Tecnología de calcinación Maerz® para cal y dolomita
Nuestra empresa Maerz Ofenbau AG fue fundada en 1950 en Zúrich, Suiza, por productores austríacos de materiales refractarios con el objetivo de la comercialización de hornos Siemens-Martin en acerías de todo el mundo. En 1965, Maerz inicia el desarrollo del »Horno regenerativo MAERZ® de corrientes paralelas para cal« (Horno PFR, por sus siglas en inglés = Parallel Flow Regenerative), conocido actualmente como »Horno Maerz« que combina un elevado rendimiento térmico con una excelente calidad de cal. El primer horno Maerz, con una capacidad para 150 t/día quemaba aceite pesado. Pronto se pasó a construir hornos con mayores capacidades, incorporándose el calentamiento con gas natural como nueva tecnología. A finales de los años 70 se introduce en el mercado un sistema patentado de calentamiento que permite utilizar combustibles pulverulentos. Actualmente, Maerz ofrece hornos PFR con capacidades de entre 100 y 800 t/día, que pueden quemar prácticamente todo tipo de combustibles líquidos, gaseosos y sólidos pulverulentos. Otro hito en el desarrollo de los hornos PFR fue la incorporación al mercado del Horno MAERZ® para grano fino en las postrimerías de los años 80. Este tipo de horno vertical permite la calcinación de calizas y dolomitas de granulometría fina, que hasta entonces solo podía procesarse en hornos rotatorios con un rendimiento térmico claramente infe-
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Nuestras prestaciones Al conjuntar el Know-how y la experiencia en la calcinación de la cal de las empresas Maerz y Polysius, Maerz está ahora en la inigualable situación de poder ofrecer a la industria soluciones a la medida de las diferentes necesidades particulares de cada cliente. Los diferentes sistemas de horno – como hornos PFR, hornos de cuba única, rotatorios ó calcinadores por gas en suspensión – no compiten entre ellos, sino que se complementan.
rior y, por lo tanto, con un consumo energético claramente mayor. En 1995, la RCE Industrieofenbau Engineering GmbH en Radenthein, Austria, pasa a ser una filial de Maerz Ofenbau AG. La RCE, que se había especializado en hornos para la fabricación de materiales refractarios, completa así con sus hornos de cuba única para la fabricación de cal de reactividad media y baja perfectamente el portfolio de productos Maerz.
En función de los requerimientos para cada proyecto, como, por ejemplo, la capacidad del horno, el combustible a utilizar, la granulometría de alimentación, la calidad del producto, etc., se ofrece un determinado tipo de horno, considerando los costes de inversión y la mayor flexibilidad posible en cuanto a las características del producto.
Para poder atender la demanda de los países de Europa oriental en constante crecimiento, se constituye por Maerz en 2005 en Timișoara, Rumanía, una empresa de ingeniería, la filial Maerz Ofenbau s.r.l.
Nuestro amplio portfolio de productos nos permite recomendar a nuestros clientes el tipo de horno más adecuado a sus necesidades, una vez realizado un exhaustivo análisis de las condiciones de partida de un proyecto en particular.
En 2006 Maerz se convierte en una filial de Polysius AG, Beckum, Alemania, conformándose desde entonces como el centro competente en el Grupo para atender las necesidades del mercado de la cal a nivel mundial.
Como líder del mercado para la construcción de hornos de cal, Maerz puede ofrecer no solo el horno PFR con su gran rendimiento térmico – no superado hasta el momento – sino también los más diversos equipos de calcinación de su extenso abanico de productos, que es hoy por hoy el más amplio ofrecido por la industria.
Con la integración del Know-how de Polysius, Maerz está en disposición de ofrecer al mercado también hornos rotatorios, hornos verticales anulares, calcinadores por gas en suspensión y diferentes equipos a montar delante ó detrás del horno de cal, operando así como ofertante de plantas completas para la industria de la cal.
Gracias a nuestra red de representaciones y socios en todo el mundo, Maerz puede acreditar actualmente el mayor número de hornos de cal construidos hasta la fecha por una sola empresa.
