Ingeniería Civil
INFORME DE LABORATORIO Nº01 I. II.
TÍTULO “Preparación de un aglomerante” OBJETIVOS: Preparar un tipo de aglomerante Entender las etapas de un proceso de calcinación para un tipo de aglomerante • •
III.
FUNDAMENTO TEÓRICO MATERIALES AGLOMERANTES Se llama llamann mate materia riale less aglo aglome meran rante tess a aque aquell llos os materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos sí, protegerlos, endurecerse y alcanar resistencias mecánicas considerables! considerables!
entre
Esto Estoss mate materia riale less son son de vita vitall impo importa rtanc ncia ia en la construcción, para formar parte de casi todos los elementos de la misma! "os materiales aglomerantes se clasifican en# $ %ateriales aglomerantes p&treos, como pueden ser yeso, cal, magnesia, etc! $ %ateriales aglomerantes hidráulicos como pueden ser el cemento, cal hidráulica, hormigón, baldosa hidráulica, hidráulica, etc! $ %ateriales aglomerantes hidrocarbonados como pueden ser alquitrán, bet'n, etc!
PROCESO A SEGUIR PARA OBTENER UN TIPO DE CONGLOMERANTE: 1-Obte!"# $e %&te'"&( )'"%&(: "a piedra calia es la materia prima principal, y es e(traída de canteras mediante e(plosiones controladas! "uego de la e(tracción, es triturada y transportada a la fábrica de cemento para su almacenamiento o preparación! "os materiales correctores, como arcillas, bau(itas, mineral de hierro, laminillo de hierro, son com'nmente necesarios para adecuar la química de la mecla cruda a los requerimientos del proceso y a las especificaciones especificaciones del del producto, y generalmente generalmente se utilian en una proporción ba)a con con relación a las calias!
*-P'e)&'&!"# *-P'e)&'&!"# $e +,( %&te'"&+e( !'$,(: 1
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"as mater materias ias prima primass son secad secadas as y molida molidass con)u con)unta ntamen mente te en una propor proporció ciónn estric estrictam tament entee controlada para producir la harina de alimentación al horno, con la composición química y las propiedades físicas físicas requeridas! "uego de producida, la harina es almacenada y homogeneiada en silos, para me)orar y preservar la calidad lograda!
1.-P'e)&'&!"# 1.-P'e)&'&!"# $e +,( !,%b(t"b+e(: *e acuerdo al tipo de combustible utiliado, varían los mecanismos de preparación, que incluyen molienda, secado y homogeneiación, almacenamiento en silos +combustibles sólidos o en tanques +combustibles líquidos y los correspondientes mecanismos de transporte y alimentación a los hornos! /-P',$!!"# /-P',$!!"# $e !+"e': "a harina cruda debidamente preparada es introducida al horno donde es transformada en clin-er, en un proceso que consta de varias etapas! . medida que aumenta la temperatura en el sistema, el material es secado y precalentado! .l llegar a temperaturas cercanas a los /00 12, se produce la calcinación de la mecla cruda, con el desprendimiento de 23 4 y formación de 2a3, a partir del 2a235 de la calia! Posteriormente, a temperaturas entre 6700 y 6800 12 se produce la sinteriación o 2lin-eriación que implica la reacción de formación de los minerales de clin-er, a partir del 9(ido de calcio y ó(idos de silicio, aluminio y hierro! Estos nuevos minerales, tambi&n llamados fases del clin-er, son los responsables de las propiedades hidráulicas del cemento! +.lita# 25S silicato tricáclcico, :elita# 24S silicato dicálcico, .luminato# 25. aluminato tricálcicoy ;errito# 27.; ferroaluminato de calcio! El clin-er obtenido es enfriado con aire a temperaturas entre 600 y 400 12, transportado y almacenado en depósitos adecuados! -M,+"e$& $e Ce%et,: El cemento es producido a partir de la molienda con)unta de clin-er con un porcenta)e de yeso, de origen natural o artificial, que se a
COMPONENTES FUNDAMENTALES DE LA ME4CLA CRUDA: 6 3(ido de calcio# 2a3, cal, calcio! Se representa con “2”! 4 3(ido de silicio# Si3 4, sílice! Se representa con “S”! 5 3(ido de aluminio# .l435, al'mina! Se representa con “.”! 2
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7 3(ido de hierro# ;e 435! !Se representa con “;”!
CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPONENTES FUNDAMENTALES: 15 C&+ 6 C&+!", - O7"$, $e !&+!", - C: "a cal fue el aglomerante clásico de la antig=edad! Es probable que su descubrimiento haya sido a partir de la observación de los siguientes hechos# Piedra calia > calor cal viva 2al viva > agua cal apagada endurecimiento El mortero de cal es un material de resistencia relativamente ba)a, pero de gran elasticidad!
*5 O7"$, $e S"+"!", - S8+"!e - S El ó(ido de silicio es el mineral más abundante de la cortea terrestre, estando presente en la mayoría de las rocas ba)o diferentes formas cristalinas! 2uando se presenta como cuarcita, arena de cuaro, arenisca, se encuentra ba)o una forma no reactiva# es completamente insoluble en agua, y resistente al ataque de los ácidos +e(cepto el ácido fluorhídrico! En algunos casos, en que naturalmente se presenta finamente dividida, como en la calcedonia, en el ópalo y en la tierra de diatomáceas, presenta una reactividad importante! ;inalmente, algunas tierras de origen volcánico +puolanas presentan sílice naturalmente reactiva! Sin embargo, tambi&n es posible transformarla en reactiva artificialmente, mediante el sometimiento a altas temperaturas! 5 A+9%"& - O7"$, $e &+%"", 6 A "a al'mina está presente en la mayoría de las arcillas, meclada con otros componentes, fundamentalmente sílice y ó(ido f&rrico! El material natural más rico en al'mina es la bau(ita, compuesta mayoritariamente por ó(ido de aluminio hidratado! /5 O7"$, ;''"!, 6 F El ó(ido f&rrico es el integrante más importante de los minerales f&rricos! ?ambi&n las arcillas contienen cantidades más o menos elevadas de este ó(ido, por lo que se presenta como un compuesto siempre presente en los cementos hidráulicos +e(cepto en el caso del cemento blanco que debe estar prácticamente e(ento del mismo!
*.-P',!e$e!"& El calcio y la sílice son aportados fundamentalmente por la mecla de calias, que integran la mecla cruda en un porcenta)e superior al /0@! "as calias están fundamentalmente compuestas por carbonato de calcio y ó(ido de silicio, teniendo niveles muy ba)os de carbonato de magnesio, al'mina y ó(ido de hierro! "a denominada calia alta es rica en carbonato de calcio, presentando niveles de sílice relativamente ba)os! . medida que disminuye el contenido de calcio, y aumenta el contenido de 3
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sílice, la calia pasa a ser tipificada como intermedia y finalmente como ba)a! "a al'mina y el ó(ido f&rrico son aportados por los materiales fundentes, como arcillas, bau(ita, laminillo de hierro y mineral de hierro! En el momento actual, la al'mina es aportada por la arcilla %eten, y el hierro por el mineral de hierro de ;lorida!
Re(%"e$,: %ecla de calias# fuente principal de calcio y sílice %ecla fundente +arcilla %eten > mineral de hierro# ;uente principal de al'mina y hierro! -De(!'")!"# $e+ )',!e(, . medida que el material avana en el sistema del horno, a contracorriente de una mecla de gases calientes, va aumentando su temperatura, teniendo el proceso de transformación global varias etapas! .1- A <00 ºC: . temperaturas del orden de los A00 grados, se libera el agua presente en la estructura cristalina de las calias y arcillas! 2omiena la descomposición del carbonato de calcio en ó(ido de calcio +2al libre y anhídrido carbónico +calcinación! .*- Et'e <00 2 =00 ºC: 2ontin'a el proceso de calcinación, aumentando la presencia de cal libre! %ientras esto ocurre, la temperatura se mantiene alrededor de los B80 grados! 2omiena la formación de aluminatos y ferritos! .-Et'e =00 2 1*00 ºC: Entre /00 y 6680 12, la sílice reactiva comiena a combinarse con la cal libre para comenar las etapas de formación de 24S! Entre 6680 y 6400 12 se ha completado la calcinación! 2uando esto ocurre la temperatura se incrementa rápidamente! Se forman peque
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"a cantidad de cristales de belita disminuyen, aumentando su tama
