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El uso de coadyuvantes de molienda en el molino rotatorio

La producción mundial de cemento actualmente representa aproximadamente 1.600 millones de toneladas/año y el proceso de molienda consume casi el 2% de la electricidad producida en todo el mundo. La etapa de molienda de clínker consume aproximadamente un tercio de la energía necesaria para producir 1 tonelada de cemento. Esto se refiere a un consumo de energía específico promedio de 57 kWh/t y una intensidad de emisiones de dióxido de carbono específica para la generación de electricidad de 9,1 kg de CO2 por tonelada. Además, aproximadamente el 60-70% de la energía eléctrica total utilizada en una planta de cemento se utiliza para la molienda de materias primas, carbón y clínker. Como resultado, una pequeña ganancia en la eficiencia de molienda puede tener no solo un gran impacto en el costo operativo de una planta, sino también una reducción en la emisión de gases de efecto invernadero.

Aproximadamente el 95% de la alimentación al circuito de molienda de cemento es clínker y el resto son “aditivos” que incluyen coadyuvantes de molienda (GA). La calidad del cemento se mide por el área superficial (índice de Blaine). Cabe señalar que la superficie del polvo de cemento depende de la distribución del tamaño de las partículas de cemento (las partículas más pequeñas tienen una superficie mayor).

La eficiencia de la mayoría de las unidades de molienda es muy baja. Las partículas de cemento pueden recubrir los medios de molienda, pueden sellar el blindaje y pueden aglomerarse y formar pequeñas placas que absorben el impacto. La acción de los medios de molienda dentro de un molino rotatorio no solo tritura las partículas de clínker existentes, sino que también las comprime, lo cual conlleva a la formación de cargas superficiales electrostáticas de polaridad opuesta. Las partículas de cemento luego se aglomeran como resultado de las fuerzas de atracción que actúan sobre ellas. En consecuencia, la aglomeración de partículas de cemento reduce la eficiencia del molino. Este fenómeno se caracteriza por un aumento en el consumo de energía mientras se mantiene constante el Blaine. El grado de aglomeración depende de:

  • Las características específicas de los materiales a moler
  • Los parámetros de funcionamiento del molino
  • La eficacia y la distribución de los medios de molienda
  • La finura de las partículas de cemento
  • las condiciones internas de funcionamiento del molino (humedad, temperatura, ventilación, estado de las capas de blindaje, etc.).

El fenómeno de aglomeración sigue siendo una de las prioridades de los fabricantes de cemento, de ahí la importancia de los coadyuvantes de molienda. Estos últimos permiten neutralizar parcialmente las cargas superficiales que se han desarrollado durante la molienda. Se utilizan aditivos, como agua, líquidos orgánicos y algunos electrolitos inorgánicos, para reducir la energía libre superficial del material a moler con vistas a mejorar la eficacia de la molienda. Aunque el uso principal de los coadyuvantes de molienda es reducir la aglomeración de partículas de cemento, su uso también ayuda a eliminar total o parcialmente el efecto de “recubrimiento” en los medios, a mejorar la eficiencia del separador, disminuir los problemas de formación de paquetes en los silos de almacenamiento y camiones de entrega a granel, mejorar la calidad del cemento y la manipulación de los materiales, igualmente incrementa la capacidad de producción.

Lo que hace aún más deseable la aplicación de los coadyuvantes de molienda son sus efectos significativos sobre las propiedades mecánicas del cemento, cuya distribución del tamaño de partícula resulta más estrecha y desplazada hacia diámetros más cortos. Cuanto mayor sea la superficie de los componentes hidráulicamente activos y, por lo tanto, cuanto mayor sea la finura de Blaine, más rápido se endurece el cemento. Sin embargo, el valor de Blaine solo da una indicación y no un valor absoluto, ya que no refleja adecuadamente la fracción fina, que es un parámetro importante para el proceso de molienda y para las propiedades del aglutinante producido. Cuando se muele clínker de cemento utilizando coadyuvantes de molienda, se genera un rango de tamaño de partícula más estrecho, ya que se reduce el porcentaje de partículas muy finas, que solo influyen en el tiempo de fraguado. Es por lo que las resistencias a valores de Blaine iguales son mayores que cuando se muele sin coadyuvantes de molienda. En las plantas de molienda de circuito cerrado también se observó que los cementos molidos con cargas circulantes pesadas a menudo contienen cantidades menores de partículas ultrafinas y gruesas. Hasta cierto punto, los coadyuvantes obligan al molino rotatorio en el proceso de clinker a trabajar con una carga circulante más alta.

En el proceso de molienda, se utilizan una variedad de coadyuvantes de molienda. Existen aminas alifáticas como la trietilentetramina (TETA), la tetraetilenpentamina (TEPA) y aminoalcoholes como la dietanolamina (DEA), la trietanolamina (TEA) y la triisopropanolamina (TIPA). Los compuestos de glicol están representados como el etilenglicol (EG), el dietilenglicol (DEG). Además, existen compuestos más complejos como la aminoetiletanolamina (AEEA) y la hidroxietildietilentriamina (HEDETA). El fenol y los derivados del fenol también se utilizan como coadyuvantes de molienda, mientras que se utilizan otros compuestos, como el acetato de amina, las poliaminas superiores y sus derivados de hidroxietilo, pero estos no están definidos en las hojas de datos de coadyuvantes.

En general, el rango de concentración de los coadyuvantes de molienda añadidos es de 50 a 500 ppm. Después del proceso de molienda, los aditivos pueden no estar más en su forma química original. Además, la composición del coadyuvante de molienda puede no consistir en mezclas de compuestos puros, sino en materias primas más complejas.

Source: https://www.sciencedirect.com/