AGLOMERANTE: ESCORIA DE ALTO HORNO
OBJETIVO: Conocer la escoria de alto horno sus aplicaciones, sus ventajas y desvenajas en en su funcion de Aglomerante. 1. DEFINICIONES: 1.1 ALTO HORNO.El alto horno es la instalación industrial donde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza. Una vez obtenido el arrabio líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.
Fig. 01: Alto horno
1.2 ESCORIA: Las escorias son un subproducto de la fundición de la mena para purificar los metales. Se pueden considerar como una mezcla de óxidos metálicos; sin embargo, pueden contener sulfuros de metal y átomos de metal en forma de elemento. Aunque la escoria suele utilizarse como un mecanismo de eliminación de residuos en la fundición del metal, también pueden servir para otros propósitos, como ayudar en el control de la temperatura durante la fundición y minimizar la reoxidación del metal líquido final antes de pasar al molde. Los procesos de fundición ferrosos y no ferrosos producen distintas escorias. Por ejemplo, la fundición del cobre y el plomo, no ferrosa, está diseñada para eliminar el hierro y la sílice que suelen darse en estos minerales, y se separa en forma de escoria basada en silicato de hierro. Por otro lado, la escoria de las acerías, en las que se produce una fundición ferrosa, se diseña para minimizar la pérdida de hierro y por tanto contiene principalmente calcio, magnesio y aluminio.
Fig. 03: Escoria Granulada
Fig. 04: Escoria Cristalizada
1.3 ESCORIA DE ALTO HORNO DE FUNDICION DE ACERO: A menudo se utiliza escoria granular de alto horno en combinación con el mortero de cemento pórtland como parte de una mezcla de cemento. Este tipo de escoria reacciona con el agua para producir propiedades cementosas. El mortero que contiene escoria granular de alto horno desarrolla una gran resistencia durante largo tiempo, ofreciendo una menor permeabilidad y mayor durabilidad. Como también se reduce la unidad de volumen de cemento pórtland, el mortero es menos vulnerable al álcali-sílice y al ataque de sulfato. la denominacion de Cemento Portland de Escoria se reserva a los cementos que tienen corno porcen taje máximo el 30 % de escoria; cuando el porcentaje de es coria es mayor reciben el nombre de Cemento de Alto Horno, Cemento Siderúrgico, Cemento Metalúrgico etc. la escoria granulada de alto horno se empleo también en la producción de otros aglomerantes hidráulicos, ellos son: - El Cemento Cal-Escoria; este aglomerantes que fue el antecesor del Portland, se constituye con porcentajes que fluctúan entre 75% de escoria y 30% de cal como máximo admitiéndose adiciones de sulfato sádico o yeso crudo has ta el 1% . Se emplea especialmente en albañilería. - Cemento sobresulfatado; esta compuesto por escoria granulada y sulfato de calcio. Se fabrica moliendo una mezcla de 80-85 % de escoria granulada, 10-15 % de anhidrita o yeso fuertemente cocido, y aproximadamente el 5 % de cemento portland; se muele más finamente que el Cemento Portland. 1.4 ESCORIA GRANULADA: La escoria granulada de alto horno se obtiene por enfriamiento rapido de una escoria fundida de compocision adecuada, obtenida por la fusion del mineral de hierro de un alto horno y constituida al menos en dos tercios de su masa por escoria vitrea y que posee propiedades hidraulicas cuando se
se activa de manera adecuada. La escoria granulada de alto horno debe de estar constituido al menos en dos tercios de su masa por la suma de oxido de calcio (CaO), oxido de magnecio (MgO) y dioxido de sislicio (SiO2). El resto contiene oxido de aluminio (Al2O3) junto con pequeñas cantidades de otros compuestos. La escoria granular es una especie de arena ( el aspecto y color son parecidos) que se obtiene por el enfriamiento brusco en agua de la ganga fundida procedente de preocesos siderurgicos. Sus particulas son maso menos porosas y rechinana al aplastarlas con la mano. al ser enfriada bruscamente en agua (temple) la escoria se vidrifica y se buelbe activa. Dado su contenido en cal combinada, la escoria no es es una simple puzolana, si no que tiene de por si propiedades hidraulicas, es decir, que es un verdadero cemento. Lo que sucede es que por si sola, la escoria fragua y endurece muy lentamente, por que debe ser acelerada por la presencia de que algo que libere cal, como el clinker del portland. Basta muy pequeñas cantidades de este untimo componente para acegurar el fraguado y el endurecimineto de la escoria molida. 1.5 LA ESCORIA CRISTALIZADA: Se obtiene por enfriamiento de la escoria liquida en grandes fosos. La materia cristalizada formando distintos componetes quedando unicamente una pequeña parte de ella en estado vitreo. Una ves enfriada, la escoria se transporta mediante camiones a la planta de trituracion y cribado para su preparacion en las granulometrias adecuadas. 1.6 ESCORIA PELETIZADA: Se obtiene dejando caer la escoria fundida sobre un tambor giratorio, regando con agua, que lanza la escoria al aire, formando una pila al caer al suelo. Mediante los oportunos ajustes en los equipos de peletizacion(velocidad del tambor, relacion agua/escoria, etc.) es posible controlar las proporciones producidas de los tamaños de particulas, asi como su grado vitrificacion. 2. APLICACIONES: Las aplicaciones que pueden tener las escorias de alto horno en diferentes campos de la construccion se recogen en la tabla siguiente: Tabla 01: Aplicaciones de la escoria de alto horno.
