1715447_produção cimento

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A Indústria do Cimento e 
Produção
Prof. Marcus Vinícius C. Tolentino
Aplicações do Cimento
Inúmeros aplicações:
- Túneis;
- Barragens;
- Estradas com pavimentação em concreto;
- Vigas, colunas e paredes de construções;
- E diversas outras utilizações.
Cimento Portland
Histórico:
- O cimento Portland foi desenvolvido pelo inglês, Joseph Aspdin em 
1824.
- Joseph Aspdin promoveu a calcinação de calcário (CaCO3 e MgCO3) 
argiloso.
- O nome Portland é referente a semelhança do concreto, que após 
seco, assemelhava-se às pedras utilizadas em construções oriundas 
da Ilha Portland, nas vizinhas da Inglaterra. 
Matérias - primas
O cimento é constituído de calcário, argila e gesso.
- Calcário (CaCO3) principal componente; em função da origem geológica, o calcário
pode conter magnésio (Mg), silício (Si), alumínio (Al) e ferro (Fe).
- Argila  constituída por silicatos (SiO2+2), que pode estar ligado ao alumínio, ferro,
sódio, cálcio, titânio, entre outros. ( A argila fornece ao cimento, principalmente,
alumínio , ferro e sílica. Outras fontes de alumínio e ferro são a bauxita e minério de
ferro, respectivamente.
- Gesso Componente de adição final ao cimento, tem o objetivo de regular o tempo
de pega (endurecimento). O gesso é constituído principalmente por sulfato de cálcio
(CaSO4).
Processos de fabricação
- Processo Seco
- Processo Úmido
Processo mais utilizado
Etapas
Extração do minério 
da jazida
Britagem do 
minério
Moagem Calcinação Obtenção do 
Clínquer
Menor consumo de
energia, pois não necessita
da secagem do material
úmido (750 kcal/kg)
Maior consumo de
energia, pois necessita da
secagem do material
úmido (1250 kcal/kg)
Moagem a seco
Moagem a úmido
Alto teor de poeira
formada
Processo menos utilizado
baixo teor de poeira
formada
Representação do Processo de fabricação do cimento
Produção do Cimento por Via Seca
Matérias Primas:
- 90% Calcário
- 10% de Argila
- E pequenas porcentagem de ferro e alumínio 
Mistura Crua (Calcário + Argila) pó gerado são
homogeneizados e recebem um pré-aquecimento,
do ar aquecido proveniente do forno rotativo.
https://www.youtube.com/watch?time_continue=249&v
=6pVmq4x-n7k&feature=emb_logo
Vamos visualizar o processo através do vídeo
Dentro do forno rotativo a mistura crua é calcinada à
1450 oC, resultando no Clínquer. Ao sair do forno, o
clínquer é resfriado rapidamente e armazenado em
silos.
https://www.yout
ube.com/watch?v
=hsZDfuGujuo
Produção do Cimento por Via Seca
Após a obtenção do clínquer, o
mesmo será moído juntamente com
gesso e outros aditivos.
Aditivos adicionados:
- Escório de alto forno (fonte ferro 
e alumínio);
- pozolana (argila).
Após adição dos componentes ao
cimento, o mesmo é
homogeneizado e estocado em silos
denominado silos de cimento.
Em função da demanda (venda) do
produto o material e ensacado e
comercializado.
https://www.youtube.com/watch?time_continue
=2&v=iY1mwEejgQE&feature=emb_logo
O link acima perdi visualizar como é feito o
controle da massa dos aditivos adicionados
ao concreto.
Reações Químicas Envolvidas
Na calcinação do calcário (obtenção do clínquer)
- Evaporação de água livre (umidade);
H2O(l) + energia (calor)  H2O(g)
- Transformação dos carbonatos (CO32-) em óxidos (O2-);
MgCO3(s) + Energia (340 oC) MgO(s) + CO2(g)
CaCO3(s) + Energia (894 oC)  CaO(s) + CO2(g)
- Desidroxilação das argilas;
perda de água pelas argilas (SiO2)
- Formação do silicato dicálcico (2CaO.SiO2). Processo acelerado na presença de ferro e alumínio
CaO(s) + SiO2(s) + energia (1200oC)  2CaO.SiO2(s)
Reações Químicas Envolvidas
Na calcinação do calcário (obtenção do clínquer)
- Formação do silicato tricálcico (3CaO.SiO2).
2CaOSiO2(s) + CaO(s) + energia (1200 a 1450 oC)  3CaO.SiO2(s)
Ocorre uma combinação do
CaO com o silicato,
resultando silicato dicálcio e
posteriormente no sílica
tricálcico
- Outras reações com o CaO ao acontecem e resultam em outros compostos como:
3CaO.Al2O3 ; 4CaO.Al2O3.Fe2O3
Fórmula molecular Nome e sigla Percentual no cimento
3CaO.SiO2 Silicato tricálcico (C3S) 18% a 66%
2CaO.SiO2 Silicato dicálcico (C2S) 11% a 53%
3CaO.Al2O3 Aluminato tricálcico (C3A) 5% a 20%
4CaO.Fe2O3.Al2O3 Ferro aluminato tetracálcico (C4AF) 4% a 14%
Composição do Clínquer – Cimento Portland
Aditivos do Cimento
Algumas características do cimento estão relacionadas à adição de alguns componentes
químicos após obtenção do Clínquer.