Foto grande + Fig. 1 Sede central de Maerz Ofenbau AG en Zúrich, Suiza.
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Fig. 2 – 4 Desde la concepción a la puesta en marcha.
La cal viva es uno de los productos químicos más difundidos y versátiles, empleados en todo el mundo. Muchas civilizaciones la han venido utilizando desde hace más de 3000 años. Originalmente solo se utilizaba en la construcción, pero en la actualidad se recurre a la cal viva, la cal dolomítica y la dolomita calcinada para multitud de aplicaciones industriales. Imprescindible en la industria del acero, en la industria de la construcción, en la química y en la agricultura, la cal viva contribuye como materia prima de forma relevante a muchas de las conquistas y avances conseguidos por nuestro mundo moderno. La producción de cal viva a nivel mundial se calcula cercana a las 300.000.000 toneladas por año, 120.000.000 t de las cuales se ponen a la venta. En los países industrializados, el consumo per cápita de productos de la cal se sitúa en aprox. 80 kg.
Aplicaciones de cal viva
Las aplicaciones más importantes para cal viva, cal dolomítica y dolomita calcinada son: Industria del hierro y siderúrgica - Escorificación en la fabricación de acero - Sinterización de mineral de hierro - Desulfuración Metales no férricos - Preparación de minerales no férricos, por ejemplo, cobre - Recuperación de oro y plata en procesos de lixiviación de cianuro - Flotación de plomo, níquel, zinc, molibdeno y uranio Construcción - Fabricación de morteros y enfoscados - Fabricación de ladrillos silicocalcáreos y de hormigón poroso
Industria química - Fabricación de soda - Producción de carburo de calcio Técnica medioambiental - Preparación de agua potable, aguas residuales y lodos de depuración - Depuración de gases Agricultura - Alcalización de suelos, bosques y lagos - Fabricación de abono químico Estabilización de suelos - Estabilización de los subsuelos en la construcción de carreteras - Construcción de pistas en aeropuertos, aparcamientos y vías ferroviarias Industria PCC - Industria papelera - Pinturas y lacas - Industria de plásticos
Tipos de hornos y calcinadores
PFR rectangular
PFR circular
PFR para granulometrías finas
E1 – E6
R1 – R5
F1 – F3
[t/día]
100 – 400
300 – 800
200 – 400
Granulometría [mm]
30 – 120
30 – 160
15 – 40
3390 – 3650 810 – 870
3390 – 3650 810 – 870
3310 – 3560 790 – 850
cal muy reactiva
cal muy reactiva
cal muy reactiva
Tipo horno Capacidad
Consumo térmico
[kJ/kg] [kcal/kg]
Criterios de selección
Servicios • Transformaciones • Ampliaciones • Modernizaciones • Combustibles alternativos • Automatización • Repuestos
Horno PFR • Instalaciones de calentamiento para varios combustibles • Transformaciones para poder utilizar combustibles alternativos • Nuevos sistemas de alimentación para mejorar el aprovechamiento de canteras y aumentar la producción
Portfolio de productos rotatorio con precalcinador
calcinador por gas en suspensión
50 – 300
500 – 1200
300 – 1200
15 – 200
10 – 100
10 – 50
0.03 – 2
3800 – 4100 910 – 980
4100 – 4610 980 – 1100
4820 – 5650 1150 – 1350
5450 – 5860 1300 – 1400
elevado contenido de CO2 en el gas de escape
cal de reactividad media y baja
grandes producciones, bajo contenido de azufre en la cal
granulometría muy fina en el producto alimentado
vertical anular
de cuba única
A1 – A3
H1 – H5
200 – 600
Horno vertical anular • Utilización de combustibles sólidos
Horno de cuba única • Transformación de hornos calentados con coque para quemar combustibles pulverulentos y aumentar al mismo tiempo la producción del horno
Horno rotatorio • Instalación de precalcinadores a hornos rotatorios • Montaje de sistemas de by-pass de azufre
Hornos PFR El horno PFR de Maerz (Regenerativo de Corrientes Paralelas = PFR (según sus siglas en inglés Parallel Flow Regenerative) viene caracterízado por dos cubas verticales unidas por un canal. Esta configuración permite la calcinación del material alimentado en corrientes paralelas (es decir, el material alimentado y los gases calientes circulan en paralelo) y el calentamiento regenerativo del aire de combustión en la cuba de calcinación, al tiempo que el material alimentado es precalentado en la segunda cuba (en la que no tiene lugar la calcinación) por efecto de la mezcla de los gases de combustión y del aire de refrigeración. Cada una de las cubas pasa por las fases de calcinación y de precalentamiento en períodos de aprox. 10 – 15 min. Este principio de funcionamiento, que está especialmente indicado para la fabricación de cal viva altamente reactiva, ofrece el mayor rendimiento térmico de cuantos hornos modernos de cal están actualmente en el mercado. Los hornos PFR se construyen para producciones de entre 100 y 800 t/día, pudiendo utilizarse combustibles gaseosos, líquidos o sólidos pulverulentos en el calentamiento. En función del tamaño de horno deseado, de la granulometría disponible del material alimentado y del combustible a utilizar, se utilizarían hornos PFR con sección rectangular ó circular ó hornos MAERZ® para granulometrías finas.
