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32 Pontifícia Universidade Católica do Paraná ESCOLA POLITÉCNICA ENGENHARIA QUÍMICA Erika dos santos felipe batista meirelles laura alexandra engroff dos santos mattheus de oliveira schweihs tatiana ziemniczak pereira de figueiredo vanessa rosa Cimento portland Curitiba 2018 Erika dos santos felipe batista meirelles laura alexandra engroff dos santos mattheus de oliveira schweihs tatiana ziemniczak pereira de figueiredo vanessa rosa cimento portland Trabalho sobre um produto da Indústria Química apresentado à disciplina de Projeto Integrador da Universidade Católica do Paraná, como requisito parcial à primeira avaliação. Orientadora: Profª Fulvy Antonella Venturi Pereira curitiba 2018 Lista de Ilustrações Figura 1 – Fábricas em cada região .......................................................................... 7 Figura 2 – A produção regional de cimento no Brasil ................................................ 8 Figura 3 – Processo da fabricação do cimento .......................................................... 9 Lista de Tabelas Tabela 1 – Principais reações na fabricação do clínquer 14 Tabela 2 – Tipos de produtos e indicações de uso 15 Tabela 3 – Temperaturas para cada processo 17 Tabela 4 – Variação de entalpia das reações de clinquerização ..............................18 SUMÁRIO 1 histórico 5 2 PRODUÇÃO 6 3 ROTAS de obtenção 10 3.1 processo em via úmida 10 3.1 PROCESSO EM VIA SEMI-ÚMIDA 10 3.1 PROCESSO EM VIA SECA 11 3.1 PROCESSO EM VIA SEMI-SECA 11 4 REAÇÕES ENVOLVIDAS 13 5 CoNDIÇÕES DE PRESSÃO E TEMPERATURA 17 6 TIPO DE REAÇÃO 18 referência........................................................................................................... 19 histórico O cimento artificial, semelhante ao de hoje, foi descoberto em meados do século XVIII, na Europa, pelo Frances Vicat. Alguns anos depois, surgiu a patente do produto, desenvolvido por Joseph Aspdin, que se tratava de um cimento resistente cujo patenteador o comparou às rochas da ilha de Portland, eis que surgiu o nome Cimento Portland (LIMA, 2011). Entretanto, há 4500 anos, os egípcios e os romanos já utilizavam cimentos naturais provenientes de gesso calcinado ou solos vulcânicos em suas construções, que em contato com a água, após secagem se enrijeciam. Historicamente, os pioneiros no uso do cimento são os macedônios, na região da Vergina (Grécia), pois há marcos históricos de prédios funerários de no mínimo três séculos antes da utilização do cimento pelos romanos e egípcios (PEREIRA et. Al.,2013). A vinda do cimento Portland para o Brasil ocorreu em 1888, quando Antônio Proost Rodovalho implementou a primeira fábrica de cimento no estado de São Paulo. A indústria faliu em 1918, mas o grande marco da vinda do cimento ao Brasil foi a abertura em Perus, em São Paulo, cinco anos depois. Antes dessa época, não existia um mercado de cimento de origem brasileira, e todo o cimento no país era importado. (PEREIRA, 2012). produção “O clínquer resultante da queima de uma mistura de argila e de calcário, ou de materiais semelhantes, é conhecido como cimento portland para distinguir-se do cimento natural, da pozolana ou de outros cimentos” (SHEREVE, RANDOLPH, NORRIS, 1997, p.138). o aglomerante hidráulico conhecido comercialmente como Clínquer é o produto base do cimento que quando misturado a agregados podem determinar diferentes características químicas, obtendo assim vários tipos de cimento, onde os mais comuns são: Cimento de Alto Forno, Pozolânico, de Resistencia a Sulfato, de alta resistência Inicial e de baixo calor de hidratação, este produto é regido pela norma brasileira NBR 5732, “Aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias