Aula 9 - Produção de Cimento, Carbonato e Sal

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Aula 9
PRODUÇÃO DE CARBONATO, 
SAL E CIMENTO
PRODUÇÃO DE CARBONATO E 
SAL
Maior produtora no Brasil: Cia Brasileira de Álcalis
• As salinas estão localizadas no Rio Grande do Norte;
– Responsável por 95% da produção de sal marinho do Brasil.
• 9.000 hectares de área de evaporação;
• 700 hectares de cristalizadores;
• Condições climáticas favoráveis para a produção:
– Alta evaporação
– Ventos constantes
– Baixo índice pluviométrico
– Solo naturalmente impermeável
• Produção de 2 milhões de toneladas de sal marinho
PRODUÇÃO DE CARBONATO E SAL
Sal (cloreto de sódio): NaCl
Carbonato de Sódio (barrilha): Na2CO3
Etapas da Produção de Sal
• A água do mar é captada e bombeada para dentro 
de uma sequência de evaporadores e 
concentradores, onde a evaporação solar aumenta 
gradativamente a concentração de sais, até o ponto 
em que a salmoura está saturada de NaCl.
• A salmoura é transferida para os cristalizadores 
onde ocorre a precipitação do sal. 
• Este sal cristalizado é posteriormente colhido, 
lavado para a retirada de 
impurezas e estocado,
estando pronto
para ser beneficiado.
Tipos Comercializados:
• SAL GROSSO
– Aplicação industrial;
• SAL BENEFICIADO
– O sal grosso produzido é beneficiado por um processo de 
moagem; 
• SAL REFINADO (sal iodado de mesa e cozinha)
– Passa por uma 2ª lavagem, 
– Moagem
– Centrifugação
– Secador a altas temperaturas
– Classificados por peneiras vibratórias
– Aditivado (Adição de Iodo)
SAL GROSSO
SAL 
BENEFICIADO
SAL REFINADO
CARBONATO (BARRILHA)
Na2CO3
• Importante insumo para as indústrias de vidros, 
silicatos, fosfatos, papel e celulose, tratamento de 
água e efluentes e diversas aplicações industriais;
Processo de Fabricação
• É obtido a partir do sal marinho e do calcário, 
apresentando-se na forma de pó ou granulado
• Processo de Fabricação: Processo Solvay
• Ocorrências Naturais (soda natural), depósitos nos 
EUA de Na2.NaHCO3.2H2O → 6x10
6 toneladas
Barrilha Leve (Na2CO3)
Barrilha Pesada
PRODUÇÃO DE CIMENTO
Introdução
• É uma commodity de baixa substitutibilidade. 
Presente em todos os tipos de construção, da mais 
simples moradia até a mais complexa obra de infra-
estrutura, do início ao acabamento final;
• É o componente básico do concreto, que é o material 
mais consumido do planeta depois da água;
• É um produto homogêneo, com variedade limitada 
de tipo e com especificações e processos de 
fabricação semelhantes em todo mundo.
• Cimento Portland: Cimento produzido pela moagem 
de clínqueres constituídos essencialmente por silicatos 
de cálcio e uma pequena quantidade de uma ou mais 
formas de sulfato de cálcio (ASTM C150-NBR 5732)
Indústria do cimento
• A primeira patente de cimento foi desenvolvida em 1824 por Joseph
Aspdin.
• A instalação definitiva de um unidade fabril no brasil ocorreu em 1920.
• No ano de 2013 o Brasil apresentava 88 fábricas de cimento.
SNIC, 2013.19
•Brasil é o 5º maior produtor de cimento do mundo e o 4°
com relação ao consumo para o ano de 2015.
•Indústria brasileira se apresenta como a menor
emissora de poluentes por tonelada de cimento.
Indústria do cimento
• Maior utilização do cimento é na construção civil.
• 73 milhões de toneladas utilizadas no ano de 2015.
Tipo de Cimento Composição básica Aplicações
Cimento Portland 
comum (CPI)
Calcário, argila e gesso.
Construção em geral que não 
exigem características 
especiais.
Cimento Portland 
composto (CPII)
Componentes principais e aditivos: Tipo Z 
(adição de pozolânico), tipo E (adição de 
escória), tipo F (material carbonático)
Obras de engenharia civil.
