PROCESSO DE PRODUO DO CIMENTO TIPO PORTLAND

Tecnologia Qumica Professor: Jos Edmundo Accioly Alunos: Jos Carlos Medeiros Vieira Marcos Soares Jnior

Indce Introduo Fluxograma Geral Aspectos da produo

Descrio do processo Controle de Qualidade Co-processamento

Processos via seca x via mida Concluso Referncias

Introduo O cimento (derivada do latim cmentu) um material

cermico que, em contato com a gua, produz reao exotrmica de cristalizao de produtos hidratados, ganhando assim resistncia mecnica. o principal material de construo usado na construo como aglomerante. uma das principais commodities mundiais, servindo at mesmo como indicador econmico.

Fluxograma geral do processo:

Aspectos da produo: Gerao de material particulado ou p: Direcionado para as chamins e retido por coletores (ciclones, filtros

manga ou precipitadores eletrostticos). Representa de 20 a 30% da produo e retorna ao forno como matria-prima. Consumo Energtico: 90%: energia trmica gerada pelo combustvel (secagem,

aquecimento e calcinao das matrias-primas).

20 e 25% dos custos de produo do cimento. 10%: energia eltrica (moagem das matrias-primas: 25% e do

clnquer: 40%, e operaes do forno e resfriador: 20%). 50% dos custos.

Detalhamento do processo: 1. Extrao da matria prima: Extrao das matrias primas Calcrio e Argila, das pedreiras,

pode ser realizada de forma mecnica ou com explosivos.

Detalhamento do processo: 2. Britagem: O material extrado se encontra em blocos, e torna-se

necessrio a reduo de sua granulometria. (0-1000mm) (0 30~40mm)

Detalhamento do processo: 3. Pr-Homogeinizao: O calcrio, argila e as matrias-primas alternativas e os materiais corretivos

da composio qumica das mesmas so misturados e pr-homogeneizados por depsito em vrias camadas que do origem formao de uma pilha de material num edifcio, em geral, coberto. Esse material depositado em pilha posteriormente retomado de um modo especial que garanta a sua homogeneidade e enviado moagem de cru. Nesta etapa tambm, h a dosagem dos materiais visando garantir a qualidade do produto final.CLNQUER

75 ~ 80% de Calcrio

20 ~ 25% de Argila

Detalhamento do processo: 3. Pr-Homogeinizao:

Detalhamento do processo: 4. Moagem do cru: As matrias-primas homogeneizadas, que passamos a designar por cru, (0-30/40mm)

so alimentadas a um moinho de bolas ou a um moinho vertical onde so submetidos a uma operao de secagem e transformadas em farinha (com um resduo da ordem de 12 a 18% na malha de 90 microns). Nesta etapa ainda pode ocorrer uma pequena correo na composio qumica do cru.

Moinho de bolas

Moinho vertical

Detalhamento do processo: 5. Silos de homogeneizao: ltima etapa de homogeneizao antes do cozimento. Ocorre em silos verticais de grande porte atravs de processos

pneumticos ou por gravidade.

Detalhamento do processo: 6. Pr Aquecimento: Na torre de pr-aquecimento d-se o incio do processo de

descarbonatao e a pr-calcinao do material. A reao de pr-calcinao extremamente endotrmica e consome cerca de 60% do calor fornecido. Filtros removem as poeiras presentes no circuito de gases.

Pr Aquecimento:

Detalhamento do processo: 7. Forno / Arrefecedor: A farinha alimentada ao forno, j em grande parte

descarbonatada, transformada em clnquer atravs de uma srie de reaes qumicas que se acontecem em torno dos 1450C sob a ao de uma chama a 2000C. O clnquer incandescente arrefecido bruscamente no arrefecedor.

Forno: Caractersticas: O forno rotativo de clinquerizao consiste de um tubo

cilndrico de ao revestido com tijolos refratrios especiais que protegem a chapa de ao das elevadas temperaturas no interior do forno, gira lentamente em aproximadamente 1 a 4 voltas por minuto e ligeiramente inclinado, em torno de 2% a 8% em relao a horizontal.

Forno:

Arrefecedor: Este processo importante para o trmino da reao qumica do clnquer. Ao

sair do forno com temperatura de aproximadamente 1100 C, o clnquer passa por um resfriador onde resfriado bruscamente para aproximadamente 90 C. nesta fase que acontece a estabilidade, a decomposio dos cristais de alita, a formao da belita secundria, o contedo de cal livre secundria e a formao do aluminato clcico, sendo que estes dois ltimos componentes condicionam os fenmenos de expanso no cimento.