Enfriada con aire -Aglomerante asfaltico. -Arido para hormigon/albañileria. -Aislamiento/lana mineral. -Materia prima para fabricacion de cemento. -Agricultura/Mejora del suelo relleno
Escoria de Alto horno Peletizada -Hormigon de Albañileria. -Hormigon ligero. -Relleno ligero. -Aislamiento. -Capa base de carreteras.
Granulada -Cemento con adiciones. -Suelo cemento. -Hormigon compactado con rodillo. -Capa base de carreteras. -Agricultura/Mejora de suelo.
Fuente: Ficha tecnica clave 2.1 (http://www.cedexmateriales.vsf.es/view/archivos/residuos/255.pdf)
2.1 Escoria Granulada en Carreteras:
En carreteras, la utilizacion mas importante de la escoria granulada es en la fabricacion del material “grava escoria”. Consiste en una mescla homogenea de materiales granulares (aridos), 15 a 20% de escoria granulada de horno alto (conglomerante), catalizador de fraguado (normalmente cal) y agua, que convenintemente compactada, se puede utilizar en la construccion de firmes de carreteras. Este material tiene una rsistencia inicial baja y crece despues de forma continua con el tiempo, consiguiendo valores a los 90 dias, parecidos a los que se obtienen con la grava cemento a los 7 dias, y estabilizandose, en un crecimeiento ya muy lento, al cabo del año. La aplicación fundamental de este material es como capa de base para todo tipo de trafico.
2.2 Escoria Granulada en Fabricación de cemento: Una de las aplicaciones mas extendida de la escoria granulada es la fabricacion de cemento, las escorias de horno alto deben cumplirlas siguientes condiciones:
Deben estar constituidas, al menos en dos tercions de su masa, por su fase vitrea. Asi mismo deben estar compuestas, al menos en dos tecios de su masa, pos CaO, MgO y SiO2. el resto de estar formado por compuestos de oxido de aluminico (Al2O3) y pequeñas cantidades de otros oxidos. La relacion (CaO% +MgO%)/SiO2 debe ser mayor que 1. Otra caracteristica del cemento con escoria granulada es que resistente ala accion del agua del mar caso cemento ANTI SALITRE MS (como ejemplo el cemento Pacasmayo
en el caso del Perú)
Fig. 05: Cemento Antisalitre MS 3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS:
3.1 Ventajas: El uso de este material es un asunto que concierne tanto por razones económicas como ecológicas. ES decir las miles de toneladas las cuales se encuentran formando cerros inmensos de este material (escoria ), después de todo, al menos un 10% de lo que es producido en el acero y en el proceso de fabricación del hierro es la escoria, pueden ser reciclados Dado su contenido en cal combinada, la escoria no es es una simple puzolana, si no que tiene de por si propiedades hidraulicas, es decir, que es un verdadero cemento Ahorro energetico y reduccion de las emisiones a la atmosfera geradas en el proceso de fabricacion del cemento. Disminucion de las materias primas utilizadas para la fabricacion del cemento. Obtencion de cementos y hormigones de caracteristicas mejorads para determinadas aplicaciones. Disminucion de las emisiones de gases con efecto invernadero (CO2); la utilizacion de escoria de Horno Alto Granulada para la fabricacion de cemento puede reducir hasta 700 kg. CO2 por tonelada de cemento fabricado. 3.2 Desventajas: Por si sola, la escoria fragua y endurece muy lentamente Desde el punto de vista medioambiental, se ha estudiad la posibilidad de contaminacion producida por las aguas de escorrentia que atraviesen acopios o capas granulares de escoria. Los reultados obtenidos arrojan un resultado faborable para el material, pues unicamente se ha observado una ligera alcalinización de las aguas facilmente neutralizada por la accion del CO2 del aire y de la acides de la lluvia. El consumo de energia en el proceso de la escoria para su utilizacion en el cemento y el hormigon es bastante elevado ya que es un material que debe molerse muy finamente.
CONCLUSIONES: Según lo visto en este informe la escoria de alto horno es un exelente cemento y en caso del Perú se puede producir cemento con esta escoria de alto horno con facilidad ya que la escoria en el caso peruano es mas adquisible.
BILBLIOGRAFIA: -
“Informe Final – Cemento Portland de Escoria” , Ing. Manual Gonzales de la Coreta, Director de la Iinvestigacion.
Paginas internet: -
Alto horno: http://es.wikipedia.org/wiki/Alto_horno. Ficha tecnica clave 2.1: http://www.cedexmateriales.vsf.es/view/archivos/residuos/255.pdf.
