FABRICACIÓN: Calcinación

Calcinación es el proceso a través del cual se realizan las reacciones de deshidratación y cambio de fase para conseguir semihidrato, anhidrita,etc. Según el tipo de fases que se quiera obtener se utilizarán diferentes tipos de hornos como los enumerados a continuación para cada tipo de producto final necesario.

Horno rotatorio. El horno rotatorio está particularmente indicado para la calcinación de la piedra de aljez granulada (0-25 mm). Ésta, sin presecado es alimentada continuamente al horno en contracorriente con los gases calientes mediante un alimentador de cinta por peso. Los gases calientes se producen en una cámara de combustión de ladrillo. El exterior del horno no es de ladrillo sino que consiste en gruesas chapas de acero que garantizan una distribución uniforme de las partículas a lo largo de la sección transversal del horno. Se consigue una eficiencia térmica elevada debido a la transferencia directa del calor de los gases calientes al sólido.

FABRICACIÓN
 
 

La producción de estos hornos puede alcanzar las 600 t/día. Se utilizan tanto para la producción de semihidrato beta (temperatura de calcinación entre 120 y 180ºC) como de anhidrita (a temperaturas entre 300 y 800ºC). Su mezclado mutuo posterior, en las proporciones adecuadas para obtener las características que se le quiera dar al producto final permite obtener los llamados yesos multifásicos. Así, en la tabla siguiente se muestra la composición mineralógica en % en peso de tres yesos obtenidos en hornos rotatorios, los dos primeros directamente, y el último por mezcla de los anteriores:

PRODUCTO
Horno de hemihidrato
Horno de anhidrita
Yeso multifásico
Dihidrato
0 - 0,5
0 - 2
0 - 2
Semihidrato beta
75
6
42
Anhidrita III beta
19
18
18
Anhidrita II
5
74
40

El consumo de energía calorífica de estos hornos suele ser del orden de 1000 MJ por tonelada de material deshidratado en los de semihidrato y de 1400 MJ/t en los de anhidrita a los que hay que adicionar un consumo eléctrico de 15 - 20 kWh/t que equivalen a 54 - 72 MJ/t.

Marmita y otros hornos de fuego indirecto. La marmita es una unidad de calcinación en donde el yeso es calentado indirectamente a traves de tubos o a través de una doble cámara exterior por los que circulan los gases de combustión calientes: se trata de hornos en los que los gases de combustión no se ponen en contacto directo con la piedra de yeso. El material colocado en el interior para ser calcinado suele ser agitado mecánicamente para mejorar la transferencia de energía y la homogeneidad del producto.

Los hornos suelen ser discontinuos en los que el material a calcinar se carga en el horno, se calcina y finalmente se descarga aunque también existen hornos con carga y descarga de material continua. La controlabilidad de las temperaturas a las que queda sometido el producto es mayor y con ello la homogeneidad del producto obtenido. Sin embargo la eficiencia térmica es menor que en los hornos rotatorios de fuego directo. Suelen utilizarse para la producción de semihidrato beta que posteriormente va a ser utilizado en la fabricación de escayola.

En la figura adjunta se muestra una fotografía de un horno discontinuo de fuego indirecto que utiliza como combustible gas natural. En la parte inferior se observan los quemadores. La parte central superior consiste de un cilindro con paletas deflectoras en su interior donde se carga el material a calcinar. El cilindro gira de forma similar a un horno rotatorio pero a diferencia de éste, el material no está entrando y saliendo continuamente sino que se realizan operaciones discontinuas de carga, calcinación y descarga del producto.

Horno flash. En este tipo de horno, los gases calientes a 650ºC y elevada velocidad se ponen en contacto en una cámara con el material que está finamente molido. El material es arrastrado por los gases y llevado a ciclones donde se separa el producto. El proceso de deshidratación ocurre en sólo unos pocos segundos (entre 1,5 y 2 s) obteniéndose un producto a una temperatura media del orden de 160ºC. Existen calcinadores donde la cámara inicial de contacto gases de combustión - producto es un molino con objeto de reducir más el tamaño de partícula.

El producto obtenido suele llevar un elevado contenido en anhidrita III lo que hace que sea muy reactivo y capaz de endurecer en sólo unos minutos cuando es hidratado. Por ello se utiliza en la fabricación de prefabricados tales como cartón yeso (pladur) al incrementar la velocidad de producción.

En las figuras siguientes se observan dos fotografías de un horno de este tipo, una de la parte inferior y la otra de la superior.