granuladas de alto-forno e/ou materiais carbonáticos” (ABNT, 1991a). O produto pode ser obtido através de duas maneiras principais, o processo por via úmida e o processo por via seca. Atualmente o Brasil possui 24 grupos cimenteiros, nacionais e estrangeiros, com aproximadamente 100 plantas produtoras espalhadas por todo o território nacional, onde em sua maioria está localizada próximo a reservas de calcário, de maneira a facilitar a obtenção da matéria prima, próximo aos maiores polos consumidores para que facilite o transporte do produto finalizado e se destacam pela utilização do processo a via seca. Entre os fabricantes brasileiros ressaltam-se grupos como: Grupo Votorantim; Grupo João Santos; Grupo Camargo Corrêa; Lafarge; Grupo Cimpor; Grupo Holcim; Grupo Ciplan; Grupo Itambé e CP Cimentos. Na figura 1 pode-se observar as localidades das fabricas, destacando os estados da região sudeste devido a se destacarem como maiores consumidores do cimento no Brasil. Figura 1 – Fábricas em cada região. Fonte: SNIC, 2019 “Apesar da competição regional entre os concorrentes, é necessário destacar a constituição de oligopólio com apenas um grupo - Votorantim – que detém mais de 40% do mercado. Esse grupo atua em todas as regiões do país, utilizando-se das marcas Votorantim, Tocantins, Aratu, Irajazinho, Poty e Itaú. O objetivo do grupo é deter uma marca de cimento, branco ou cinza, em cada região (FERREIRA, 1999). Com isso verificamos que o único grupo que atua nas 5 regiões nacionais é o grupo Votorantim, este produtor é o mais antigo do mercado com a inauguração da sua primeira fábrica em 1936 na cidade de Votorantim, Sorocaba/SP, por ser o mais antigo a Votorantim S.A. se destaca no mercado por possui o maior nível de produção como líder na produção total de Cimento Portland no Brasil, também é a empresa que faz mais investimentos em pesquisas sobre a área (Figura 2). Figura 2 – A produção regional de cimento no Brasil Fonte: SNIC, 2009 Assim a empresa em que o estudo da produção se baseia é a Votorantim S.A., para o processo produtivo inicialmente a matéria prima é obtida em jazidas de calcário, este é enviado a um britador onde é britado e reduzido drasticamente seu tamanho, em seguida o mesmo passa para uma homogeneização em um moinho de circuito fechado onde são adicionados agregados como o Ferro e Argila, “A moagem em circuito fechado é preferida à moagem em circuito aberto para a preparação de matérias primas, pois o primeiro método, os finos são separados e os grossos se retornam ao circuito, enquanto no ultimo a matéria-prima é continuamente cominuída até que sua granulometria média tenha atingido o valor desejado” (SHEREVE, RANDOLPH, NORRIS, 1997, p.141), em seguida são armazenados em silos. Antes da homogeneização é importante que analises de Raio-x sejam bem executadas para determinar a real composição do material verificando a quantidade de Cálcio, Silício, Ferro e Alumínio presentes no calcário determinando uma composição mais adequada para cada tipo de cimento. Após a homogeneização do material o pó resultante, determinado na indústria como farinha, é enviado a uma torre de pré-calcinação onde a farinha é pré-aquecida até aproximadamente 1000ºC e enviada ao forno-rotativo onde através da calcinação em um processo continuo a 1450ºC a farinha se transforma em Clínquer, “O produto final sai do forno como massas granulares duras, com 1/8 a 3/4 de in (3 a 19 mm), denominadas clínquer. O Clínquer é descarregado do forno em arrefecedores pneumáticos, que abaixam rapidamente a temperatura até 100 ou 200ºC.” (SHEREVE, RANDOLPH, NORRIS, 1997, p.142). Através de esteiras o Clínquer é enviado para um moinho de bolas onde é misturado em