.>-E'"&%"et,: *urante el enfriamiento, cristalian el aluminato tricálcio y el ferroaluminatotetracálcico! COMPONENTES ? CONSTITU?ENTES PRINCIPALES DEL CLIN@ER C,%),ete(: OIDOS5 3(ido de calcio 2 3(ido de silicio S 3(ido de aluminio . 3(ido f&rrico ; C,(t"t2ete(: FASES O MINERALES5 Silicato tricálcico .lita 25S Silicato dicálcico :elita 24S .luminato tricálcico 25. ;erroaluminato tetracálcico 27.; /- C+!+, $e %#$+,( 2 !,%),("!"# ),te!"&+ /.1 6 S&t'&!"# $e !&+ -- SDC Cabitualmente se utilia el valor de S*2 como parámetro de control de la calidad del clin-er y de la composición de la mecla cruda o harina de alimentación! Permite una evaluación de la composición química del material, ya que toma en cuenta la relación entre los componentes en la mecla utiliada con respecto a la mecla teórica ideal! "a saturación de la cal en el clin-er ocurre cuando toda la sílice se encuentra combinada como 2 5S, se han combinado todo el ó(ido f&rrico y la al'mina como 2 7.; y el e(ceso de al'mina se ha combinado como 2 5.! En la realidad, de acuerdo a las condiciones de reacción, parte de la sílice está combinada como 2 4S! 2omo ya se indicó, las reacciones de clin-eriación son las siguientes# 42 > S 24S# :E"D?. +SD"D2.?3 *D2."2D23 24S > 2 25S# ."D?. +SD"D2.?3 ?D2."2D23 72 > ; > . 27.;# ;E3."F%DG.?3?E?.2."2D23 52 > . 25.# ."F%DG.?3 ?D2."2D23
*e acuerdo a la composición de cada uno de estos constituyentes o fases del clin-er, es posible calcular el contenido de 2 teórico necesario para lograr la saturación total# 2má(imo H 4!B ( S > 6!6B ( . > 0!I8 ( ; Entonces# 5
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2má(imo $$$$$$$$$$$ 600 @ de saturación de calcio 2real $$$$$$$$$$$$$$$$$ J C real .100
JH
C máximo C x 100
S*2 H ( 2.8 xS + 1.18 xA + 0.65 xF ) Fna S*2 alta, por un lado, implica el contar con una buena relación entre los componentes de la mecla cruda que va a permitir la obtención de un clin-er de elevado contenido de 2 5S, y por lo tanto un cemento de altas resistencias! Por otro lado, puede implicar un alto consumo de combustible para lograr la clin-eriación, y riesgos de obtener un e(ceso de cal libre relativamente elevado! Por ello, el ob)etivo de S*2 de clin-er en la producción, se fi)a de manera de obtener cemento de calidad acorde los requerimientos, )unto con una operación adecuada del sistema del horno!
/.* 6 M#$+, $e (8+"!e MS5 "a mecla cruda requiere de la adición de materiales correctores o fundentes, que permiten que la reacción de clin-eriación ocurra a temperaturas menores! Estos materiales, como las arcillas, bau(ita, mineral de hierro y laminillo de hierro, aportan al'mina y ó(ido de hierro! El módulo de sílice viene dado por el siguiente cociente# %S H S K +. > ; Fn módulo de sílice alto implica peores condiciones para la cocción o clin-eriación, debido a una escasa fase líquida y ba)a tendencia a la formación de costra! Fn módulo de sílice ba)o me)ora las condiciones de cocción, ya que aumenta la fase líquida y la tendencia a la formación de costra! Lalores habituales# 6!I $ 5!4 Lalor ideal# 4!I
/. 6 M#$+, $e &+9%"& MAF5 El módulo de al'mina representa la relación entre los dos fundentes# %.; H . K ; "a relación entre la al'mina y el ó(ido de hierro influye significativamente en las características de la fase líquida del clin-er! +2omposición, cantidad, viscosidad! Lalores habituales# 0!A $ 4!8 Lalor ideal# 6!I
/./ 6 C,%),("!"# ),te!"&+ 6 F#'%+&( $e B,e . partir de la composición química de un clin-er, es posible estimar su composición mineralógica, o sea su contenido de alita, belita, aluminato tricálcico y ferroaluminatotetracálcico! 6
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25S H 7!0A6 ( 2 $ A!I ( S $ I!A6B ( . $ 6!75 ( ; $ 4!B84 ( S3 5 24S H 4!BIA ( S $ 0!A87 ( 2 5S 25. H 4!I8 ( . $ 6!I/4 ( ; 27.; H 5!07 ( ;
?ESO De""!"#: Es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del al)e o piedra póme! Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristalia entre 7001 y 8001 2, con posterioridad el producto obtenido se enfría y se reduce a polvo en molinos de bolas! Este polvo amasado con agua fragua y endurece con e(traordinaria rapide +mortero de yeso! P',!e(, $e ,bte!"# $e+ 2e(,: "a fabricación del yeso consta de cuatro fases importantes# 1ºE7t'&!!", , &''&e $e )"e$'&. Se e(trae fácilmente ayuda de barrenos de pólvora de mina! Seg'n la situación del filón, la cantera puede ser a cielo abierto galerías!
