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 2020 CARTOGRAFIA 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 Geología para el Cemento 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 Composición del Clinker Geología para el Cemento ALITA C3S BELITA C2S FASE LIQUIDA POROSIDAD “Minerales” del clinker Geología para el Cemento Proceso de fabricación Geología para el Cemento MATERIA PRIMAS Normalmente las componentes químicos de control se manejan como óxidos siendo 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 y caolín; para asegurar las reservas y calidad necesaria. Geología para el Cemento MATERIA 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. MATERIA PRIMAS (Adición al Clinker) Yeso- Material complementario para el fraguado del cemento, 10 % Puzolana- Tobas vítreas o roca volcánica zeolitizada, 8-10% Geología para el Cemento Caliza Material principal, aportador del Calcio, CaCO3 > 90 % 80 - 90 % del total de la mezcla cruda MATERIAS PRIMAS Geología para el Cemento Caliza Material principal, aportador del Calcio, CaCO3 > 90 % 80 - 90 % del total de la mezcla cruda Su impureza principal es la dolomita por el contenido de Mg, se requiere un MgO < 2 % MATERIAS PRIMAS Geología para el Cemento Arenisca o lutitas- Material Principal, aportador de sílice y alúmina, 10 - 15 % de Al2O3, 10 - 15 % del total de la mezcla cruda MATERIAS PRIMAS Geología para el Cemento 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 Cemento Puzolana 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 Geología para el Cemento PLANEACION Y PROSPECCION Regional - localizar áreas Local -asegurar yacimiento GEOLOGIA Geología superficial, Mapas y Secciones BARRENACION A DIAMANTE Descripción de núcleos, muestreo y análisis qúimico GEOFISICA Métodos eléctricos (polarización-resistividad) Sondeos eléctricos TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento GEOLOGIA SUPERFICIAL TECNICAS DE EXPLORACION GEOLOGIA SUPERFICIAL TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento MSNM W E CON-1 2300 2300 P-5 CON-7 2250 P-22 Ts (Che) P-13 CON-6 2250 CON-20 2200 2200 Ts (Th) 49.15 33.15 91.49 2150 2150 61.00 MSNM 80.60 107.10 136.00 W E 2300 MSNM 2300 CON-2 2250 CON-18 P-17 Ts (Che) P-1 P-8 2250 CON-8 CON-19 2200 2200 20.00 Ts (Th) ? 75.20 58.30 Ts (Cg) 2150 2150 58.35 61.00 78.00 106.55 SECCIONES GEOLOGICAS Y BARRENACION A DIAMANTE TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento MODELADO GEOLOGICO EN BASE A BARRENACION Y GEOLOGIA SUPERFICIAL TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento MODELADO GEOLOGICO 3D TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento FeO SiO2 EXPLORACION CON BARRENACION Y ANALISIS DE LABORATORIO TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento CaO SiO2 EXPLORACION CON BARRENACION Y ANALISIS DE LABORATORIO TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento Vista en Planta MODELADO GEOFISICO DE SONDEOS ELECTROMAGNETICOS EN YACIMIENTO DE FIERRO Vista en vertical TECNICAS DE EXPLORACION Geología para el Cemento 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 teórico interpolación por krigueaje (kriging) Modelos de bloques TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS Geología para el Cemento MSNM W E 2300 2300 904.38 m2 2250 4546.74 m2 Ts (Th) 2250 Ts (Che) 37813.95 m2 14852.54 m2 2200 2200 6806.01 m2 2150 MSNM 6363.70 m2 W E 2300 MSNM 2300 1291.20 m2 2250 2250 Ts (Che) 1463.24 m2 2200 Ts (Th) 2150 MSNM ? Ts (Cg) 17565.59 m2 9507.03 m2 2200 6166.81 m2 CALCULO POR SECCIONES Areas y distancias entre secciones • Volumen y calidad aproximadas en grandes bloques TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS 2150 2150 Geología para el Cemento Variogramas CALCULO POR GEOESTADISTICA o INVERSO DE LA DISTANCIA TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS Geología para el Cemento INTERPOLACION POR KRIGUEAJE Volumen y Calidad precisas por celda o bloque TECNICAS DE ESTIMACION DE RESERVAS Geología para el Cemento CALCULO POR GEOESTADISTICA o INVERSO DE LA DISTANCIA Volumen y Calidad precisas por celda o bloque Geología para la Industria del Cemento BIBLIOGRAFIA Duda H.Walter, 1977 .-Manual Tecnológico del Cemento Holcim Apasco. 2001.- Fabricación del Cemento Cemento Cruz Azul, 1976 .- Esposición sobre Cementos La Cruz Azul, S/fecha.- La Cultura del Cemento Portland Ing. Jorge A. Gómez Godoy Febrero 2020 CARTOGRAFIA Y SERVICIOS GEOLOGICOS