sua composição Gesso, para o controle do tempo de endurecimento do cimento, a Escória que é o rejeito dos fornos de fundiçãodo minério de ferro, o Calcário cru afim de abater o custo do cimento e aditivos que possam caracterizar o funcionamento de cada cimento. Assim com a variação da proporção da quantidade de cada um desses minerais pode-se obter vários tipos de cimentos. Ao final do processo de produção o produto final é ensacado em sacos de 25Kg 50Kg paletizados e enviados ao estoque ou clientes. O processo pode ser representado pela Figura 3, abaixo: Figura 3 – Processo da fabricação do cimento via a seco e úmido. Fonte: SHREVE et. al.,1997. ROtas de obtenção do cimento O processo de produção de cimento pode ocorrer por quatro rotas principais, sendo a principal diferença entre elas, a adição de água já no início do processo. A produção mundial para obtenção de cimento, ocorre de forma majoritária em via seca, sem a adição de água no processo de moagem da matéria-prima, porém ainda há uma quantidade significativa de processos operando em via úmida, em que a matéria-prima é moída na presença de água, sendo fornecida ao forno em forma de pasta (RENÓ, 2007) 3.1 PROCESSO EM VIA ÚMIDA Segundo Silva (1996), no processamento por via úmida obtém-se uma pasta, originada da moagem da matéria-prima junto a adição de água, nesse processo os valores de umidade variam entre 30 e 40 % em peso. O armazenamento dessa pasta oriunda da moagem é feito em silos, e a sua retirada ocorre de forma alternada entre vários silos, de tal forma que ocorra a homogeneização da matéria, a fim de se obter uma pasta com as características necessárias, para assim seguir ao forno. É observado um maior consumo na quantidade de energia, pois toda a água inserida no processo de moagem precisa ser evaporada, dessa forma uma zona extra é anexada ao forno para que seja efetiva a retirada de umidade. Como vantagens do processo, é possível observar a redução na perda de pó, os gases provenientes da exaustão do forno possuem temperaturas baixas, quando comparado a outras vias, na moagem de cru (matéria-prima) o consumo de calor adicional não é necessário, os crus que apresentam alta porcentagem de álcalis não representam problema (SILVA, 1996). 3.2 PROCESSO EM VIA SEMI-ÚMIDA Com a necessidade de melhorar a eficiência do processo em via úmida, foi elaborado e introduzido um novo processo, em via semi-úmida. Para esse processamento a adição de água, para a moagem da matéria-prima chega a um valor máximo de 20%. Pelo processo de extrusão, a pasta é filtrada e granulada, e em seguida seca com o auxílio de um pré-aquecedor de grelha, em que é parcialmente calcinada por meio dos gases quentes provenientes da saída do forno. Devido ao fato de os gases abandonarem o forno em baixas temperaturas, dentro deste processo não é necessário calor na moagem do cru (RENÓ, 2007). 3.3 PROCESSO EM VIA SECA O processo de produção por via seca representa 80 % da produção mundial, no Brasil não é diferente, representando a maioria dos fornos em uso no território nacional atualmente (RENO, 2007). Neste processo há uma maior eficiência no uso da energia, pois pelo fato da matéria-prima possuir uma umidade inferior a 1 %, uma menor quantidade de calor é necessária (SILVA, 1996). Dentro da via seca, por meio de um alimentador primário seco, as matérias-primas são secas e homogenizadas. Para a secagem e pré-aquecimento da matéria, usualmente é utilizado os gases provenientes da exaustão do forno. Para o consumo específico de combustíveis, nos fornos deste processo, encontra-se valores em torno de 3500 – 3800 kJ/kg em fornos equipados com pré-aquecedores de suspensão, já para aqueles que são equipados com pré-calcinadores, os valores ficam entre 3100 – 3400 kJ/kg (RENO, 2007). Segundo Silva (1996), como desvantagens do processo é possível ressaltar o baixo conteúdo de álcalis nos crus trabalhados em via seca, assim como a produção de um volume excessivo de pó no forno. Porém como vantagens do processo tem-se a utilização de todos os tipos de combustíveis sólidos, ou até mesmo uma mistura de vários, para se aquecer os fornos a um nível desejado de processo. 