Relatório 2 - Cal final

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UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro 
Escola de Química – Departamento de Processos Inorgânicos 
Disciplina: EQI 472 – Processos Inorgânicos Experimental 
Professora Leila Resnik 
 
 
 
 
 
 
 
 
Avaliação dos Parâmetros de Otimização de 
Obtenção de Cal 
 
 
 
 
Grupo 
 João Victor Rodriguez – DRE 109051423 
Nathany Lisbôa – DRE 111473665 
Roberta Vianna – DRE 113103313 
 
 
 
 
 
Outubro de 2014 
1) Introdução 
 
A cal, nome comum do aglomerante óxido de cálcio, é uma das substâncias mais 
importantes para a indústria, principalmente a de construção civil, sendo utilizada para 
elaboração de argamassas. Ela é obtida a partir da calcinação de rochas calcárias, à 
temperatura de 900 °C. 
Na calcinação do calcário natural (carbonato de cálcio) submetido ao calor, obtém-se 
óxido de cálcio e anidridos carbônicos. 
 
 
 
O produto obtido é chamado cal viva, e não é o produto final utilizado pela indústria. 
O óxido é, ainda, hidratado, num processo chamado extinção da cal viva, transformando-se 
no hidróxido, chamado cal extinta. 
 
A cal extinta é utilizada para a produção de argamassas, misturadas com água e areia. 
O carbonato original pode ser reconstituído pela recombinação do hidróxido com o gás 
carbônico presente na atmosfera. 
 
A reação de carbonatação ocorre lentamente, de fora para dentro, exigindo uma 
porosidade que permita a evaporação da água e a entrada do gás. Como o gás carbônico seco 
não se combina satisfatoriamente com o hidróxido, essa reação exige a presença de água. 
 
Materiais Utilizados 
 
 Concha 
 Mármore 
 Espátula 
 Rot-Up 
 12 Cadinhos 
 12 Grais e Pistilos 
 Vidros de Relógio 
 Balança 
 Bécheres 
 Estufa 
 Dessecador 
 Bastões de Vidro 
 Solução HCl 10% 
 Solução NaOH 20% 
 Balões Volumétricos 250 ml 
 Água Destilada 
 Funil de Líquidos 
 Papel de Filtro 
 Erlenmeyers 
 Murexida (indicador) 
 Solução de EDTA 0,01 M 
 Proveta 50 ml 
 Proveta 10 ml 
 
2) Procedimento Experimental 
 
2.1 – Análise Granulométrica 
 
Amostras de mármore e conchas já trituradas foram peneiradas com o auxílio de um 
peneirador (rot-up), onde cada peneira do conjunto havia sido previamente pesada e suas 
massas foram anotadas. Após a peneiração, foi escolhida uma das peneiras do aparelho em 
função da granulometria. A escolhida pelo grupo foi a peneira com 0,25 mm de diâmetro 
médio, de mesh 60. O procedimento foi feito para cada tipo de material, limpando o conjunto 
ao trocá-los. O peso da peneira escolhida com a amostra também foi anotado. 
 
MÁRMORE 
Peneira (mesh) Diâmetro Peso (Peneira) Peso (Peneira + Amostra) Peso (Amostra) 
16 1,00 mm 447 g - - 
48 0,30 mm 452 g - - 
60 0,25 mm 480 g 534 g 54 g 
100 0,15 mm 476 g - - 
170 0,09 mm 436 g - - 
250 0,062 mm 506 g - - 
CONCHA 
Peneira (mesh) Diâmetro Peso (Peneira) Peso (Peneira + Amostra) Peso (Amostra) 
16 1,00 mm 447 g - - 
48 0,30 mm 452 g - - 
60 0,25 mm 480 g 599 g 119 g 
100 0,15 mm 476 g - - 
170 0,09 mm 436 g - - 
250 0,062 mm 506 g - - 
Tabela 1:Dados de granulometrias e pesos para o mármore e concha 
 
2.2 – Preparação das amostras para a Calcinação 
 
A preparação das amostras para calcinação foi feita da seguinte maneira: 
 
a. Separou-se 12 cadinhos, numerando-os de 1 a 12; 
b. Pesou-se cada cadinho vazio; 
c. Adicionou-se 10 g das amostras em cada cadinho, sendo as amostras de 1 a 6 de 
mármore e de 7 a 12 de conchas; 
d. As massas dos cadinhos com as amostras foram anotadas. 
 