Hornos MAERZ® PFR Horno PFR de sección rectangular
Horno PFR de sección circular
Horno MAERZ® para granulometrías finas
La realización más simple en la práctica del concepto PFR es la instalación de dos cubas de sección rectangular montadas una al lado de la otra, de forma que los gases pueden circular directamente a través de un canal de conexión de una cuba a la otra. Por su geometría, este tipo de horno es de fácil fabricación, y no impone grandes exigencias a la fabricación de la estructura metálica ó al revestimiento refractario.
Para producciones mayores (típicamente 300 – 800 t/día) se utilizan hornos de sección circular. Este tipo de horno está provisto de un canal anular que recoge los gases de combustión y los conduce a través de un canal de conexión a la otra cuba. Los gases calientes abandonan la cuba en que tiene lugar la combustión radialmente a través de todo su perímetro. Se consigue así una perfecta distribución uniforme del calor en el horno. Las cubas se alimentan a través de un cangilón rotatorio dispuesto sobre cada una de las cubas. Por el movimiento de rotación del cangilón durante el proceso de alimentación desde una banda transportadora se consigue una homogeneización del material disgregado y una distribución óptima de las piedras. El diseño circular de las cubas contribuye a una distribución óptima en la cuba del material alimentado y del combustible, garantizándose así una calcinación uniforme en toda la sección de la cuba.
La granulometría de la caliza típicamente utilizada en hornos convencionales de cal es superior a 30 mm. Hornos rotatorios permiten la calcinación de calizas con granulometrías entre 6 y 50 mm, aunque el rendimiento térmico que se consigue es significativamente menor. Para obviar este inconveniente Maerz ha desarrollado el horno para granulometrías finas, como ejecución especial del horno tipo PFR.
Este simple horno, de bajo coste se utiliza preferentemente para producciones de hasta 400 t/día de cal viva ó dolomita calcinada. Desde 1966 Maerz ha construido a nivel mundial unos 200 hornos MAERZ® PFR de sección rectangular, que se hacen funcionar con combustibles gaseosos, líquidos ó pulverulentos.
Foto grande Horno MAERZ® PFR de sección rectangular.
Desde 1966 Maerz ha construido a nivel mundial unos 250 hornos MAERZ® PFR con sección circular, que se hacen funcionar con combustibles gaseosos, líquidos ó pulverulentos.
Fig. 1 Horno MAERZ® PFR de sección circular. Fig. 2 Horno MAERZ® para granulometrías finas. Fig. 3 Quemador de precalentamiento. Fig. 4 Revestimiento refractario.
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El horno para granulometrías finas ofrece todas las ventajas del horno PFR, es decir la calcinación en flujo paralelo de la caliza y de los gases calientes y el precalentamiento regenerativo del aire de combustión, pero puede procesar caliza con tamaños entre 15 y 40 mm, y además con un rendimiento térmico superior al del horno PFR convencional. Desde 1989 – el año en que este tipo de horno entró en el mercado – Maerz ha construido a nivel mundial alrededor de 50 hornos MAERZ® para granulometrías finas.