3.4 PROCESSO EM VIA SEMI-SECA Dentro desse processo entre 10 a 15 % de água é adicionado ao cru. Ao considerar um forno do tipo Lepol, este processo possibilita que os nódulos passem por descarbonetação parcial na grelha de preaquecimento, assim não há a necessidade de grandes fornos para um dado volume de produção. É possível obter um clínquer de granulometria uniforme, se houver um rigoroso controle no tamanho dos nódulos, considerando um alto conteúdo de álcalis na matéria-prima, assim como estabilidade boa de marchas dos fornos. Como desvantagens do processo, é possível observar seu alto custo de manutenção, assim como o consumo energético maior do que o obtido em fornos com preaquecedores de ciclones, implicando ainda na necessidade de fornecimento de calor adicional para a secagem da matéria-prima, antes de seguir a moagem (SILVA, 1996). Para o presente projeto, o processo utilizado será em Via Seca, pelo fato de se ter um baixo consumo energético, quando comparada as outras formas de obtenção do cimento, além da possibilidade de utilização de várias fontes diferentes de combustíveis sólidos. Reações envolvidas O Cimento Portland é um material utilizado em várias etapas na construção civil. As matérias primas principais para a produção são: calcário, argila e gesso (LIAH, 2016). Calcário É uma rocha sedimentar que possui uma quantidade acima de 30% de carbonato de cálcio (CaCO3), mas podem apresentar impurezas como magnésio, alumínio ou ferro. Ele pode ser classificado pela quantidade de magnésio presente no calcário (calcítico, dolomítico, magnesiano), sendo que um alto teor de MgO pode diminuir a conversão na hidratação do cimento. A cal representa 56% do total de calcário e é a principal componente para a fabricação do cimento (GOMES et al., s.d.). Argila É um mineral composto de silicatos de alumínio hidratados, cátions como potássio, magnésio, sódio, cálcio e titânio. A argila fornece os componentes óxidos de ferro, alumínio e silício que são essenciais para a produção do cimento. O teor desses componentes pode ser corrigido utilizando bauxita, minério de ferro e areia, mas não são muito utilizados. Caso não exista um plano de lavra viável, pode ocorrer a degradação do solo, assoreamento e poluição do ar; assim a exploração econômica pode impactar o ambiente de forma negativa (GOMES et al., s.d.). Gesso Pode ser encontrado na natureza em jazidas sedimentares de evaporitos, sendo encontrado na forma de gipsita (CaSO4.2H2O), bassanita (CaSO4.1/2H2O) e Anidrita (CaSO4). A adição do gesso no processo de fabricação do cimento tem como finalidade regular o tempo de pega (aumentar o tempo de trabalho, retardando o endurecimento) e por isso é utilizado no final do processo (GOMES et al., s.d.). Os componentes mais importantes na fabricação do cimento são: CaO, SiO2, Fe2O3 e Al2O3 (Ciência Química). As reações químicas acontecem no processo de clinquerização, representadas na Tabela 1. No processo de clinquerização ocorre a formação do clínquer, este é um material granular e matéria prima básica de diversos tipos de cimentos. A composição típica do clínquer é: CaO (C, 67%), SiO2 (S, 22%), Al2O3 (A, 5%), Fe2O3 (F, 3%) e outros óxidos (3%) (LIAH, 2016). Tabela 01 – Principais reações na fabricação do