Clnquer: O clnquer o elemento mais importante do cimento

Portland, e formado de quatro compostos bsicos, a saber: Silicato diclcico (2CaOSiO2) abreviada por C2S, denominado

belita; - 50 ~ 70% Silicato triclcico (3CaOSiO2) abreviada por C3S, denominado alita; - 15 ~ 30% Aluminato triclcico (3CaOAl2O3), abreviada por C3A; 5~10% Ferro Aluminato tetraclcico (4CaOAl2O3Fe2O3), abreviada por C4AF. 5 15%

Propriedades conferidas ao cimento: Alita: principal mineral que contribui para a resistncia

mecnica/ fase que reage mais rapidamente com a gua Belita: reage mais lentamente com a gua porm, aps perodos maiores (aproximadamente um ano), atinge a mesma resistncia mecnica que a alita C3A: reage muito rapidamente com a gua, porm sem apresentar fortes propriedades hidrulicas. Em combinao com os silicatos, o mesmo eleva a resistncia inicial do cimento. C4AF: apresenta taxas inicialmente altas de reatividade com a gua. pouco para a resistncia mecnica

Controle de Qualidade No laboratrio as amostras de clnquer so avaliadas quanto a: Fator de saturao: Sua aprovao garante a reatividade do cimento; Cal livre CaO: Se estiver alto, o cimento ficar hidratado, podendo expandir e no conseguir alcanar a resistncia estabelecida por normas. Microscopia: Analisa se as molculas se agruparam de forma correta aps a queima e resfriamento.

Controle de Qualidade: Difrao de Raios X A tcnica de difrao de raios-X utilizada para a identificao das fases

constituintes do clnquer.

Microscopia tica e Eletrnica de Varredura Observao morfolgica das amostras.

Ensaio de Lixiviao O ensaio de lixiviao visa simular as condies de exposio do cimento ao

meio ambiente.

Ensaio de Solubilizao O ensaio de solubilizao visa complementar o ensaio de lixiviao (resduo

inerte (Classe III) ou no).

Ensaio de Resistncia Mecnica Compresso A resistncia compresso o controle de qualidade fundamental do

produto. Limites mnimos de resistncia compresso exigidos para 3, 7 e 28 dias.

Detalhamento do processo: 8. Armazenagem do Clnquer: O clnquer aps ter sofrido um arrefecimento brusco at uma temperatura entre os 100 e os 200C enviado para a respectiva zona de armazenagem que em geral se trata de um stock ou de um silo fechado mas, em alguns casos, pode ser uma zona a cu aberto. 9.Adies Ativas: Adies ativas so outras matrias-primas com caractersticas aglomerantes

que misturadas ao clnquer na fase de moagem, juntamente com o gesso compem, os diversos tipos de Cimento Portland. O gesso age como regulador de incio do tempo de pega, e no pode, em nenhuma hiptese, deixar de participar da mistura que compe o Cimento Portland.

Adies Ativas: Os materiais aglomerantes mais utilizados na produo dos

Cimentos Portland compostos so:

Escrias de alto-forno - um subproduto da indstria siderrgica

e se assemelha aos gros de areia grossa. Pozolnicos - So rochas de origem vulcnicas ou matrias orgnicas fossilizados. Fler calcrio - Calcrio Materiais finamente modo. Argilas calcinadas - Certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas, entre 550 C a 900 C. Cinzas de carvo mineral - Cinzas derivadas da queima de carvo mineral nas usinas, principalmente nas termeltricas. Cinzas de casca de arroz - Cinzas resultantes da queima de cascas de arroz.

Detalhamento do processo: 10. Moagem do Cimento: Uma vez doseado nas devidas propores, o clnquer modo conjuntamente com

cerca de 5% de gesso e outras adies (materiais cimentcios) para dar origem aos diferentes tipos de cimento. O cimento transportado mecnica e pneumaticamente para os silos de produtos acabados, onde estocado.

Detalhamento do processo: 11. Expedio: Sacos de 50Kg, enrolados em papel Kraft que protege da

umidade; A granel.

Co-processamento:

O co-processamento a tcnica de destruio trmica a altas temperaturas em fornos de clnquer devidamente licenciados para este fim, com aproveitamento de contedo energtico e/ou aproveitamento da frao mineral como matria-prima, sem a gerao de novos resduos.

Vantagens do Co-processamento: Elimina vrios resduos de forma segura e definitiva. No gera passivos ambientais Permite controle on line das emisses

Poupa recursos naturais no-renovveis leo combustvel, coque de petrleo Matrias-primas minerais

Via Seca x Via mida: Via mida

A mistura moda com a adio de aproximadamente 40% de gua, entra no

forno rotativo sob a forma de uma pasta de lama.

Via Seca A mistura moda totalmente seca e alimenta o forno em forma de p.

Via Seca x Via mida: O processo seco tem a vantagem determinante de economizar

combustvel j que no tem gua para evaporar no forno. Comparativamente, um forno de via mida consome cerca de 1250 kcal por kg de clinquer contra 750 kcal de um forno por via seca. O forno de um processo por via seca mais curto que um forno por via mida, porm suas instalaes de moagem e do forno so muito mais complexas.

Concluses: O processo de fabricao de cimento, ocorre basicamente

atravs da ao de altas temperaturas em fornos rotativos. Gera grande impacto ambiental, mas ao mesmo tempo serve como suporte para eliminao de resduos. O mercado est em grande expanso.

Referncias: [1].www.cimpor.com.br

[2]. http://www.slideshare.net/OMonitor/processo-de-produo-do-cimento [3]. www.cimentoitambe.com.br [4]. Anlise Termoeconmica do Processo de Produo de Cimento Portland

com Co-processamento de Misturas de Resduos. Dissertao Universidade Federal de Itajub Mestrado em Engenharia Mecnica.

OBRIGADO.