Cimento Portland de 
alto forno (CPIII)
Calcário, argila, gesso e escória de alto 
forno.
Vantajoso em obras de 
concreto-massa.
Cimento Portland 
Pozolânico (CPIV)
Calcário, argila, gesso e material 
pozolânico.
Obras expostas à ação da água 
e ambiente agressivo.
Cimento Portland de 
alta resistência inicial 
(CPV)
Calcário, argila e gesso (em proporções 
diferentes do CPI)
Produção de artefatos de 
cimento (produzidos nas 
indústria). 20
Processo de fabricação
• Matérias Primas Principais
o Calcário (CaCO3): constitui de 85 a 95% da produção do
cimento.
o Argila: contribui com Al2O3, Fe2O3 e SiO2 para formação do
principal sistema quaternário de formação do cimento.
o Gesso (CaSO2.2H2O): adicionado entre 2 e 4% para
retardar o tempo de pega do cimento.
• Matérias Primas Secundárias
o Material pozolânico: confere ao cimento maior resistência.
o Escória de alto forno: confere aumento da durabilidade.
o Fíler calcário: melhoram a trabalhabilidade.
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Processo de Fabricação
• Via úmida: 
– A matéria prima é moída e homogeneizada dentro da 
água, formação de pasta;
– é mais antiga e eficaz para obter homogeneização de 
materiais sólidos. Está em desuso pois requer maior 
consumo de energia e está sendo substituída por via seca.
• Via Seca:
– A homogeneização se realiza a seco;
– Mais moderna;
– Proporciona economia no consumo de combustível;
– Permite a utilização de fornos de maior capacidade;
Processo de fabricação
• Etapas da produção
o Principal processo: via seca.
o Etapas similares para fabricação de todos os tipos de
cimento.
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EXTRAÇÃO
CLINQUERIZAÇÃO
PREPARAÇÃO DE 
MATÉRIAS PRIMAS
cozedura
ADIÇÕES
Processo de fabricação
• Sistema de forno de clinquerização
o Etapa de formação do clínquer é a mais 
importante 
o Sistema via seca possui algumas 
configurações
✓ Pré-aquecedor: farinha introduzida
na torre de ciclones para
aquecimento, sendo os gases
aquecidos até a 1200 ºC.
✓ Pré-calcinador: descarbonatação 
do CaCO3.
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Processo de Fabricação:
• Extração da matéria prima;
• Britagem:
• Pré-homogeneização e dosagem
• Moagem 
• Homogeneização
• Pré-aquecimento
• Cozedura;
• Resfriamento;
• Moagem e adições;
• Embalagem e expedição;
Extração da matéria prima
• Extração do calcário e da argila das pedreiras;
• A exploração de pedreiras é feita 
normalmente a céu aberto e a extração da 
pedra pode ser mecânica ou com auxílio de 
explosivos.
Britagem
• O material, após a extração apresenta-se em blocos, 
sendo necessário reduzir o seu tamanho a uma 
granulometria adequada
Pré-homogeneização e dosagem
• O material britado é transportado para fábrica e 
armazenado em silos verticais ou armazéns 
horizontais;
• As matérias-primas selecionadas são depois 
dosificadas, tendo em consideração a qualidade do 
produto a obter (clínquer);
Moagem do “Cru”
• Definida a proporção das matérias primas, elas são 
transportadas para moinhos onde se produz a 
mistura finamente moída;
• Nessa etapa é realizada a adição de outros materiais 
de forma a obter as quantidades pretendidas dos 
compostos que constituem o “cru”:
• Areia (SiO2)
• Fe2O3
• Bauxita (Al2O3)
Homogeneização
• Mistura uniforme para assegurar uma perfeita 
combinação dos elementos formadores do 
clínquer.
• A homogeneização é executada em silos 
verticais através de processos
pneumáticos e por gravidade
Na torre ocorre o aquecimento do material e 
inicia-se a pré-calcinação
• Reação de calcinação:
• Processo de formação do clinquer: 1300-1500oC
CaCO3 → CaO + CO2
Resfriamento
• Uma vez cozido, o clínquer sai do forno e segue para 
o resfriador onde sofre uma diminuição brusca de 
temperatura que lhe confere características 
importantes;
• O calor que é transportado pelo clínquer é 
transferido para o ar que é recuperado, melhorando 
assim o rendimento térmico do processo;
Moagem do Clínquer e Adições
• O cimento resulta da moagem do Clínquer, 
Gesso e Aditivos que irão dar as características 
ao cimento;
• Após a moagem, o cimento produzido é 
normalmente transportado por via 
pneumática ou mecânica e armazenado.