clínquer. PROCESSO Decomposição do carbonato de magnésio (MgCO3) MgCO3(s) → MgO(s) + CO2(g) Decomposição do Carbonato de Cálcio CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2(g) Desidroxilação da argila A arg ila per de a água com binada, que oscila entre 5 e 7 %, A argila perde água combinada e ocorre reação do SiO2, Al2O3 e Fe2O3 com o calcário 3CaO + Al2O3 → 3CaO.Al2O3 Formação do 2CaO.SiO2 e desaparecimento do SiO2 livre 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 Formação do 3CaO.SiO2 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2 3CaO + SiO2 → 3CaO.SiO2 Formação do 4CaO.Al2O3.Fe2O3 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 → 4CaO.Al2O3.Fe2O3Fonte: Elias Rodrigues Liah, 2016. A produção do cimento é a junção do clínquer com o gesso (teor de 3% no cimento) e podem ser adicionadas outras substâncias como escórias de alto forno, materiais pozolânicos e os matérias carbonáticos. O primeiro é um resíduo não metálico da produção de ferro gusa e sua importância é devido a sua capacidade hidráulica. O segundo pode ser uma substância natural ou artificial possuindo uma composição silicosa que ao entrar em contato com o hidróxido de cálcio forma compostos com propriedades ligantes. Por fim, os materiais carbonáticos são constituídos em maioria por carbonato de cálcio fornecendo maior compacidade e menor tendência a fissuração (LIAH, 2016). O tipo de adição a ser utilizada varia para cada tipo de cimento e a quantidade segue as normas da ABNT. Na Tabela 2 abaixo mostra vários tipos de produtos, as siglas referentes aos produtos, as adições feitas e a recomendação de utilização do cimento (GOMES et al., s.d.): Tabela 2 – Tipos de produtos e indicações de uso. Produto Sigla Adições Aplicações Cimento Portland Comum CP I Sem adições Uso em construções de concreto em geral não tendo a exposição a sulfetos. Cimento Portland Comum CP I-S 5% de material pozolânico em massa Adequado para construções de concreto em geral sendo que a adição garante menor impermeabilidade. Cimento Portland Composto CP II-E 6% a 34% de escória, pode conter adição de material carbonático com no máximo de 10% em massa. Recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento ou que possam ser atacadas por sulfatos. Cimento Portland Composto CP II-Z 6% a 14% de material pozolânico e até 10% de material carbonático. Recomendado para obras subterrâneas. Cimento Portland Composto CP II-F 6% a 10% em teor de fíler calcário Utilização nas estruturas de concreto armado em geral. Cimento Portland de Alto Forno CP III Escória no teor de 35% a 70% em massa Ideal para estruturas em geral, mas apresenta maior vantagem em obras de concreto-massa. Produto Sigla Adições Aplicações Cimento Portland Pozolânico CP IV Teor de pozolana entre 15 e 50% Eficiente em argamassas de assentamento e revestimento, em concreto magro, concreto armado, concreto para pavimentos e solocimento. Cimento Portland Resistente a Sulfatos RS - Resistência aos meios agressivos sulfatados, tais como os encontrados nas redes de esgotos de águas servidas ou industriais e na água do mar. Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação BC - Tem a propriedade de retardar o desprendimento de calor em grandes peças (evita fissuras). Cimento Portland Branco CPB A coloração é atingida pela utilização de matérias-primas com baixo teor de manganês e ferro, além de caulim no lugar da argila Pode ser usado como cimento estrutural ou não estrutural em rejuntes de cerâmicas. Fonte: ABNT, 2009. condições de temperatura e pressão Na torre de ciclones, ocorre a pré calcinação da farinha. Essa reação ocorre em altas temperaturas, atingindo inicialmente uma temperatura de 400°C, que aumenta até 900°C, ocorrendo nesse processo a perda de CO2 (LIMA, 2011). Para a reação de clinquerização, as temperaturas são ainda mais altas. O forno é mantido numa temperatura de 1450°C (LIMA, 2011). Em seguida, ocorre um resfriamento na faixa de 1300°C. A taxa de resfriamento controla como ocorre a recristalização do silicato de cálcio, que forma aluminato tricálcico, ferro-aluminato tetracálcico e C2S. Se o resfriamento for lento, os componentes se desenvolverão maiores e consequentemente terão menor reatividade (SILVA, 1994). Na Tabela 3, é possível ver um resumo das temperaturas para cada etapa. Tabela 3 – Temperaturas para cada processo. Temperatura Formação Acima de 800°C Início do processo de calcinação do CaCO3. Entre 800°C e 1200°C Formação do C2S. Entre 1095°C e 1205°C Formação do C3A e C4F. De 1260°C até 1455°C Formação do C3S a partir do C2S com quase extinção da cal livre (CaO). De 1455°C a 1300°C Cristalização da fase líquida do C3A e C4AF. Os silicatos C2S e C3S praticamente não sofrem modificações tanto na forma como na composição. Fonte: SILVA, 1994. A pressão no sistema não é alterada, ou seja, sua variação não é significativa mantendo o processo em pressão atmosférica. tipos de reação A Tabela 4 mostra os valores das variações de entalpia na etapa de produção do clínquer: Tabela 4 – Variação de entalpia das reações de clinquerização. Reações ∆H (a 20 °C) (kJ/kg) CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) +1766 MgCO3 (s) MgO (s) + CO2 (g) -1188 3CaO (s) + Al2O3 (s) 3CaO.Al2O3 (s) -15 4CaO (s) +Al2O3(s) + Fe2O3(s) 4CaO.Al2O3.Fe2O3(s) -717 2CaO (s) + SiO2 (s) 2CaO. SiO2 (s) -717 3CaO (s) + SiO2 (s) 3CaO. SiO2 (s) -528 Fonte: Rodrigues et al., 2013. Quando ∆H>0, a reação é endotérmica (absorve energia) e quando ∆H<0, a reação é exotérmica (libera energia). Pela Tabela 2, percebe-se que apenas a reação de descarbonatação – decomposição do carbonato de cálcio em CaO e gás carbônico – é endotérmica; as demais reações que ocorrem no forno rotativo são exotérmicas (MAIA, BIANCHI; p. 245; 2007). PROPRIEDADES FÍSICO-QUIMICAS Calcário Formadas por processos de sedimentação as rochas calcárias possuem uma contribuição de 33 % em média na produção nacional, o calcário se encontra em uma posição de destaque entre as substâncias de maior valor econômico no Brasil (FASSANI, É. J. et al., 2003). Sua densidade aparente apresenta valores entre 1480-2590 kg/m3, sua condutibilidade térmica é de 1,40 W/(m.°C) e de acordo com Mendonça (2014), seu calor específico é de 810 J/(kg.K). Comment by Microsoft: Sugestão: apresenta em forma de tabela Argila A argila é um material de ocorrência natural, terroso, que apresenta uma granulação fina, em que ao ser umedecido exibe plasticidade. Em uma análise química, são materiais formados pelos argilominerais, assim denominados, que constituem em silicatos hidratados de alumínio, magnésio e ferro (Menezes et al, 2008). Sua densidade aparente apresenta valores abaixo de 400 kg/m3 e sua condutibilidade térmica é de 0,16 W/(m.°C) de acordo com Mendonça (2014). Gesso (CaSO4) Obtido a partir do mineral gipsita, sua adição ao clinquer promove trabalhabilidade ao cimento. (LIMA, ano???) Forma: pó Cor: branco Odor: inodoro pH: 7,0 Solubilidade: em água: ~ 2 g/l Decomposição térmica: > 140ºC Massa específica: 2,6 kg/dm3 Calor específico: 0,260 kcal/gº.C Condutividade térmica: 0,40 kcal/hmº.C Filler (CaCO3) Estado físico: sólido Cor: branco Odor: inodoro pH Sol. (20º) : 9,5 – 10,5 Solubilidade: em água : 14 mg/l Decomposição térmica: > 825ºC Massa específica: 2,65 g/cm3 Calor específico: 807,6 J/(kg.K) Condutividade térmica: Escória (Subproduto de processos metalúrgicos) A Escória é obtida de processos metalúrgicos, o que faz