1 Fig. 1 Compuerta en un precalentador. Fig. 2 Vista en un horno rotatorio. Fig. 3 Horno rotatorio con precalentador.
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Horno rotatorio con precalentador Los hornos rotatorios son las unidades preferentemente utilizadas a la hora de calcinar caliza ó dolomita, cuando se dan las siguientes condiciones: • Grandes producciones, esencialmente superiores a 1.000 t/día • Granulometría menuda de alimentación, típicamente 15 – 40 mm • Máxima flexibilidad a la hora de elegir el combustible • Fabricación de una cal con bajo contenido de azufre (por ejemplo para la industria del acero), a pesar de utilizar combustibles baratos, pero con elevado contenido de azufre. El grado de rendimiento de los hornos rotatorios aumenta claramente cuando se utilizan precalentadores, que utilizan el calor de los gases del horno para el precalentamiento y la calcinación parcial de la c aliza. El precalentador de diseño modular desarrollado por Maerz no solo ofrece una transmisión muy efectiva del calor de los gases del horno a la caliza, sino también una perfecta accesibilidad al mismo durante el servicio para realizar trabajos de mantenimiento. Nuestra tecnología para precalentadores destinados a hornos rotatorios se basa en el Know-how conjunto de Polysius y Maerz. Polysius aporta sus amplios conocimientos sobre hornos rotatorios, así como su gran capacidad en investigación y desarrollo, mientras que Maerz contribuye con su larga experiencia en los procesos de calcinación de cal y de circulación de gases calientes a través de cargas.
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Hornos rotatorios Sistema de bypass de azufre La actual industria del acero aumenta de forma continua su demanda de cal viva con el menor contenido posible de azufre. Los usuarios de plantas de producción de cal se enfrentan al mismo tiempo a fuertes presiones como consecuencia de los importantes aumentos en el coste de los combustibles. Sin embargo, la utilización de combustibles más baratos trae frecuentemente aparejada una mayor aportación de azufre o de otros contaminantes en los hornos de cal. Por esta razón se ha desarrollado por Polysius un sistema especial de bypass de azufre, al objeto de conseguir en hornos rotatorios con precalentador la producción de un producto pobre en azufre a pesar de utilizar un combustible rico en este elemento. Este innovador sistema permite separar las contra-corrientes de material y de gas de escape entre el precalentador y el horno rotatorio. Los finos contenidos en el flujo de material, muy ricos en azufre, se llevan sobre un tamiz en caliente, se clasifican en un separador dispuesto a continuación y se ponen a disposición para su utilización en otras aplicaciones. El sistema bypass de azufre permite la eficaz fabricación de una cal pobre en azufre a pesar de utilizar combustibles altamente contaminados.
Foto grande Precalentador moderno.
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Fig. 4 El sistema bypass de azufre.
Calcinador por gas en suspensión El proceso POLCAL® ha sido desarrollado por Polysius a partir de una larga experiencia en el tratamiento térmico de materiales a granel. Este proceso está especialmente indicado para la preparación de calizas y dolomitas de grano fino. Este proceso de gas en suspensión permite granulometrías de alimentación de 0,03 – 2 mm. Los sistemas POLCAL® se componen de varias etapas de ciclones superpuestos, de un reactor para el tratamiento térmico del material alimentado y de uno o varios ciclones de refrigeración. Las diferentes etapas de ciclones están unidas entre si por tuberías de gas. Los tamaños de POLCAL® permiten producciones entre 300 y 1.200 t/día de producto calcinado, pudiendo utilizarse combustibles líquidos, gaseosos y – hasta cierta medida – incluso sólidos. El combustible es aportado a través de inyectores dispuestos en círculo alrededor del reactor. Al permitir adaptar la temperatura y/o el tiempo de permanencia en un tambor acondicionador dispuesto detrás del reactor, puede regularse la reactividad del producto calcinado, ajustándolo exactamente a las necesidades del cliente.
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Hornos verticales y calcinadores por gas en suspensión
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Horno vertical anular
Horno de cuba única
El horno vertical anular viene caracterizado por su sección in forma anular de la cuba situada entre en un cilindro de acero revestido interior y exteriormente de material refractario.
