Transformación de la piedra en cal o dolomía calcinada

Los hornos son el centro del proceso de transformación, pues permiten transformar los materiales carbonatados brutos en óxidos (cal o dolomía calcinada) que ofrecen propiedades muy diversas para su uso por parte de nuestros clientes.

 

  

 

 


 

La transformación química requiere cantidades sustanciales de energía, y se lleva a cabo en grandes instalaciones industriales. Para ello se utilizan distintos tipos de tecnologías, principalmente hornos rotativos y verticales.

 

 

 

Más información sobre los hornos rotativos

Un horno rotativo es un tubo largo e inclinado de unos 100 m de longitud en el que se cargan piedras cuyos tamaños pueden oscilar entre los 50 mm y los 3 mm, o incluso menos.

 

La rotación y la inclinación del armazón del horno favorece el descenso de la carga. La carga ocupa solo un 10 % de la sección transversal del armazón, mientras que el resto pasa a ser ocupada por el caudal de gases. 

 

La carga se mantiene en el horno rotativo entre 6 y 8 horas. En su interior, se somete a un aumento progresivo de temperatura antes de llegar a la zona de descarbonatación, donde se aplican altas temperaturas. Este proceso tiene lugar cerca del quemador desde el cual se inyecta el combustible. Los hornos rotativos suelen utilizar quemadores multicombustible, es decir, que permiten la inyección simultánea de distintos tipos de combustible. El perfil de ignición puede adaptarse para una mayor o menor sensibilidad en los ajustes del quemador.

Los hornos rotativos producen cal de reactividad controlada y garantizan una descarbonatación completa con valores muy bajos de CO2 residual. Estos hornos son muy útiles a la hora de adaptarse a diversas especificaciones de producto (por ejemplo, para obtener cales con bajo contenido en azufre o cales/dolomías calcinadas de reactividad específica), y favorecen un uso más eficiente de los recursos.

 

Más información sobre los hornos verticales

Hornos verticales de alimentación mixta

Los hornos verticales de alimentación mixta suelen construirse como un grupo de hornos en los que se mezcla piedra caliza (o dolomía) con una carga de combustible sólido. Por la base del horno se ventila aire de refrigeración que, a su vez, actúa como aire de combustión para la mezcla de combustible y piedra formada en la parte superior del horno. Estos hornos pueden generar picos de temperaturas extremadamente altas. La carga es sometida a condiciones de incineración extrema. Este tipo de hornos se utiliza para producir cal de muy baja reactividad, e incluso en algunos casos dolomía calcinada. 

Otros hornos de este tipo incorporan lanzas laterales a diversos niveles a través de las cuales se introduce el combustible en la zona de incineración, lo que genera una subida drástica de la temperatura.

Hornos verticales anulares

Los hornos anulares son una variante más evolucionada de los hornos verticales. Incorporan cámaras de combustión a dos niveles para permitir la inyección alterna de combustibles en su interior. Cada nivel tiene 4 o 5 cámaras de combustión, dependiendo de la capacidad del horno. En estos hornos, un cilindro interno crea una especie de pasillo anular a través del cual pasa la carga; de ahí la denominación de ‘horno anular’.

La circulación de retorno del flujo de gases en el cilindro central hace que la longitud de la zona de descarbonatación pueda ampliarse hasta llegar a la altura de los quemadores inferiores. Esto permite obtener una cal de mayor reactividad, lo cual no sería posible en un horno vertical clásico.

Hornos regenerativos de flujo paralelo (PFR por sus siglas en inglés, Parallel Flow Regenerative)

Los hornos PFR son hornos verticales de muy bajo consumo compuestos por 2 o 3 ejes conectados entre sí a través de un canal central. La energía se suministra a través de una serie de lanzas que efectúan su inyección en la carga. Algunos hornos están equipados con hasta 19 lanzas, y los hornos más modernos pueden incluso llegar a las 33 lanzas por eje. Los hornos PFR funcionan en una modalidad alterna: un ciclo de incineración seguido de un ciclo de precalentamiento, y así sucesivamente. Cuando un eje está en modo de incineración, recibe energía de los extremos de las lanzas mientras que el otro eje se encuentra en modo de precalentamiento. Cada 12 minutos aproximadamente, el horno detiene la inyección de combustible e invierte la actividad de los ejes; es decir, el eje que estaba en modo de incineración pasa al modo de precalentamiento y viceversa. La temperatura del lecho va aumentando de forma cíclica a medida que este desciende por el horno durante la fase de precalentamiento hasta llegar a la altura del extremo de la lanza. Esto va seguido de una fase de calcinación a temperaturas intermedias (inferiores a los 1100 °C) durante un periodo de 9 horas, lo que permite obtener cales reactivas. El precalentamiento cíclico, combinado con la reutilización de los gases en las partes superiores de los ejes, dota a este tipo de hornos de una excelente eficiencia térmica.

Comparación de tecnologías de horno

Producción

Las capacidades de las distintas herramientas industriales de calcinación son variables: Los hornos verticales pueden producir hasta 60 toneladas de producto acabado al día; los hornos PFR más recientes (como los introducidos por Lhoist en Brasil en 2008) pueden producir hasta 800 toneladas al día; y los hornos rotativos modernos con precalentadores verticales pueden producir hasta 1250 toneladas al día.

Eficiencia energética

La eficiencia energética de los hornos industriales modernos también es variable, pudiendo oscilar entre el 55 % en los hornos rotativos equipados con precalentadores y el 80 % o más en los hornos PFR.

Tamaño de la carga

El tamaño de la carga de piedra introducida en el horno dependerá del tipo de tecnología utilizada. Los hornos verticales no pueden calcinar tamaños de gránulo finos y, en consecuencia, suelen cargarse con piedras de 25 a 180 mm. Los hornos rotativos pueden cargarse con tamaños de gránulo más pequeños, contribuyendo así a la eficiencia y sostenibilidad de las canteras.

La elección de la tecnología empleada permite mejorar la eficiencia de los recursos, y se basa en las calidades de producto que demanden los mercados, así como en el equilibrio de explotación de la cantera y en la mejora de la eficiencia de los recursos. Para seleccionar una tecnología de horno, es preciso que el cliente entienda las características del producto calcinado y que conozca las propiedades de la piedra disponibles en nuestros depósitos.