Effect of ZnO, ZrO2 and B2O3 on clinkerization process. Part I. Clinkerization reactions and clinker composition

El empleo de residuos cerámicos como materia prima alternativa en la fabricación del crudo de cemento Portland, aumenta el contenido de ZnO, ZrO2 y B2O3 en el clinker. Estos elementos se encuentran en la capa esmaltada de los residuos cerámicos incorporados al crudo. Por ello el presente trabajo de investigación aborda el estudio del efecto que tiene la adición en el crudo de contenidos del 0,5 y 2% de ZnO, ZrO2 y B2O3 de manera individual y conjunta en los procesos de clinkerización, en la distribución y morfología de las fases mineralógicas del clinker. Los resultados obtenidos han demostrado que el ZnO y ZrO2 permanecen fijados en el clinker, sin embargo el B2O3 se volatiliza parcialmente. El ZnO actúa como fundente, mientras que el ZrO2 y el B2O3 no aumentan el contenido de fase fundida. La adición de estos óxidos al crudo modifica el contenido de las principales fases mineralógicas del clinker. El ZnO disminuye los contenidos de C3S y C3A, el ZrO2 disminuye marcadamente la fase ferrítica y el B2O3 estabiliza el C2S. En los clinkeres obtenidos a partir de la adición del 2% de ZnO y ZrO2 se identifica la presencia de nuevas fases mineralógicas, 3CaO·ZnO·2Al2O3, y CaZrO3The use of clay-based product waste as an alternative prime material in Portland cement raw mixes raises the ZnO, ZrO2 and B2O3 content in the clinker. These compounds are found in the enamelled surface of the tile added to the raw mix. The present study explores the effect of adding 0.5 and 2% ZnO, ZrO2 and B2O3 to the raw mix, separately and jointly, on clinkerization and the distribution and morphology of the mineral phases in the clinker. The findings showed that while ZnO and ZrO2 are fixed in the clinker, B2O3 is partially volatized. Zinc oxide acted as a flux, while neither ZrO2 nor B2O3 increased the molten phase. The addition of the oxides to the raw mix changed the content of the main mineral phases in the clinker. Zinc oxide lowered the C3S and C3A contents, ZrO2 reduced the ferritic phase and B2O3 stabilized C2S. New mineral phases, namely 3CaO·ZnO·2Al2O3 and CaZrO3, were identified in the clinkers obtained when 2% ZnO and ZrO2 were added to the raw mi