Mejora de la fabricación de cemento con análisis de Rayos X

Por Simon Welzmiller, Especialista en aplicaciones globales de XRD

Los procesos de fabricación del cemento pueden ser complejos y requieren mucha energía para completarse. Controlando plenamente todos los aspectos de estos procedimientos, como cualquier interferencia constructiva o incluso el tiempo de fraguado del cemento, pueden crearse productos de calidad. Las herramientas de análisis de rayos X pueden ayudar en este sentido. Entre ellas se incluyen la fluorescencia de rayos X (XRF) y la difracción de rayos X (XRD).

Estas herramientas pueden ayudarle a comprender la composición de distintos materiales y sus estructuras cristalinas. También pueden proporcionar información crucial para optimizar los procesos industriales de fabricación de cemento.

XRF en la fabricación de cemento

El XRF se utiliza en el análisis de rayos X para proporcionar datos de composición química rápidos y no destructivos durante el ciclo de producción del cemento. Puede proporcionar el análisis y la evaluación precisos de materias primas en canteras.

Además, puede supervisar la química de los productos intermedios. Esta información es fundamental para ajustar los parámetros del proceso, minimizar los residuos y conservar la energía, lo que en última instancia conduce a prácticas de producción más eficientes y sostenibles.¹

Muestras de cemento de XRF

Para garantizar la calidad del cemento fabricado, es posible que desee tomar una pequeña cantidad para una muestra prensada. Una vez molido en un polvo fino, y prensado en una pastilla, se puede utilizar XRF en la muestra para aprender más sobre su calidad.

XRD y producción de cemento

La XRD puede complementar a la XRF proporcionando detalles sobre diferentes aspectos mineralógicos de la fabricación de cemento, incluidas las cenizas volantes. Utilizando la ley de Bragg, puede:

• Controlar la mineralogía del clínker de cemento
• Identificar fases cristalinas
• Proporcionar datos cuantitativos sobre las fases cristalinas del cemento.

Para garantizar las propiedades físicas y químicas deseadas de su producto final, es crucial que comprenda la composición de fases y la cristalografía de sus componentes de cemento. El análisis XRD puede ayudar a afinar el proceso de clinkerización proporcionando la identificación de fases. Esto es fundamental para garantizar la calidad y el rendimiento del cemento. ²

Uso de XRF y XRD para obtener resultados optimizados

Los productos utilizados en la fabricación de cemento que incluyen las tecnologías XRF y XRD tienen capacidades complementarias:

• XRF: Muestra las composiciones elementales del cemento
• XRD: Presenta cualquier estructura cristalina.

Al proporcionar un análisis dual, el XRF y la XRD pueden mostrar todas las propiedades químicas y mineralógicas del cemento. Gracias a ello, los fabricantes pueden tomar decisiones informadas sobre la producción de cemento. Esto demuestra que estas herramientas pueden mejorar la calidad y la sostenibilidad medioambiental del proceso de producción de cemento. ³

XRF y XRD: transformación de los procesos de fabricación del cemento

La integración de las técnicas de análisis por rayos X, en particular el XRD y la XRF, ha revolucionado el proceso de fabricación del cemento, aumentando tanto la eficacia como la calidad.

Los sistemas XRF/XRD avanzados están a la cabeza de esta transformación. Pueden proporcionar análisis simultáneos y secuenciales que ofrecen evaluaciones rápidas y precisas de muestras sólidas. Estos sistemas pueden detectar una amplia gama de elementos, desde ligeros a pesados, en varios niveles de concentración. Esto los hace indispensables en el control de calidad del cemento.

Estos modernos analizadores XRF/XRD se caracterizan por funciones como goniómetros avanzados para mediciones angulares precisas. Tienen capacidad para alojar varios monocromadores de canal fijo, lo que mejora sus capacidades analíticas.

Algunos están equipados con la tecnología de tubos de rayos X más avanzada, que garantiza una estabilidad a largo plazo y un rendimiento óptimo. La construcción modular de estos instrumentos permite su personalización para satisfacer los requisitos específicos de la industria. Al cumplir estos requisitos, se pone de manifiesto su versatilidad y aplicabilidad en diferentes sectores, incluida la fabricación de cemento.

Además, la posibilidad de integrar sistemas de XRD para el análisis detallado de fases complementa el análisis elemental que proporciona el XRF. Esta sinergia permite una comprensión exhaustiva de las propiedades químicas y mineralógicas del cemento, que son cruciales para mantener altos estándares de producción. 

Tanto si busca mejorar la fabricación de cemento portland como disminuir las interferencias constructivas, el análisis de rayos X puede ayudarle a garantizar un control total del proceso de producción en su planta de cemento. El XRF y la XRD también pueden ayudar a que los hornos de cemento y los hornos rotatorios sean más eficientes energéticamente durante su uso.

La adopción de herramientas tan avanzadas para el análisis de rayos X supone un paso significativo hacia una producción de cemento más sostenible, eficiente y de alta calidad, que se alineará con los objetivos de responsabilidad medioambiental e innovación tecnológica de la industria.

En esencia, la aplicación del análisis de rayos X en la fabricación de cemento simboliza un cambio fundamental hacia un mayor control y optimización del proceso de producción, garantizando el suministro constante de productos de cemento superiores y sostenibles.

Referencias

1. Aumento de la productividad y del valor de las fuentes minerales. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/MSD/Flyers/PF41379-xrf-xrd-solutions-geology-mining.pdf
2. Quantitative X-ray diffraction analysis in cement production control: part one. World Cement. https://www.worldcement.com/special-reports/18092015/quantitative-xray-diffraction-analysis-cement-production-control-613/. Consultado el 12 de enero de 2024.
3. Espectrómetros de fluorescencia de rayos X únicos con capacidad de DRX integrada. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/MSD/brochures/XRF-BR41187-arl-9900-intellipower-series.pdf 
4. Andrade Neto J, Campos C, Jansen D, De la Torre A, Kirchheim A, Matos P. In-site laboratory X-ray diffraction applied to assess cement hydration. Cement and Concrete Research. 2022;162: 106988. doi: 10.1016/j.cemconres.2022.106988.
5. eBook: Guía práctica para la mejora de los procesos de fabricación y producción de cemento