alternativas requieren algunos controles específicos para evitar efectos negativos en la reactividad del clinker. Nuestras soluciones de rayos X le permiten disfrutar de las ventajas de las soluciones alternativas para la producción de clinker sin preocuparse por el impacto en la calidad.

El cemento se produce moliendo clinker con diferentes ingredientes activos (SCM) en un polvo fino para lograr las propiedades deseadas del cemento. Las adiciones más comunes son yeso y materiales mixtos como cenizas volantes, escoria de alto horno, relleno de piedra caliza, pozzolanos naturales y arcillas calcinadas. Están molidas a la finura requerida y a las proporciones correctas a las fases de cemento cristalino apuntadas. 

Para reducir el consumo de energía, se debe minimizar el rectificado excesivo. La granularidad del cemento acabado afecta su velocidad de reacción de hidratación, así como la cantidad de agua, retardante y dispersante necesario, y es un factor clave para determinar la fuerza del cemento. Nuestras soluciones de dimensionamiento de partículas pueden ayudar a lograr una granularidad óptima del cemento. Gracias a su rápido análisis en tiempo real, incluido el entorno de procesos exigentes, permiten a los productores reaccionar rápidamente ante cualquier anomalía y supervisar objetivos ambiciosos y precisos. De esta manera, ayudan a permitir ahorros de energía significativos y fortalezas óptimas de cemento a corto y largo plazo. Además, se pueden instalar rápida y fácilmente para minimizar las interrupciones.

La monitorización del contenido de sulfato y del tipo de composición mineralógica (relacionada con la deshidratación durante el rectificado) es crucial para lograr las propiedades correctas de cemento fresco y endurecido. En cuanto al cemento mezclado, se requiere un control estrecho de la composición (incluidos los materiales amorfos) para cumplir con las especificaciones de los clientes y los objetivos de emisiones DE CO₂ . Nuestros instrumentos de fluorescencia de rayos X y difracción de rayos X son de gran ayuda para esto.

El hormigón se compone de tres componentes básicos: Agua, agregado (roca, arena o grava) y cemento. El cemento, generalmente en forma de polvo, actúa como agente de unión cuando se mezcla con agua y agregados. Esta combinación, o mezcla de concreto, será vertida y se endurecerá en el material duradero con el que todos estamos familiarizados.

El reciclaje de hormigón se está convirtiendo en una forma cada vez más popular de utilizar el agregado dejado atrás cuando se demolen estructuras o carreteras. En el pasado, estos escombros se eliminaban en los vertederos, pero con más atención a las preocupaciones medioambientales, el reciclaje del hormigón permite reutilizar los escombros, al tiempo que mantiene bajos los costes de construcción.

En ambos casos, la atención principal es que el hormigón cumple con la capacidad de trabajo prometida, las cualidades una vez endurecidas (resistencia a la congelación, estanqueidad al agua, resistencia al desgaste, resistencia) y el precio de uso (cantidad de agua).

La composición y el tamaño de los materiales son de gran importancia. Nuestros instrumentos basados en rayos X o láser proporcionan la información necesaria para una comprobación de alta calidad de tales características.