Obtenção do Clínquer:

A matéria-prima é misturada cuidadosamente num processo denominado pré- homogeneização. Os materiais são dispostos horizontalmente em camadas sucessivas e, depois, retomados perpendicularmente, de modo a se obter uma composição constante. Em seguida, as matérias-primas são dosadas e finamente moídas em grãos com granulometria próxima de 200 micra.

O clínquer é obtido pelo cozimento desta mistura, denominada farinha. Depois de pré- aquecida, a farinha é introduzida em um forno rotativo, onde as chamas atingem a temperatura de 2000°C, elevando a temperatura do material a cerca de 1500°C. Após a passagem pelo forno o clínquer é bruscamente resfriado. Entre temperaturas de 500 e 900 ºC procede-se a descarbonatação do material calcário, que consiste na calcinação, com produção de oxido de cálcio (CaO) e liberação de CO2. Em temperaturas entre 850 e 1250 ºC ocorre a

sinterização, reação entre o óxido de cálcio e as substâncias sílico-aluminosas, com a formação do produto final o clínquer, constituído por silicatos di-cálcicos (2CaO.SiO2),

aluminatos tri-cálcicos (3CaO.Al2O3) e ferro-aluminatos tetra cálcicos (4CaO.Al2O3.Fe2O3).

A Tabela 8 apresenta as principais etapas de reações de formação do clínquer. Tabela 8 - Principais etapas de reações na fabricação do clínquer

TEMPERATURA PROCESSO CALOR

TROCADO

100°C Evaporação da água livre Endotérmico

340°C Decomposição do Carbonato de Magnésio Endotérmico

550°C Desidroxilação da argila e reação do SiO2, Al2O3 e

Fe2O3 com o calcário

Exotérmico

305°C a 1000°C Decomposição do carbonato de cálcio Endotérmico

1000°C a 1200°C Formação do 2CaO.SiO2 desaparecimento do SiO2

livre Exotérmico

1250°C a 1280°C Início da formação de líquido Exotérmico

1400°C a 1450°C

Complementação da formação de 3CaO.Al2O3 e

4CaO.Al2O3.Fe2O3.

Desaparecimento de CaO livre por reação com o 2CaO.SiO2, para formar o 3CaO.SiO2.

Exotérmico Fonte: Locher (2005a)

A Figura 23 apresenta um esquema típico das etapas de fabricação do cimento desde a extração das matérias-primas em minas a céu aberto.

Figura 23 – Etapas do processo de fabricação do cimento: 00) Pedreira de calcário e planta de britagem; 01) Armazenamento de calcário; 02 e 03) Correias transportadoras e

armazenamento de aditivos; 04) Edifício do moinho de cru; 05) Silos de armazenamento e homogeneização de misturas de matérias-primas; 06) Preaquecedores; 07) Torre de condicionamento do gás e precipitador eletrostático; 08) Forno rotativo; 09) Resfriador de clínquer; 10) Esteira transportadora; 11 e 12) Silos de armazenamento de clínquer e gesso; 13)

Edifício do moinho de combustíveis; 14 e 15) Moinho e silo de cimento; 16) Embalagem e expedição;17) Sala de controle central. Fonte: (energymanagertraining, 2007) 00 – Pedreira de calcário e planta de britagem

Local de extração da principal matéria-prima da fabricação do cimento e a primeira operação unitária do processo: a britagem da pedra calcária.

01 –Armazenamento de calcário

A matéria-prima é armazenada na pedreira ou na planta em pilhas circulares ou longitudinais para ser processada.

02 e 03 – Correias transportadoras e armazenamento de aditivos

Local da planta onde são armazenados os aditivos como o minério de ferro, a bauxita, a laterita (rocha vermelha e porosa, composta de silicato de alumínio e óxido de ferro), o quartzito cuja finalidade é corrigir a composição do material cru.

04 - Edifício do moinho de cru

A matéria-prima é moída antes de ser alimentada no sistema de forno de produção de clínquer. Normalmente são utilizados moinhos de bolas ou os moinhos de rolo verticais, mais adiante neste capítulo este assunto será abordado com maiores detalhes.

05 – Silos de armazenamento e homogeneização de misturas de matérias-primas

Devido à indústria de cimento utilizar várias fontes de matérias-primas e aditivos, torna- se necessário misturar e homogeneizar eficientemente estes diferentes materiais para neutralizar a flutuação na composição química da farinha crua, normalmente a indústria tem utilizado os silos de misturas contínuas para esta operação. As variações na composição da alimentação têm impactos muito adversos na eficiência do forno. Resultando na formação de colagens e de anéis nas paredes internas do forno.

06 - Preaquecedores

Os preaquecedores ciclones são um dos principais equipamentos que constituem o sistema de forno na indústria de cimento, responsável pelo início da descarbonetação da matéria-prima, através da intensa transferência de calor dos gases quentes provenientes do forno rotativo em contracorrente com o material sólido, além de atuar no controle das emissões de SO2 como será descrito no Capítulo 6 (na Seção 6.1.1.3).

07 - Torre de condicionamento do gás e precipitador eletrostático

A torre de condicionamento é usada para reduzir a temperatura e aumentar o nível de umidade do gás de exaustão do forno com alta concentração de material particulado (pó), antes de sua passagem pelo filtro de mangas e precipitador eletrostático. Os filtros de mangas e os precipitadores eletrostáticos são equipamentos destinados à remoção do pó contido nos gases exaustos do sistema de forno, uma descrição mais detalhada destes equipamentos é apresentada no Capítulo 6 (na Seção 6.4.1). É chamado torre de condicionamento porque condiciona o gás quente, facilitando assim a operação subseqüente nos filtros de mangas e no precipitador eletrostático.

08- Forno rotativo

É o equipamento essencial em uma indústria de cimento, onde as principais reações de clinquerização ocorrem, dando origem ao clínquer principal constituinte do cimento.

09 – Resfriador de clínquer

Equipamento que permite o resfriamento rápido do clínquer além de recuperar o calor para uso no processo.

10- Esteira transportadora

Equipamento que transporta o clínquer aos silos de armazenamento de clínquer e gesso 11 e 12 - Silos de armazenamento de clínquer e gesso

Instalação que acondiciona o clínquer após sua saída do resfriador de clínquer antes de sua moagem com gesso no moinho de cimento

13 – Edifício do moinho de combustíveis

O edifício do moinho de combustíveis abriga o moinho de bola ou tubular para moer normalmente carvões e combustíveis sólidos de maneira geral para serem queimados no forno.

14 e 15 Moinho e silo de cimento

O Clínquer, junto com aditivos, é moído em um moinho de cimento. O cimento produto de saída deste equipamento é armazenado em grandes silos.

16 - Embalagem e expedição

O cimento é embalado com a ajuda de um empacotador giratório e despachado finalmente ao mercado

17 – Sala de controle central

Instalação onde todos os parâmetros de processos são controlados.