Química Industrial: Fabricação de Cimento

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QUÍMICA
INDUSTRIAL
QUÍM
ICA INDUSTRIAL
MARCELO GAUTO 
GILBER ROSA
GAUTO // ROSA
 Artigos elaborados por profissionais atuantes no mercado
 Casos que introduzem o assunto a ser discutido no capítulo
 Noções básicas da corrosão e das operações unitárias que 
envolvem os processos estudados
 Projeto gráfico e pedagógico especialmente desenvolvido
 Exercícios para fixação do conteúdo
Esta obra chega para preencher uma lacuna: a de inserir 
os alunos nos processos mais importantes da indústria 
química. Dirigido especialmente para as áreas de química, 
meio ambiente, plásticos e petroquímica e aos estudantes da 
química em geral, aborda de forma qualitativa conteúdos como 
tratamento de água, petróleo, polímeros, siderurgia, óleos 
vegetais, sabões, bebidas fermentadas, entre outros. 
O objetivo dos autores é oferecer uma visão geral da indústria 
química para quem busca qualificação técnica na área. O livro 
conta com os seguintes recursos para promover a aprendizagem:
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INDUSTRIAL
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QUÍMICA
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Química Analítica 
Rosa, Gauto & Gonçalves
39230_Quimica_Industrial.indd 1 14/09/12 15:28
G278q Gauto, Marcelo. 
 Química industrial [recurso eletrônico] / Marcelo Gauto,
 Gilber Rosa. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman,
 2013.
 Editado também como livro impresso em 2013. 
 ISBN 978-85-65837-61-3
 1. Química. 2. Indústria química. 3. Tecnologia química.
 I. Rosa, Gilber. II. Título. 
CDU 66
Catalogação na publicação: Natascha Helena Franz Hoppen CRB10/2150
 
capítulo 6
Fabricação do cimento
A palavra cimento é originada do latim caementu, que designava, na Roma antiga, uma espécie de pedra natural 
de rochedos. A origem do cimento data de aproximadamente 4.500 anos atrás. Diversas misturas de substâncias 
foram usadas desde a Antiguidade nas construções de templos e palácios. As grandes obras gregas e romanas, 
como o Panteão e o Coliseu, foram construídas com o uso de solos de origem vulcânica (pozolânico), que 
possuíam propriedades de endurecimento sob a ação da água. Neste capítulo, vamos estudar o desgaste 
corrosivo do concreto, bem como os principais tipos de cimento e as reações químicas que estão na gênese 
do seu preparo.
Objetivos
 Indicar as principais matérias-primas utilizadas na fabricação de cimento.
 Entender como ocorre o processo de fabricação de cimento Portland.
 Conhecer as reações químicas envolvidas no preparo do cimento.
 Saber quais são os principais tipos de cimento.
 Aprender sobre coprocessamento.
 Entender como estruturas de concreto sofrem desgaste corrosivo.
 Compreender a operação unitária de transporte de sólidos.
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Para iniciar...
A extração de 
minérios no Brasil
Semelhante ao que ocorre na indústria siderúrgica, a 
produção de cimento consome de forma intensiva di-
versos minérios. O processo de obtenção dos diversos 
minérios, tais como minério de ferro, calcário e argila, 
por exemplo, tem como base o extrativismo mineral. 
A extração desses minerais de suas jazidas provoca 
sérias alterações na região onde estão localizadas 
suas reservas. Além das mudanças físicas da região, 
associadas à retirada do minério, há questões socio-
ambientais envolvidas, como o gerenciamento de re-
síduos decorrentes da extração, poluição da água, ga-
rimpos ilegais, utilização de mão de obra escrava, por 
vezes, e o que fazer com a área após a sua exaustão.
Hoje, as grandes mineradoras conseguem reduzir 
parte do impacto da atividade, além de tomarem me-
didas compensatórias para as comunidades afetadas. 
A reconstituição da área afetada pode exigir repor a 
terra extraída do “buraco”, além do reflorestamento 
de milhares de hectares em alguns casos. A reconsti-
tuição, porém, é lenta, podendo levar décadas, e cus-
ta caro, mas é possível e está sendo feita na maioria 
das grandes jazidas.
Graças a essa nova fase da mineração industrial, hoje 
o garimpeiro artesanal passou a ser um problema 
maior que as grandes mineradoras, já que o garimpei-
ro solitário age sem fiscalização e pautado pelo ins-
tinto de sobrevivência. Por isso, usa elementos como 
o mercúrio para a extração do ouro, por exemplo, po-
luindo os rios da região e expondo sua própria saúde. 
Além disso, muitas vezes, invade terras indígenas e 
ribeirinhas, levando consigo prostituição, jogo, alco-
olismo e drogas para o entorno do garimpo. Pautar 
o garimpo de forma legal, é um grande desafio a ser 
superado no Brasil ainda hoje.
Introdução
O grande passo no desenvolvimento do cimento foi dado em 1756 pelo inglês John Smeaton, 
que conseguiu obter um produto de alta resistência por meio de calcinação de calcários moles e 
argilosos. Em 1818, o francês Vicat obteve resultados semelhantes aos de Smeaton pela mistura de 
componentes argilosos e calcários. Ele é considerado o inventor do cimento artificial.
Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras calcárias e argila, 
transformando-as em um pó fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-se 
tão dura quanto as pedras empregadas nas construções. A mistura não se dissolvia em água e 
foi patenteada pelo construtor no mesmo ano e batizada de cimento Portland, que recebeu esse 
nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha 
britânica de Portland.
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Matérias-primas
As principais matérias‑primas que compõem o cimento são calcário, argila e gesso. O calcá‑
rio é constituído basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3) que, dependendo da sua origem 
geológica, pode conter várias impurezas, tais como magnésio, silício, alumínio ou ferro. A argila 
é constituída por silicatos complexos contendo alumínio e ferro como cátions principais, além de 
potássio, magnésio, sódio, cálcio, titânio, entre outros.
A argila fornece óxidos de alumínio, ferro e silício à pasta do cimento, de modo que se pode utilizar 
bauxita, minério de ferro e areia, respectivamente, para corrigir os teores dos componentes neces-
sários. O gesso é o produto de adição final no processo de fabricação do cimento a fim de regular 
o tempo de pega (endurecimento) por ocasião das reações de hidratação que ocorrem nessa fase.
Constituído basicamente por sulfato de cálcio (CaSO4), o gesso pode ser anidro, di-hidratado ou 
penta-hidratado. Também é utilizado o gesso proveniente da indústria de ácido fosfórico a partir 
da apatita Ca5(PO4)3(OH, F, Cl).
Processo de fabricação
Dois métodos ainda são utilizados para a fabricação de cimento: processo seco e processo úmido; 
este último, todavia, em menor número. Nos dois métodos, as matérias-primas anteriormente cita-
das são extraídas das jazidas e britadas para adquirirem dimensões trabalháveis. Os dois métodos 
originam um produto intermediário chamado clínquer, e o cimento final é idêntico nos dois casos. 
O processo úmido foi originalmente utilizado no início da fabricação industrial de cimento e é 
caracterizado pela simplicidade da instalação e da operação dos moinhos e fornos. Além disso, 
consegue-se uma excelente mistura com menor emissão de pó, necessitando de sistemas bem 
primitivos de despoeiramento.
No processo úmido, uma mistura das matérias-primas é moída com a adição de aproximadamente 
40% de água e entra no forno rotativo sob a forma de polpa. É um processo pouco utilizado por-
que eliminar a água utilizada consome muita energia. As suas principais vantagens são melhores 
manuseio e transporte das matéria-primas e o menor desgaste dos moinhos. Já o processoseco 
tem a vantagem determinante de economizar combustível, uma vez que não há água para eva-
porar no forno. 
Comparativamente, um forno de via úmida consome cerca de 1250 kcal por kg de clínquer 
contra 750 kcal de um forno de via seca. 
No processo seco, a mistura de matérias-primas é moída a seco e alimenta o forno em forma de 
pó. A umidade da mistura do moinho é retirada pelo aproveitamento dos gases quentes do forno. O 
forno de um processo por via seca é mais curto do que um por via úmida, a homogeneização é mais 
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difícil e, como produzem muita poeira, as instalações requerem equipamentos de despoeiramento 
muito mais complexos. A seguir, apresentamos uma descrição mais detalhada do processo a seco.
Produção do cimento por via seca
Industrialmente, o cimento é fabricado por via seca, tendo calcário e argila como principais insu-
mos e uma pequena quantidade de compostos contendo ferro. As matérias-primas são extraídas 
das minas, britadas e misturadas em determinadas proporções. A mistura contendo 90% de calcá-
rio e 10% de argila, aproximadamente, chamada de farinha crua, passa por moagem em moinho 
de bolas, rolos ou barras, onde se processa o início da mistura das matérias-primas e, ao mesmo 
tempo, a sua pulverização.
A mistura crua é homogeneizada em silos verticais de grande porte através de processos pneumá-
ticos e por gravidade. Dos silos de homogeneização, a farinha é introduzida em um forno, passan-
do antes por pré-aquecedores – equipamentos que aproveitam o calor dos gases provenientes do 
forno e promovem o aquecimento do material.
O forno é rotativo, apresenta uma ligeira inclinação (5º a 10º) e tem dimensões de 60 a 200 m de 
comprimento e 2 a 6 m de diâmetro (Figura 6.1). No forno rotativo, a mistura é calcinada à tempe-
ratura de 1450 ºC, resultando o clínquer, que, ao sair do forno, é resfriado e armazenado em silos.
Finalmente, o clínquer é reduzido a pó por meio da moagem (moinho de cimento), juntamente com 
gesso e outros aditivos. O gesso, como já dissemos, tem a função de retardar o endurecimento do 
clínquer, pois esse processo seria muito rápido quando a água fosse adicionada ao clínquer puro.
Junto com o clínquer, adições de gesso, escória de ferro, pozolana e o próprio calcário compõem 
os diversos tipos de cimento. Essas substâncias são estocadas separadamente antes de entrarem 
Figura 6.1 Forno rotativo para produção do clínquer.
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	Capítulo 6 - Fabricação do cimento