Embalagem e Expedição
• Granel ou Sacos
Combustíveis Tradicionais
Tipo de Combustível Composição básica Poder calorífico
Óleo combustível
Frações pesadas e residuais 
do petróleo.
42.000 kJ/kg
Carvão Mineral
Principal elemento é o 
carbono.entre 20.900 e 31.380 kJ/kg
Coque de Petróleo
Resíduo da indústria do 
petróleo
entre 33.640 e 37.700 kJ/kg
• Busca pela minimização dos impactos ambientais.
• Desenvolvimento tecnológico para uso de combustíveis
alternativos.
• O combustível é o item de maior peso na estrutura de
custos da produção.
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Coprocessamento
• “Destruição térmica de resíduos e de passivos ambientais
em fornos de cimento, aproveitando suas potencialidades
sem alteração na qualidade do produto final”.
• Vantagens:
o Valorização de resíduos sem valor comercial agregado.
o Não há geração de novos passivos ambientais.
o Destruição final do passivo.
o Destinação final para o resíduo.
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Coprocessamento
• Possibilidades de Coprocessamento (CONAMA):
o Substitutos de matéria prima.
o Substitutos de combustíveis: limitações de quantidade e
tipo de resíduo. No Brasil, a restrição é feita a partir da
geração de poluentes.
Resíduos que podem ser
coprocessados
Resíduos que NÃO podem ser 
coprocessados
Substâncias oleosas
Materiais de baixo poder 
calorifico
Pneus e emborrachados Resíduo hospitalar 
Lodos de ETE Explosivos e radioativos
Madeiras contaminadas Pesticidas
Papel
Material com alto teor de 
metais pesados 44
Coprocessamento
• Pneus inservíveis:
o Um dos maiores passivos ambientais.
o Para cada 4 pneus fabricados, 5 devem ser reciclados.
o Em 2013, os pneus representaram 23% dos resíduos
coprocessados, sendo 286.000 toneladas, o equivalente a
57 milhões de pneus.
Substância Composição (%)
Enxofre 1,72
Carbono 76,77
Hidrogênio 6,5
Nitrogênio 0,82
Cinzas 8,63
Atrativo para as 
cimenteiras
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PCI (kJ/kg) = 34.758
Coprocessamento
• Borra oleosa:
o Resíduo caracterizado como emulsão de água, óleo,
composto orgânico e metais pesados.
o Proveniente de fundo de tanques, separadores água-óleo,
unidades de craqueamento e sistemas dessalgadores.
o Resíduo perigoso Classe I (NBR 10004) – não pode ser
descartada sem pré-tratamento.
o Apresenta poder calorífico adequado para utilização em
fornos de clínquer.
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Coprocessamento
• Blendagem:
o Mistura de materiais para obtenção do melhor combustível.
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Aspectos Ambientais:
• Obtenção da matéria prima: cálcario e 
cimento
– Promove: erosão do solo, destruição de formações 
rochosas
• Etapa de britagem:
– Emissão de poeiras e particulados
• Alto consumo de água e energia
Impactos Ambientais
• A produção de clínquer gera formação de poluentes
como CO2, SOx e NOx:
o Dos óxidos de enxofre, o principal é o SO2, pois enxofre está
presente tanto na matéria prima como no combustível.
o NO2 e NO são os principais nitrogenados e dependem da
composição do combustível.
o No forno rotativo, a fração orgânica é transformada em CO2
(99,99%).
o Dependendo da composição de matéria prima e combustíveis,
pode haver geração de metais pesados.
IMPORTÂNCIA DO 
COPROCESSAMENTO
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Impactos Ambientais
• Operações unitárias para retenção de poluentes:
o Utilização de filtros manga e precipitadores eletrostáticos.
o O pó retido nos equipamentos (20 a 30% da produção)
pode ser incorporado ao clínquer.
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O mercado do cimento: