Materias Primas para la Industria del Cemento

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 2020CARTOGRAFIA 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


Composición del Clinker

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


“Minerales” del clinker

ALITA C3S

BELITA C2S

FASE LIQUIDA

POROSIDAD


Proceso de fabricación

MATERIA PRIMAS

Normalmente las componentes químicos de control se manejan como óxidos sisendo 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, caolín para asegurar las reservas y calidad necesaria.


Geología para el CementoMATERIA 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.

Yeso- Material complementario para el fraguado del cemento, 10 %

Puzolana- Tobas vítreas o roca volcánica zeolitizada, 8-10%

MATERIA PRIMAS (Adición al Clinker)

Caliza Material principal, aportador del Calcio, CaCO3 > 90 %

80 - 90 % del total de la mezcla cruda


MATERIAS PRIMAS

Caliza Material principal, aportador del Calcio, CaCO3 > 90 %

80 - 90 % del total de la mezcla cruda


MATERIAS PRIMAS

Su impureza principal es la dolomita por el contenido de Mg, se requiere un MgO < 2 %

Geología para el CementoArenisca o lutitas- Material Principal, aportador de sílice y alúmina, 10 - 15 % de Al2O3, 10 - 15 % del total de la mezcla cruda

MATERIAS PRIMAS


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 CementoPuzolana 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


TECNICAS DE EXPLORACION

PLANEACION Y PROSPECCIONRegional - localizar áreasLocal -asegurar yacimiento

GEOLOGIAGeología superficial, Mapas ySecciones

BARRENACION A DIAMANTEDescripción de núcleos, muestreo y análisis qúimico

GEOFISICAMétodos eléctricos (polarización-resistividad)Sondeos eléctricos

GEOLOGIA SUPERFICIAL



SECCIONES GEOLOGICASY BARRENACION A DIAMANTE



2150

220020.00

58.35

CON-19

61.00

CON-18P-17

78.00

58.30

106.55

2250

W

2300

2250

2150

2200

W

2300

80.6061.00

CON-20

33.15

P-22

P-13

CON-8

49.15

P-8

CON-2

107.10

91.49

CON-7

P-5

75.20

P-1

136.00

CON-1

E

2200

2150

2300

2250

MSNM

E

2200

2150

2300

2250

Ts (Th)

Ts (Th) Ts (Cg)

CON-20

CON-6

?

MSNM

MSNM

Ts (Che)

Ts (Che)

MODELADO GEOLOGICOEN BASE A BARRENACION Y GEOLOGIA SUPERFICIAL



MODELADO GEOLOGICO



EXPLORACION CON BARRENACION Y ANALISIS DE LABORATORIO

FeO SiO2



EXPLORACION CON BARRENACION Y ANALISIS DE LABORATORIO

CaO SiO2





MODELADO GEOFISICODE SONDEOS ELECTROMAGNETICOS EN YACIMIENTO DE FIERRO

TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS

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 teóricointerpolación por krigueaje (kriging)Modelos de bloques


2150

2200

2250

W

2300

2250

2150

2200

W

2300

E

2200

2150

2300

2250

MSNM

E

2200

2150

2300

2250

MSNM

Ts (Th)

Ts (Th) Ts (Cg)6166.81 m2

17565.59 m2

37813.95 m2

6363.70 m2

904.38 m2

6806.01 m2

14852.54 m2

1463.24 m2

9507.03 m2?

MSNM

MSNM

Ts (Che)

Ts (Che)

1291.20 m2

4546.74 m2

CALCULO POR SECCIONESAreas y distancias entre secciones

•Volumen y calidad aproximadas en grandes bloques




TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVASCALCULO POR GEOESTADISTICA o INVERSO DE LA DISTANCIA

Variogramas


INTERPOLACION POR KRIGUAJEVolumen y Calidad precisas por celda o bloque


CALCULO POR GEOESTADISTICA o INVERSO DE LA DISTANCIAVolumen y Calidad precisas por celda o bloque


GRACIAS

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