El cilindro de un horno rotatorio se divide sistemáticamente en zonas funcionales para facilitar el procesamiento gradual de los materiales a medida que se desplazan desde el extremo de alimentación hasta el extremo de descarga.Estas zonas incluyen la zona de secado y precalentamiento, la zona de calcinación, la zona de transición y la zona de sinterización, cada una de ellas con fines térmicos y químicos distintos.La ligera inclinación del horno (1,5%-5%) y la rotación lenta (0,2-2 rpm) garantizan una progresión controlada del material, mientras que las opciones de combustible (gas natural, gasóleo o aceite de horno) y los mecanismos de accionamiento (cadena/piñón, engranaje, etc.) se adaptan a las necesidades operativas.Esta zonificación optimiza procesos como la producción de clínker de cemento o la fabricación de alúmina, equilibrando la eficiencia y la transformación del material.
Explicación de los puntos clave:
1. Zonas funcionales del horno rotatorio
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Zona de secado y precalentamiento:
- Situada cerca del extremo de alimentación, esta zona elimina la humedad y precalienta las materias primas utilizando los gases de escape de las zonas posteriores.
- Es fundamental para evitar el choque térmico y garantizar un calentamiento uniforme antes del procesamiento a temperaturas más altas.
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Zona de calcinación:
- Sección media del horno donde las temperaturas aumentan significativamente (por ejemplo, 800-1.200°C para el cemento).
- Facilita las reacciones de descomposición (por ejemplo, piedra caliza → cal + CO₂) o las transiciones de fase.
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Zona de transición:
- Une las zonas de calcinación y sinterización, estabilizando las propiedades del material antes del tratamiento final a alta temperatura.
- Garantiza un aumento gradual de la temperatura para evitar daños en el material.
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Zona de sinterización:
- Sección más caliente (hasta 1.450°C en hornos de cemento) donde los materiales se funden en clinker o pellets.
- Completa la unión química y la densificación, críticas para la resistencia del producto.
2. Mecánica de movimiento del material
- La ligera inclinación del horno (1,5%-5%) y la rotación (0,2-2 rpm) utilizan la gravedad para hacer avanzar los materiales.
- Los ajustes de velocidad mediante variadores de velocidad controlan el tiempo de residencia, optimizando las reacciones para diferentes productos (por ejemplo, alúmina frente a pellets de mineral de hierro).
3. Sistemas de combustible y propulsión
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Opciones de combustible:
- Gas natural (limpio y económico), gasóleo (alta densidad energética) o aceite de horno (temperaturas extremas).
- La elección depende del coste, la normativa y el diseño del horno.
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Mecanismos de accionamiento:
- Las transmisiones de cadena/piñón (≤55 kW) o de engranaje (servicio pesado >55 kW) garantizan una rotación fiable.
- Los accionamientos directos ofrecen precisión para aplicaciones especializadas.
4. Aplicaciones industriales
- La producción de clínker de cemento, alúmina y pellets de mineral de hierro depende de una zonificación precisa para garantizar la calidad.
- Procesos como la oxidación (por ejemplo, en hornos de prensado en caliente aplicaciones) se benefician de perfiles térmicos controlados.
5. Consideraciones de diseño
- Las longitudes y temperaturas de las zonas se adaptan a las propiedades del material (por ejemplo, contenido de humedad, reactividad).
- La recuperación del calor de escape en las zonas de secado/precalentamiento mejora la eficiencia energética.
El conocimiento de estas zonas y de sus funciones permite a los operadores optimizar el rendimiento de los hornos para materiales específicos, equilibrando la eficiencia térmica con la calidad del producto.La interacción de la mecánica, la termodinámica y la química en estas zonas subraya su importancia en el procesamiento industrial.
Cuadro sinóptico:
| Zona | Función | Rango de temperatura |
|---|---|---|
| Secado y precalentamiento | Elimina la humedad, precalienta los materiales utilizando los gases de escape | Temperatura ambiente hasta ~800°C |
| Calcinación | Descompone materiales (por ejemplo, piedra caliza → cal) | 800-1,200°C |
| Transición | Estabiliza las propiedades del material antes de la sinterización | 1,200-1,450°C |
| Sinterización | Fusiona materiales en clinker/pellets para dar resistencia al producto final | Hasta 1.450°C |
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