sua composição maleável. Possui propriedades aglomerantes, colaborando para a resistência final do cimento. (LIMA) A condutividade térmica é considerada baixa devido a alta perda de calor causado pela convecção. A capacidade calorífica pode ser calcula pela soma dos valores molares parciais de todos seu componentes A viscosidade varia conforme sua composição e tem a ver com seu índice de basicidade. (FERRARO). Massa específica aparente: 0,9 – 1,5 g/cm3 Material Pozolânico (cal hidráulica ou cal pozolânica) A adição do material pozolânico auxilia aglomeração do cimento reagindo com o hidróxido de cálcio, consequentemente pode-se obter um material com menos porosidade e menor troca iônica tornando o cimento mais estável e duradouro. (CIMENTO.ORG) Comment by Microsoft: Ano??? Estado físico: sólido Cor: branco Odor: inodoropH: 12,4 a 25 °C em solução aquosa saturada. Solubilidade: 1850 mg/L a 0ºC, 1650 mg/L a 20ºC e 770 mg/L a 100ºC em solução aquosa. O produto também é solúvel em ácidos e glicerina. Ponto de fusão: 580ºC Massa específica: 2,24 g/cm3 Cimento O cimento possui diversos tipos de composições, e cada um terá uma característica particular, mas em geral suas propriedades serão semelhantes (LIMA). Estado físico: sólido Cor: cinza Odor: inodoro pH: 12 ≤ pH ≤ 14 Solubilidade em ácido clorídrico: 99%l Solubilidade em água: 1,5g/l Massa Específica Absoluta: 2,8≤r≤3,2 g/cm3 a 20oC Calor específico: 0,200 kcal/kg.ºC Condutividade térmica: 0,13 kcal/hmº.C CONVERSÕES Uma simulação do processo de produção do clínquer foi feito por Rodrigues (2013) e está representada na Tabela 5. Comment by Microsoft: Formatação? Tabela 5 – Dados de entrada e saída do modelo matemático considerando um processo adiabático. Entrada Saída Matéria prima: 2000 toneladas/dia Composição mássica do C2S (p/p): 0,1626 Composição mássica de calcário (p/p): 0,6859 Composição mássica do C3S (p/p): 0,5449 Composição mássica do MgCO3 (p/p): 0,0258 Composição mássica do CA (p/p): 0,0571 Composição mássica do SiO2 (p/p): 0,2071 Composição mássica do C12A7 (p/p): 0,0513 Composição mássica do Al2O3 (p/p): 0,0484 Composição mássica do C3A (p/p): 0,0940 Composição mássica do Fe2O3 (p/p): 0,0278 Composição mássica do C4AF (p/p): 0,0897 Composição mássica do H2O (p/p): 0,005 Temperatura de alimentação da matéria prima: 50 °C Temperatura de saída do clínquer:1255,85 °C Temperatura de alimentação do combustível: 25 °C Temperatura de alimentação de ar: 680 °C Fonte: RODRIGUES et al., 2013. Analisando a Tabela 5, percebe-se que todos os reagentes que entraram foram consumidos, portanto a conversão global é de 100% e, consequentemente, as conversões por passa também são de 100% (RODRIGUES et al., 2013). Comment by Microsoft: A conversão global ser de 100% não resulta na por passe ser também (podemos ter uma por passe de 1% e a global de 100%, depende do reciclo). Importante coletar dados de processos, esses dados de simulação são de algum processo real? Verificar formatação. DIAGRAMA DE BLOCO DO PROCESSO 9.1 EXTRAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS As principais matérias primas na fabricação do cimento são (em ordem decrescente de composição): Calcário, que se constitui majoritariamente (aproximadamente 56%) de Carbonato de Cálcio, a Argila, que deve ser composta de Silicatos de Alumínio Hidratado, óxidos de ferro e silício, o Gesso, que é composto de sulfato de cálcio hidratado, (também chamado de gipsita) e Minérios de Ferro e areia, para reforçar componentes faltantes na argila (LIMA, 2011); 9.1.1 OPERAÇÕES UNITÁRIAS NA EXTRAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS A obtenção do calcário é por mineração e britagem, utilizando explosivos a rocha calcária é extraída