Os cadinhos foram divididos em duas temperaturas: 700 °C e 900 °C. Além disso, 
amostras dos materiais inteiros também foram pesadas, correspondendo aos cadinhos de 
números 3 e 6, para o mármore, e 9 e 12 para as conchas. 
 
A tabela abaixo ilustra melhor a divisão dos cadinhos e contém as massas pesadas. 
 
MÁRMORE 
 Cadinho Peso (cadinho) Peso (cadinho + amostra) Peso (amostra) 
T = 700 °C 
1 48,2541 g 58,2679 g 10,0138 g 
2 43,6486 g 53,6643 g 10,0157 g 
3 41,8960 g 52,0071 g 10,1111 g 
T = 900 °C 
4 41,0369 g 51,0512 g 10,0143 g 
5 42,1573 g 52,1656 g 10,0083 g 
6 47,1338 g 57,1834 g 10,0496 g 
Tabela 2: Dados de pesos para o mármore antes do aquecimento. 
 
 
CONCHA 
 Cadinho Peso (cadinho) Peso (cadinho + amostra) Peso (amostra) 
T = 700 °C 
7 43,2051 g 53,2066 g 10,0015 g 
8 37,5041 g 47,5177 g 10,0136 g 
9 41,4919 g 51,5742 g 10,0823 g 
T = 900 °C 
10 45,2977 g 55,3057 g 10,0080 g 
11 37,1472 g 47,1978 g 10,0506 g 
12 38,8963 g 48,9235 g 10,0272 g 
Tabela 3: Dados de pesos para a concha antes do aquecimento. 
 
As amostras foram, então, levadas à estufa para calcinação por duas horas, nas 
temperaturas citadas anteriormente. 
 
2.3 – Análise Química 
 
 Após serem retiradas da estufa, as amostras foram passadas para um dessecador. 
Então, o peso de cada cadinho após a calcinação também foi anotado. 
 
MÁRMORE 
 
Cadinho Peso (cadinho) Peso (cadinho + amostra) depois Peso (amostra) depois 
T = 700 °C 
1 48,2541 g 58,1952 g 9,9411 g 
2 43,6486 g 53,5220 g 9,8734 g 
3 41,896 g 51,8885 g 9,9925 g 
T = 900 °C 
4 41,0369 g 47,9850 g 6,9481 g 
5 42,1573 g 48,5381 g 6,3808 g 
6 47,1338 g 53,7442 g 6,6104 g 
CONCHA 
T = 700 °C 
7 43,2051 g 52,8324 g 9,6273 g 
8 37,5041 g 46,9255 g 9,4214 g 
9 41,4919 g 50,9598 g 9,4679 g 
T = 900 °C 
10 45,2977 g 53,0002 g 7,7025 g 
11 37,1472 g 43,7867 g 6,6395 g 
12 38,8963 g 45,0541 g 6,1578 g 
Tabela 4: Dados de pesos para o mármore e concha depois do aquecimento 
 Assim, cada amostra foi passada para um gral e triturada para a determinação da 
quantidade de cal obtida em cada uma. Os seguintes procedimentos foram realizados: 
 
a. 1 g de cada amostra foi pesado em vidro de relógio; 
b. A massa foi passada para um bécher de 500 ml; 
c. Mediu-se 50 ml de HCl 10% numa proveta; 
d. Adicionou-se 20 ml do ácido no bécher a agitou-se com bastão de vidro; 
e. Mais 30 ml do ácido foram adicionados; 
f. A solução foi filtrada em um balão volumétrico de 250 ml, quantitativamente; 
g. O balão foi agitado e aferido; 
h. Em um erlenmeyer, transferiu-se 10 ml da solução e 50 ml de água destilada foram 
adicionados; 
i. Após a diluição, 2,5 ml de NaOH 20% foram adicionados ao erlenmeyer; 
j. O indicador murexida foi adicionado; 
k. Foi feita titulação com EDTA 0,01 M, em duplicata, anotando-se os volumes 
correspondentes até o indicador mudar de cor. 
 