Algumas das propriedades são:
- Aumento da Resistência Mecânica;
- Tempo de Pega;
Principais aditivos adicionados:
- Gesso (CaSO4)
- Fíler calcário (pó de calcário)
- Pozolanas (rochas, argilas com alto teor de sílica)
- Escório de alto forno (CaO, SiO2, Al2O3, MgO, FeO)
Aditivos do Cimento
Gesso
- Fórmula química : CaSO4.2H2O (sulfato de cálcio di-hidratado)
- Finalidade de regular o tempo de pega (endurecimento) do cimento.
- O gesso permite que o cimento permaneça trabalhável por pelo menos uma 
hora (sem gesso, o cimento endureceria em 15 minutos).
- A quantidade de gesso no cimento classifica o cimento de secagem rápida e
lenta.
Aditivos do Cimento
Fíler Calcário
- A adição de finos diminui a porcentagem de vazios;
- Melhora a resistência do cimento a compressão;
- Melhora o acabamento;
Mais poroso Menos poroso
A mistura de grãos maiores e
menores, redução a porosidade
Aditivos do Cimento
Pozolanas
- São Rochas ou materiais orgânicos fossilizados que contêm sílica;
- Atualmente qualquer material aplicados na composição do cimento rico em síica é chamado 
de pozolana.
- Exemplo de outros materiais denominados de pozolanos:
Cinzas de termoelétricas;
Cinzas oriundas de Carvão mineral;
Resíduos de indústrias petrolíferas (incinerados);
Por que são adicionadas ao cimento?
- Aumenta a resistência do cimento a espécies ácidas (esgotos);
- Diminui a liberação de calor (reação exotérmica) na etapa de
hidratação;
- Maior estabilidade volumétrica;
- Diminui a permeabilidade;
Aditivos do Cimento
Escória de Alto Forno
- Melhora a propriedade de ligante hidráulico entre os componentes do cimento e a
água;
- A escória liga-se a água e permite melhor aglomeração (aproximação) das partículas
constituintes do cimento.
- Ajuda a reduzir a porosidade, aumentar a força de ligação (atração) entre as moléculas
constituintes do cimento e promove aumento da resistência do concreto.
Curiosidade : Reações Cimento e Água
(CaO)3.Al2O3 + CaO + 12H2O → (CaO)4.Al2O3.12H2O (reação do C3A)
(CaO)4Al2O3Fe2O3 + CaO + 12H2O → (CaO)5Al2O3Fe2O3.12H2O (reação do C4AF)
(CaO)3.Al2O3 (clínquer do cimento) + 3CaSO4.2H2O (gesso misturado ao cimento) + 26H2O (água) →
C6AS3H32 Ca6Al2(SO4)3(OH)12.26H2O (etringita)
Reação H2O e Escória 
(CaO)3.Al2O3 + CaO + 12H2O → (CaO)4.Al2O3.12H2O (reação do C3A)
(CaO)4Al2O3Fe2O3 + CaO + 12H2O → (CaO)5Al2O3Fe2O3.12H2O (reação do C4AF)
(CaO)3.Al2O3 (clínquer do cimento) + 3CaSO4.2H2O (gesso misturado ao cimento) + 26H2O (água) →
C6AS3H32 Ca6Al2(SO4)3(OH)12.26H2O (etringita)
A escória reage com o CaO e promove a reação de aglomeração, interligando as partículas constituintes 
do cimento. É necessário a presená da água e do fílter de calcário.
Reação Gesso
O gesso tem a função de absorver (reagir) com as moléculas de água, controlando a quantidade 
de moléculas de água que reagem com os silicatos de Cálcio (C2S e C3S)
Curiosidade : Reações Cimento e Água
O C2S, que contribui significativamente nas resistências mecânicas do cimento, a longo prazo, reage mais
tarde do seguinte modo:
2(CaO)2.SiO2 + 8H2O → 2CaO.Si2.5H2O + 2Ca(OH)2 
2[(CaO)2.SiO2] + 6H2O →(CaO)3(SiO2)2.3H2O + 3Ca(OH)2
Reação silicatos de Cálcio (CnS) n= 2 ou 3 
O C3S possui elevada velocidade de hidratação e é responsável pela resistência e endurecimento do
cimento. Ele reage da seguinte forma:
(CaO)3.SiO2 + 4H2O → CaO.Si2.2H2O + 2Ca(OH)2
2[(CaO)3.SiO2] + 6H2O →[(CaO)3(SiO2)]2.3H2O + 3Ca(OH)2
Tipos de Cimento
Cimento Portland Comum (CP I)
Cimento Portland Composto (CP II)
Cimento Portlando de Alto Forno ( CP III)
CimentoPortland Pozolânico ( CP IV)
Cimento Portland de Alta Resistência Inicial ( CP V-ARI)
Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS)
Cimento Portland de baixo calor de hidratação (BC)
Cimento Portland Branco (PB)