con la o en
*ºF'&%et&!", 2 t'"t'&!"# $e +& )"e$'& $e 2e(,. Para esto, se emplean molinos de martillos! Se introducen en ellos la roca fragmentada y es triturada al golpeo de los martillos! Se emplean tambi&n las machacadoras de mandíbula, que consisten en una gruesa placa de acero fi)a y otra móvil, accionada por una biela$manivela! "a apertura de estas mandíbulas es graduable, con lo que se consigue una granulometría diferente de la roca triturada! ºDe(3"$'&t&!", 2 !,!!"# $e +& )"e$'&. Primitivamente se realiaba formando montones de piedras de yeso, en capas alternas de combustible y piedra, o, tambi&n, colocándola en unos huecos en las laderas de los montes, y empleando, con material de combustible, madera de los bosques pró(imos! El yeso así obtenido contiene las cenias del combustible y muchas impureas, por lo que se llama yeso negroM se emplea para construcciones no vistas! P',)"e$&$e( 2 Bee"!",( $e+ 2e(,: •
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Por sus e(celentes cualidades higrom&tricas el yeso es el más efica y natural regulador de la humedad ambiental en los interiores de las edificaciones! .bsorbe la humedad e(cesiva y la libera cuando hay sequedad! "a utiliación de yeso en los revestimientos interiores de las edificaciones puede aumentar en un 58@ la capacidad de aislamiento t&rmico frente a construcciones no revestidas! 7
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*ebido a su elasticidad y estructura finamente porosa, el yeso ofrece una e(celente capacidad de insonoriación! *isminuye ecos y reverberaciones, me)orando las condiciones ac'sticas de las edificaciones! El yeso es completamente incombustible y resistente al fuego! .l e(ponerse al calor se produce una gradual liberación del agua de cristaliación en forma de vapor que retrasa la elevación de temperatura absorbiendo el calor, sin emanar gases tó(icos que son la principal causa de accidentes fatales en la mayoría de incendios! El yeso, debido a su e(celente plasticidad y moldeo, posee infinidad de posibilidades en decoración! Es compatible con casi todos los elementos de decoración# papel, tapi, madera, pintura, te(turiados, etc! "a blancura natural del yeso conforma el soporte más adecuado para aplicar cualquier tipo de acabado posterior, tanto en blanco como en otros colores! El yeso en estado plástico es muy mane)able, modelable y liviano y se adhiere fácilmente a las superficies! El yeso, una ve formada la red cristalina en el fraguado, es estable en el tiempo e inalterable ante las variaciones ambientales! %aterial aglomerante hidráulico!
CEMENTO De""!"# $e+ !e%et,: Es el material aglomerante más importante de los empleados en la construcción! Se presenta en estado de polvo, obtenido por cocción a 68801 2 una mecla de piedra calia y arcilla, con un porcenta)e superior al 44@ en contenido de arcilla! Estas piedras, antes de ser trituradas y molidas, se calcinan en hornos especiales, hasta un principio de fusión o vitrificación!
P',!e(, $e ,bte!"# $e+ !e%et,: "a piedra calia en una proporción del A8@ en peso, triturada y desecada, )unto a la arcilla en una proporción del 48@ se muele y meclan homog&neamente en molinos giratorios de bolas! El polvo así obtenido es almacenado en silos a la espera de ser introducidos en un horno cilíndrico con el e)e ligeramente inclinado, calentado a 6I001 2 por ignición de carbón pulveriado, donde la mecla calia arcilla, sufre sucesivamente un proceso de deshidratación, otro de calcinación y por 'ltimo el de vitrificación! El producto vitrificado es conducido, a la salida del horno a un molino$refrigerador en el que se obtiene un producto sólido y p&treo conocido con el nombre de 2lin-er, que )unto a una peque
PIEDRA CALI4A 8
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"a piedra calia es una forma natural de la calcita o carbonato de calcio! El carbonato de calcio tiene muchas aplicaciones, incluyendo la edulcoración de la de )ardín +aumentando su pC, en la fabricación del concreto y la tia escolar! "os acantilados de *over una gran fuente de piedra calia! 3tro despliegue importante de piedra calia son las catacumbas! Es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio +2a235, generalmente calcita! ?ambi&n puede contener peque
tierra son
de
Es una roca importante como reservorio de petróleo, dada su gran porosidad! ?iene una gran resistencia a la meteoriaciónM esto ha permitido que muchas esculturas y edificios de la antig=edad tallados en calia hayan llegado hasta la actualidad! Sin embargo, la acción del agua de lluvia y de los ríos +especialmente cuando se encuentra acidulada por el ácido carbónico provoca su disolución, creando un tipo de meteoriación característica denominada -árstica! Go obstante es utiliada en la construcción de enrocamiento para obras marítimas y portuarias como rompeolas, espigones, escolleras entre otras estructuras de estabiliación y protección! "a roca calia es un componente importante del cemento gris usado en las construcciones modernas y tambi&n puede ser usada como componente principal, )unto con áridos, para fabricar el antiguo mortero de cal, pasta grasa para creación de estucos o lechadas para Nen)albegarO +pintar superficies, así como otros muchos usos por e)emplo en industria farmac&utica o peletera! Se encuentra dentro de la clasificación de recursos naturales entre los recursos no renovables +minerales y dentro de esta clasificación, en los no metálicos, como el salitre, el al)e y el aufre!
P',)"e$&$e( 8("!&(: "a piedra calia es sedimentariaM lo que significa que fue depositada por masas de agua "a piedra calia com'n no es en realidad carbonato de calcio puro, pues contiene sílice y peque
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P',)"e$&$e( 8%"!&(: "a calia reacciona con una gran cantidad de ácidos diferentes para producir sales bivalentes de calcio, como el cloruro de calcio! Si se calienta demasiado, la calia libera dió(ido de carbono a la atmósfera, de)ando ó(ido de calcio +cal en su lugar! "a cal en reacción con el agua se transforma en hidró(ido de calcio o cal viva! "a cal viva ante una e(posición prolongada al aire absorbe nuevamente dió(ido de carbono, regenerando la calia!
A)+"!&!",e( *ado que la materia prima es tan barata y segura, el carbonato de calcio de la calia es utiliado para producir las baratas tabletas de antiácidos de venta libre! .demás, la calia se utilia para proveer material para la pintura comercial! Es un ingrediente de algunas pastas dentales! El carbonato de calcio es agregado al almacenamiento de alimentos como una fuente de calcio para los huesos sanos y para colaborar en la formación de la cáscara del huevo! El carbonato de calcio es utiliado como un agente suave y de depuración en las superficies que se da
CAL. Es un producto resultante de la descomposición de las rocas calias por la acción del calor! Estas rocas calentadas a más de /001 2 producen o se obtienen el ó(ido de calcio, conocido con el nombre de cal viva, producto sólido de color blanco y peso específico de g! K *m! Esta cal viva puesta en contacto con el se hidrata +apagado de la cal con desprendimiento de calor, obteni&ndose una pasta blanda que amasada agua y arena se confecciona el mortero de cal o estupo, muy empleado en enfoscado de e(teriores!
5!7 agua con
Esta pasta limada se emplea tambi&n en imprimación o pintado de paredes y techos de edificios y cubiertas!
ARCILLA. "a .rcilla es un tipo de oca Gatural Sedimentaria! Proviene de la descomposición de las ocas ;eldespato, siendo un silicato alumínico hidratado! Puede ser un elemento suelto o puede estar formando una masa en estado sólido, puede ser coherente o incoherente! Es un material terroso de grano generalmente fino y capa de convertirse en una masa plástica al meclarse con cierta cantidad de agua! 10
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2onserva su forma inicial despu&s del secado, adquiriendo a la ve la suficiente durea par ser mane)ada! "a .rcilla no se transforma en cerámica hasta que toda el agua que contiene de manera natural y química se elimina por el calorM cuando esto sucede al cocerlo en el horno, el producto que resulta posee una durea y un estado inalterable a veces incluso mayor que el de algunas clases de piedra! Presenta diversas coloraciones seg'n las impureas que contiene, desde el ro)o anaran)ado hasta el blanco cuando es pura! ;ísicamente se considera un coloide, de partículas e(tremadamente peque
la y más arte la en la
C&'&!te'8(t"!&( $e +& &'!"++&:
%aterial de estructura laminar! Sumamente hidroscópico! Su masa se e(pande con el agua! 2on la humedad se reblandece y se vuelve plástica! .l secarse su masa se contrae en un 60@ Teneralmente se le encuentra meclada con materia orgánica! .dquiere gran durea al ser sometida a temperaturas mayores a I002!
C+&(""!&!"#: •
Seg'n su uso práctico se clasifican en# ?ierras .rcillosasM se vuelven vidriosas incluso a /002, contiene elevados porcenta)es de partículas silicuas o calias! .rcillas comunesM son fusibles y se usan a temperatura comprendidas entre /00 y 60802! 2ontienes grandes cantidades de 2arbonato 2álcico y 9(idos de Cierro! 11
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.rcillas para losa# se usan hasta temperaturas de 64802, casi no contiene impureas y contiene más de 48@ de caolinita! .rcillas para gres# funde a temperaturas elevadas, pero sintetian y compactan a temperaturas inferiores, originando productos de nula porosidad y vitrificados! .rcillas para porcelana# tienen un punto de vitrificación muy elevado por lo que se a
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Seg'n su fusibilidad y color de arcilla se clasifican en# 2aolines# su componente principal es la caolinita, puede usarse a temperaturas superiores a 65002! .rcillas refractarias# son arcillas que pueden usarse hasta los 68002! Su composición y color son variables aunque el contenido en Sílice es elevado! .rcillas gresificables# son arcillas bastante refractarias! Pueden usarse a temperaturas elevadas! Son mas plásticas que las refractarias, dando lugar a los productos de nula porosidad! .rcillas blancas grasas# Se usan a temperaturas inferiores a los 64802 y poseen elevada plasticidad y gran encogido durante el secado! ?oman color blanco o marfil despu&s de la cocción! .rcillas ro)as fusibles# son arcillas de alta fusibilidad! Son plásticas! Su composición es muy variable, pero siempre con alto contenido de hierro! Seg'n su origen geológico# .rcillas primarias# son aquellas que se encuentran en el mismo lugar de su formación! Por lo general solo podemos considerar, arcillas primarias, a los caolines! .rcillas secundarias o sedimentarias# son aquellas que no se encuentran en el lugar de formación por haber sido arrastradas y posteriormente sedimentadas! Estas .rcillas por lo general, están impurificadas con materiales muy diversos, lo que produce la gran diversidad de .rcillas que puedan encontrarse! Seg'n su traba)abilidad# .rcillas grasas# Son arcillas impuras de colores entre caf&, grises, ro)ios o amarillentos, se encuentran formando capas y se las conoce como ceraturo o tierra arcillosa %agras# Son arcillas muy puras y duras lo que les hace difíciles de traba)ar y dar forma! Se las conoce como 2aolín, material de color blanco y al que se le ve como una sola masa y sirve para traba)os eminentemente de cerámica! Seg'n las características de las .rcillas 2rudas# .rcillas bituminosas# son de color negro, gris o aulado debido al alto contenido de substancias orgánicas! 2aolines# son de coloro blanco, amarillento o ligeramente aulado! Se adhieren mucho a la lengua y con agua forman una masa moldeable pero que no se adhiere a los ob)etos en contacto con ella!
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.rcillas em&cticas# Son aquellas que se diferencian de los caolines en que con agua forman una masa no moldeable y absorben con gran avide las grasas y aceites! .rcillas plásticas# sonde color amarillento o pardo! ?ienen tacto graso y se pulimentan con la u
USOS DE LA ARCILLA: Para cualquier uso de la arcilla primero se le debe dar un tratamiento determinado dependiendo del uso que se le quiera dar! Por e)emplo en la cerámica se le combina o mecla distintos tipos de arcillas, fundentes, y otros elementos dependiendo directamente en el uso al que se vaya a destinar la que se vaya a destinar la mecla! Es utiliada en la producción de aislantes el&ctricos puesto que no transmiten la electricidad +para esto se utilian arcillas que no contengan ó(idos de hierro! *entro del campo de la construcción, la arcilla no es utiliada directamente sino más bien se la usa en la fabricación de baldosas, ladrillos, sanitarios, te)as, y en la mecla de las pinturas, etc! "a arcilla tambi&n es utiliada dentro del campo de la odontología para la fabricación de r&plicas de dientes y elaboración de dentífrico bucal aunque en muy reducidas proporciones! "a arcilla es uno de los principales componentes de los adobes +tierra arcillosa! Es muy utiliada en la fabricación de elementos decorativos, para fabricar va)illas, elementos aislantes de temperatura y en una gran variedad de elementos de alfarería!
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El #7"$, $e ("+"!", IV5 o $"#7"$, $e ("+"!", +S"O* es un compuesto de silicio y o(ígeno, llamado com'nmente (8+"!e! Es uno de los componentes de la arena! Fna de las formas en que aparece naturalmente el cuaro!
es
Este compuesto ordenado espacialmente en una red tridimensional +cristaliado forma el cuaro y todas sus variedades! Si se encuentra en estado amorfo constituye el ópalo, que suele incluir un porcenta)e elevado de agua, y el síle(!
CRISOL Es una cavidad en los hornos que recibe el metal fundido! El crisol es un aparato que normalmente está hecho de grafito con cierto contenido de arcilla y que puede soportar elementos a altas temperaturas, ya sea el oro derretido o cualquier otro metal, normalmente a más de 800 2! .lgunos crisoles aguantan temperaturas que superan los 6800 2! ?ambi&n se le denomina así a un recipiente laboratorio resistente al fuego y utiliado para fundir sustancias!
C&'&!te'8(t"!&( ?emperatura en el quemado principal ?iempo de residencia en el quemador principal ?iempo de residencia en el pre calcinador
de
te%)e'&t'& 2 t"e%), U67802 material U6B002 temperatura de la llama U64$68 segundos y U6B002 U4$Isegundos y B002
PROCESO DE COMBUSTION E(ceso de o(ígeno durante y despu&s de la combustión *estrucción completa de los compuestos orgánicos *emocratiación total de gases ácidos +ó(idos de aufre y cloruro de hidrógeno por la cal activa en la carga material del horno, la cual está en e(ceso sobre las condiciones estequiometrias! 14
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"as traas de metales pesados se integran en estructura del 2lin-er, enlaces químicos muy estables+formación de sindicatos metálicos Go se producen subproductos por residuos como cenias o líquidos de depuración de gases ecuperación total de la energía y del contenido mineral de la residuos+ahorro de materia prima y de combustible tradicional Para calcinar los materiales se usan hornos rotatorios! Estos son tubos de acero montados sobre polines, revestidos interiormente por ladrillos refractarios, con una inclinación de 5 a 8@, accionados por motores que les permiten girar a una velocidad circunferencial del orden de 60 mKmin! Su diámetro +4 a I metros y longitud +80 a 400 metros dependen de la capacidad de producción! 2omo combustible, se puede usar petróleo, carbón pulveriado o gas, que se inyecta con aire en la ona más ba)a, donde se produce la combustión!
"os gases calientes atraviesan todo el horno y son enviados hacia la chimenea, pasando antes por equipos recuperadores de calor y de polvo! El material crudo se alimenta por la parte superior y, gracias al movimiento e inclinación del horno, se va desplaando lentamente, encontrándose cada ve con onas de mayor temperatura hasta llegar a la ona de la llama, donde se produce la clin-eriación!
Para disminuir la longitud de los hornos y aprovechar el calor de los gases, los hornos modernos están provistos de torres de ciclones, por donde desciende el crudo y ascienden los gases calientes, permitiendo un contacto muy directo entre los gases y el crudo! Seg'n la temperatura que alcana el crudo antes de entrar al horno, las torres se denominan precalentadores +el crudo alcana temperaturas de hasta A00 12 o precalcinadores +la temperatura del crudo puede llegar a más de 6!000 12! 2lin-eriación o combinación de los diferentes ó(idos para formar silicatos, aluminatos y ferroaluminatos de calcio!
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.l salir del horno, el clín-er se debe enfriar rápidamente para evitar la descomposición del silicato tricálcico, en silicato bicálcico y cal libre El enfriamiento se hace con aire que pasa a trav&s de sistemas de parrilla móvil, o bien, a trav&s de tubos planetarios que giran solidarios al horno! *e estos sistemas, el clín-er sale con una temperatura inferior a 680 12! El carbón como combustible además de producir altas temperaturas, promedio de sus productos de combustión, influye en la calidad del 2lin-er! "as cenias del carbón, su composición y finura afectan la quemabilidad de la harina! 2on composición química# Si34 H 58$I0@ .l435 H 68$58@!
C,%b(t"b+e( &+te'&t",( "os residuos pueden ser una alternativa muy atractiva a los combustibles fósiles! Cablando en t&rminos generales, los combustibles alternativos se derivan de los residuos o de productos secundarios de la agricultura +biomasa y de la industria# 2ascarillas de arro 2áscaras de nueces de palma "lantas de vehículos esiduos plásticos, etc! ?odos estos productos pueden reciclarse como combustibles alternativos y valoriarse con total seguridad en los hornos de cemento, liberando a la comunidad de la necesidad de procesarlos y ayudando a limitar las emisiones de 23 4! .demás, las temperaturas e(tremadamente altas que se alcanan en los hornos de cemento permiten la total eliminación de estos desechos sin generar residuo adicional alguno!