das jazidas e em seguida será reduzida no processo de britagem. (MARTINS et. Al.,2007). A britagem ocorre em circuito com estágios que combinam britadores, sendo o mais eficiente os britadores de impacto que tem maior capacidade, e quando se tem-no sistema será reduzida a necessidade de muitos estágios (SILVA,2009); A argila para produção do cimento é a argila comum, obtida por meio do processo a seco, em que a argila extraída de jazidas passa por um processo de secagem em um leito fluidizado e depois é moída em um moinho de rolos. (CRUZ et al.,2010) O gesso nada mais é que a gipsita calcinada, e a gipsita é adquirida em jazidas por meio de explosivos e é reduzida com britadores para ser consumida na produção de cimento. (BEZERRA,2009). 9.2 MOAGEM DE CRU OU FARINHA No processo de via seca, faz –se a mistura em torno de 10% de argila 90% de calcário e passa-se por um moinho de bolas, barras ou rolos e obtém-se a farinha crua, que é homogeneizada em silos verticais grandes (podem ser pneumáticos ou por gravidade) que prepara a matéria prima para as condições de queima no forno. (GAUTO; ROSA, 2013) 9.3 PRÉ AQUECIMENTO O pré-aquecimento é constituído de ciclones que reaproveitam os gases quentes (aproximadamente 1450°C) provenientes do forno e garantem que a farinha entre no forno com temperatura próxima de 900ºC (VOTORANTIM, Acesso 2018); 9.4 CLINQUERIZAÇÃO O clínquer é uma mistura resultante da reação que ocorre na farinha dentro dos fornos rotativos, este forno é de grande porte e é feito de aço revestido com tijolos refratores, pode chegar até 1450ºC, os principais componentes dessa mistura são os silicatos de cálcio. (PEREIRA,2010) 9.5 RESFRIAMENTO “O clínquer é descarregado do forno em arrefecedores pneumáticos, que abaixam rapidamente a temperatura até uns 100 ou 200ºC. Nestes arrefecedores é, ao mesmo tempo, pré-aquecido o ar de combustão” (SHEREVE, RANDOLPH, NORRIS, 1997, p.142). Esta parte do processo é essencial para a confecção do clínquer, pois com o resfriamento é possível os aditivos sejam adicionados sem que prejudique o material final. Nesta fase é importante que após resfriado o produto seja mantido em um silo fechado, pois a hidratação do material ocorre rapidamente, prejudicando assim a qualidade do produto. 9.6 MOAGEM DE CIMENTO “O clinquer produzido é moído juntamente com outros materiais aditivos (gesso, calcário, escória, pozolanas). Nesta etapa o cimento é composto segundo as normas de definição e regulamentação do produto desejado” (LIMA, 2011), assim o percentual de cada aditivo adicionado e homogeneizado ao clínquer permite a variedade de cimentos disponíveis no mercado. A moagem do cimento ocorre de forma parecida com o moinho do cru, em um moinho de bolas com duas câmeras, o que o diferencia do moinho cru é o tamanho das câmeras, que para o cimento a segunda câmera é maior, que proporciona moagem mais fina. (LIMA, 2011). 9.7 EXPEDIÇÃO “O cimento produzido pode ainda seguir para uma máquina de ensacagem, sendo depositado em palets ou constituindo pacotões plastificados. O cimento expedido na forma de granel é transferido diretamente do silo onde está armazenado para caminhõescisterna, cisternas para transporte ferroviário ou para navios de transporte de cimento.” (BASILIO, 1983). O diagrama de blocos do processo de fabricação do cimento fica como no fluxograma 01. Fluxograma 01- diagrama de blocos do processo de fabricação do cimento Fonte: Os autores, 2018. Referências ALBANO, Luiza Thomé; KIRST, Mariana Gabriela; DIZ, Priscila Frigotto. ESTIMATIVA DE GERAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO POR UMA OBRA DE ALVENARIA ESTRUTURAL EM BLOCOS DE CONCRETO. 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