 
MÁRMORE CONCHA 
Cadinho Cal Virgem Cadinho Cal Virgem 
T = 700 °C 
1 1,0006 g 7 1,0008 g 
2 1,0010 g 8 1,0000 g 
3 1,0012 g 9 1,0002 g 
T = 900 °C 
4 1,0004 g 10 1,0009 g 
5 1,0003 g 11 1,0003 g 
6 1,0090 g 12 1,0008 g 
Tabela 5: Dados de pesos para o mármore e concha antes da titulação 
 
 
A porcentagem de óxido de cálcio (CaO) foi calculada a partir da seguinte equação: 
 
 
 
 
 
 
 
Na qual se sabe que: 
 
 
 [EDTA] = 0,01M = 0,01 mmol/mL 
 = 1g 
 é o volume médio de EDTA utilizado nas titulações de uma mesma amostra. 
 
Substituindo e simplificando, temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Resultados 
 
Titulação e cálculo do teor de CaO: 
 
MÁRMORE 
 
Cadinho 
Volume da 
titulação 1 
(mL) 
Volume da 
titulação 2 
(mL) 
Volume 
médio 
(mL) 
%m/m CaO 
T= 700°C 
1 1,2 1,1 1,151,61 
2 1,1 1,1 1,1 1,54 
3 0,9 0,8 0,85 1,2 
T=900°C 
4 3,2 3,4 3,3 4,62 
5 3,2 3,4 3,3 4,62 
6 3,0 3,0 3,0 4,2 
CONCHA 
T=700°C 
7 4,0 4,0 4,0 5,6 
8 4,1 4,0 4,05 5,67 
9 4,0 3,0 3,5 5,0 
T=900°C 
10 5,0 5,3 5,15 7,21 
11 4,4 4,3 4,35 6,09 
12 4,0 4,0 4,0 5,8 
Tabela 6: Dados de volumes de titulação e teor de CaO para o mármore e concha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) Discussão e Conclusão 
 
Nos experimentos feitos foi possível a observação da influência clara da 
granulometria, da temperatura de calcinação e da origem do calcário. 
Pela análise dos dados obtidos, pode-se observar que os maiores percentuais de CaO 
foram obtidos a partir da calcinação da concha, em ambas as temperaturas. No entanto, se 
compararmos as amostras trituradas e inteiras de um mesmo material, podemos ver que a 
diferença não é tão grande quanto de um material para outro. Isso pode ser justificado pela 
origem do mármore, que pode conter teores significativos de carbonato de magnésio e 
impurezas. 
Tanto para o mármore quanto para a concha, a calcinação à temperatura de 900ºC se 
mostrou mais completa do que à 700 ºC, podendo o produto desta conter carbonato ou 
hidróxido de cálcio, além de impurezas. O aumento do teor de CaO com a temperatura já era 
esperado, visto que a energia cedida à reação é a força motriz para a geração da cal virgem a 
partir do carbonato de cálcio. Além disso, a reação, por ser endotérmica, é deslocada no 
sentido dos produtos, ou seja, é favorecida a temperaturas mais altas. 
A variação das faixas granulométricas nas amostras evidenciou que, quanto menor a 
granulometria do material utilizado, maior é a obtenção de cal através da calcinação, devido a 
maior área disponível para a reação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5) Referências Bibliográficas 
 
 Apostila de Processos Inorgânicos Experimental 2014/2 
 Cal Calcário - disponível em 
<https://docs.google.com/document/d/1Q5A3rSBDpraBzKQjLlVPHkgYZpeDL4aIv
WMdWhwPfjg/edit>; acesso em 08/10/2014.