BENEFICIOS E"t& e+ $e)#("t, $e 'e("$,( e e'te$e', y sus consecuencias adversas asociadas, ya los residuos depositados en vertedero emiten metano al fermentar, un gas de efecto invernadero que contamina 40 veces más que el 23 4! ;acilita a la sociedad una herramienta complementaria para la gestión de sus residuos, y reduce las inversiones necesarias al aprovechar instalaciones ya e(istentes, como son las fábricas de cemento! Re!)e'& +& ee'8& que contienen los residuos que ya no se pueden reutiliar ni reciclar y que irían a parar a un vertedero! Re$!e +&( e%"(",e( $e &(e( $e ee!t, "e'&$e', al sustituir combustibles fósiles por materiales que hubieran sido incinerados o abandonados en vertederos! Por otra parte, algunos residuos pueden utiliarse para sustituir la piedra calia necesaria para la fabricación del cemento y así se evita el 23 4 que se produce en el proceso de descarbonatación de la calia! D"(%"2e e+ (, $e %&te'"&( )'"%&( porque se sustituyen parte de las materias primas que se necesitan para fabricar cemento por residuos que tienen características similares en su 16
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composición! En 4066 se evitó la e(plotación de recursos naturales equivalentes a más de 5 a
IV.
MATERIALESH INSTRUMENTOS ? EUIPOS MATERIALES: •
800g de 2alia +2a3
•
500g de arcilla +.l 435
•
500g de sílice +Si3 4
•
600g de ó(ido de ;ierro +;e 435
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1 •
600g de yeso +2aS3 7
2
C43
INSTRUMENTOS: •
4 2risoles refractarios
•
6 soporte para el crisol
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•
6 pedao de mayólica de 50 ( 50 cm
•
Tuantes largos para soldar
•
6 clavo de 60cm
•
4 vasos descartables
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EUIPO: •
4 compresoras
•
4 balones de gas
•
?ermocupla tipo
•
Pirómetro
•
:alana
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V.
PROCEDIMIENTO 6! .rmar el equipo para la combustión seg'n la siguiente figura#
4! 2alentar el crisol solo
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5! Pesar los ingredientes con la siguiente receta# 2aoVVV!II@ .l435VV!!!A@ Si34VV!!!45@ ;e435VVV7@ "as materias primas deben estar secas y molidas en la proporción anterior e(t'"!t&%ete !,t',+&$& para producir la harina de alimentación al horno!
7! %eclar los ingredientes antes de vaciarlos en el crisol
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8! 2alentar la mecla en el crisol hasta llegar a una temperatura de /0012 por 6 hora! "a harina cruda debidamente preparada se transforma en 2lin-er!
I! *epositar el 2lin-er formado en una cerámica
A! .gregarle inmediatamente yeso a la mecla del 2lin-er seg'n WesoVVV!A@
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VI.
VII.
DATOS EPERIMENTALES M&te'"& P'"%&
P',),'!"#
G'&%,(
2ao
II@
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.l435
A@
A
Si34
45@
45
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Weso
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A
CONCLUSIONES 6! El yeso se a
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I! . temperaturas entre 6700 y 6800 12 se produce la sinteriación o clin-eriación que implica la reacción de formación de los minerales de clin-er, a partir del ó(ido de calcio y ó(idos de silicio, aluminio y hierro! A! .lita# 25S silicato tricáclcico, :elita# 2 4S silicato dicálcico, .luminato# 2 5. aluminato tricálcicoy ;errito# 27.; ferroaluminato de calcio! Estos nuevos minerales, tambi&n llamados fases del clin-er, son los responsables de las propiedades hidráulicas del cemento! B! "a cal es el aglomerante por e(celencia a partir de la observación de los siguientes hechos# Piedra calia > calor cal viva 2al viva > agua cal apagada endurecimiento /! El mortero de cal es un material de resistencia relativamente ba)a, pero de gran elasticidad! 60! . A00 12 se libera el agua presente en la estructura cristalina de las calias y arcillas! 2omiena la descomposición del carbonato de calcio en ó(ido de calcio +2al libre y anhídrido carbónico +calcinación! 66! Entre A00 y /00 12 comiena la formación de aluminatos y ferritos! 64! Entre /00 y 6680 12 la sílice reactiva comiena a combinarse con la cal libre para comenar las etapas de formación de 2 4S! 65! Entre 6680 y 6400 12 se ha completado la calcinación! 2uando esto ocurre la temperatura se incrementa rápidamente! Se forman peque
VIII.
BIBLIOGRAFÍA •
•
Dng! *F*. Xalter, “2emento, %anual ?ecnológico” http://www.monograa!."om/tra#a$o!94/"ara"teri!ti"a!%hi!toria%&el% "emento/"ara"teri!ti"a!%hi!toria%&el%"emento.!html
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