Diferentes aplicaciones para cal viva, por ejemplo la fabricación de ladrillos silico-calcáreos y de hormigón poroso requieren la utilización de cal viva calcinada a alta temperatura y de baja reactividad, que puede fabricarse en el horno de cuba única ofrecido por Maerz.
Una de las características principales de este tipo de horno es su flujo continuo de gas de escape con una elevada concentración de CO2, que en función del combustible utilizado, puede situarse entre un 26 y 32 %. El horno vertical anular permite ajustar además la reactividad de la cal producida entre alta y media. Estas propiedades determinan que el horno vertical anular sea el tipo de horno más adecuado para ser utilizado en la industria PCC y en la fabricación de soda. En este horno con una producción entre 200 y 600 t/día puede utilizarse además una gran variedad de combustibles.
Foto grande Horno de cuba única. Fig. 1 Calcinador por gas en suspensión. Fig. 2 Ciclón de un calcinador por gas en suspensión. Fig. 3 Vista de detalle de un horno vertical anular. Fig. 4 Horno vertical anular. Fig. 5 Quemador de aceite pesado de un horno vertical anular.
A partir del »horno para altas temperaturas de RCE«, que se utiliza básicamente en la industria refractaria para la sinterización de magnesita y dolomita y para la fabricación de corindón sinterizado, ha desarrollado y patentado Maerz un horno de cuba única altamente eficaz para la calcinación de calizas y dolomitas. Las características principales de este novedoso horno son: • La utilización de quemadores laterales refrigerados y desplazables, • Un gran ancho de banda en cuanto a la reactividad del producto calcinado como consecuencia del fácil ajuste de la temperatura de calcinación y • Un gran rendimiento específico en relación con la sección de la cuba.
Prestaciones de servicio
Investigación y desarrollo La excelente competencia tecnológica es la llave para ganar y retener a clientes y explotar al máximo el potencial de crecimiento de mercados existentes y futuros. Aumentar las capacidades de producción y mejorar la rentabilidad de las mismas son aspectos prioritarios en los trabajos de investigación y desarrollo. Maerz utiliza el Centro de Investigación y Desarrollo de Polysius. Con sus modernas instalaciones está considerado como una de las instituciones líder en el desarrollo técnico de equipos para la industria básica de materias primas.
Servicios al cliente Maerz asiste a sus clientes en múltiples formas, ofreciendo los siguientes servicios: • Estudios de proyecto • Ingeniería • Suministro de los componentes principales para plantas de cal y dolomita • Instalaciones completas de horno, llave en mano • Asistencia técnica durante la construcción, puesta en marcha y operación de instalaciones de horno • Suministro de repuestos • Mediciones y estudios técnicos de auditoría en instalaciones existentes de horno • Formación del personal de servicio y de mantenimiento • Servicios post-venta, incl. asesoramiento en caso de problemas de servicio y mantenimiento • Elaboración de propuestas de modernización.
Maerz Ofenbau AG – Líder del mercado para hornos de cal
Referencias Desde 1950 se han construido por Maerz, Polysius y RCE a nivel mundial alrededor de 500 nuevas instalaciones de horno para la industria de la cal y la dolomita. Desde su introducción a finales de los años 1950, los hornos MAERZ® PFR son los más utilizados en la industria de la cal y la dolomita. Su excelente rendimiento térmico, unido a la posibilidad de utilizar prácticamente cualquier tipo de combustible y materia prima, convierten al horno MAERZ ® PFR en el más solicitado a la hora de estudiar nuevos proyectos en la industria de la cal. Para aplicaciones especiales, como por ejemplo para capacidades de producción superiores a 1.000 t/día, la calcinación de materia prima muy fina, la fabricación de cal de baja reactividad, la necesidad de un flujo continuo de gas de escape del horno con un alto contenido de CO 2 ó la fabricación de cal pobre en azufre, el portafolio de Maerz Ofenbau AG s e completa con hornos rotatorios, de cuba única, de sección anular y calcinadores por gas en suspensión.
