Processo de produção de cimento Portland

Processo de Fabricação do Cimento Portland

20/07/2013 às 19h38

Seleção das matérias-primas

A matéria-prima é constituída por uma mistura, em proporções bem determinadas, de calcário, marga e argila, à qual se adicionam, por vezes, materiais de correção, tais como areia e minério de ferro.

A exploração de pedreiras é feita normalmente a céu aberto, seja em bancos ou andares, seja em secções verticais a toda a altura da jazida do minério.

O arranque da pedra pode ser mecânico ou com explosivos, sendo neste caso necessário abrir furos onde é introduzida a carga explosiva.

O material, após extração, apresenta-se em blocos com dimensões que podem ir até cerca de 1m3 ; é então necessário reduzir o seu tamanho a uma granulometria adequada para posterior utilização nas fases seguintes do fabrico, operação que é feita em britadores.

Numa fábrica de cimento é necessário prever uma armazenagem de grandes quantidades de matérias-primas, a fim de evitar perdas de produção e garantir trabalho em regime contínuo. Essa armazenagem pode ser combinada com uma função de pré-homogeneização.

Preparo e dosagem da mistura crua

As matérias-primas selecionadas são depois dosificadas, tendo em consideração a qualidade do produto a obter (clínquer), operação que é controlada através de computadores de processo. A dosagem: o composto de calcário (90%) e argila (10%) é dosado para ser triturado no moinho cru. Essa dosagem é efetuada com base em parâmetros químicos pré-estabelecidos. Definida a proporção das matérias-primas, elas são retomadas dos locais de armazenagem e transportadas para moinhos onde se produz o chamado "cru", isto é, uma mistura finamente moída, em proporções bem definidas, do conjunto das matérias-primas.

Moagem e homogeneização

O cimento resulta da moagem fina de vários componentes, sendo o componente maioritário o clínquer, juntando-se gesso e aditivos (cinzas volantes, escórias de alto forno, folhas de calcário, etc.).

Nessa moagem são normalmente utilizados moinhos tubulares, de duas câmaras, com corpos moentes (bolas metálicas de diversos diâmetros), ou moinhos verticais de mós. Em qualquer dos casos, é necessário secar as matérias-primas; para a economia do processo, aproveita-se, com frequência, o calor contido nos gases de escape dos fornos, que simultaneamente fazem o transporte do cru do moinho ao silo de armazenagem.

Os Silos de homogeneização: a mistura crua, devidamente dosada e com a finura adequada, conhecida como farinha, deve ter a sua homogeneização assegurada para permitir uma perfeita combinação dos elementos formadores do clínquer. A homogeneização é executada em silos verticais de grande porte através de processos pneumáticos e por gravidade.

O cru é depois cozido em fornos de tipo e dimensão que variam com a tecnologia de cada fabricante. São constituídos por um tubo "rotativo", montado segundo uma inclinação que pode ir de 2,5 a 5% e com uma velocidade de rotação entre 1,5 e 2,5 r.p.m., atingindo comprimentos de 85m. Interiormente são revestidos de material refratário que confere proteção ao tubo" e reduz as perdas térmicas. Para que se desenvolva o processo de cozedura, ou clinquerização, é necessário atingir uma temperatura de cerca de 1450°C. Obtém-se esta temperatura pela combustão de carvão pulverizado, "pet-coke", fuelóleo, gás natural ou outros combustíveis secundários (pneus usados no caso da fábrica Maceira-Liz). O processo de cozedura começa a partir do momento em que o cru é extraído dos silos de armazenagem e introduzido no sistema de pré-aquecimento, onde circula em contracorrente com os gases de escape resultantes da queima do combustível. O transporte do material através do forno faz-se pelo movimento de rotação e pelo seu grau de inclinação.

Clinquerização

Primeiramente a mistura é bem homogeneizada e dispersa. O processo de clinquerização ocorre à temperatura média de 1450ºC.

O processo de fabricação do cimento pode ser realizado a úmido (homogeneização em presença de água) ou a seco. O primeiro requer um maior gasto de energia e vem sendo cada vez mais substituída pelo processo a seco, embora seja mais eficaz para a homogeneização dos sólidos.

Devido ao problema do gasto energético, foi desenvolvida uma técnica de fluidificação gasosa, tornando o processo a seco mais eficiente e com um menor gasto de energia.

As reações químicas envolvidas pela ação da temperatura entre os componentes da matéria-prima são essencialmente reações no estado sólido.

Para ativar as reações na fase sólida, devido à lenta difusão dos átomos e moléculas nos estados sólidos, diferentemente dos átomos e molécula no estado líquido, é necessário elevar a temperatura e superfície de contato dos reagentes.

Composição química do Clínquer:

Àquela temperatura do processo, cerca de 20% da matéria-prima são fundidos, e essa fase líquida ajuda grandemente as reações ocorridas no estado sólido.

Daqui resulta a importância da preparação das matérias-primas para o cimento: finura da moagem, homogeneidade, e proporção da fase líquida obtida pela fusão.

Para obter a temperatura de clinquerização, temperatura de fusão dos aluminatos e ferratos é necessário recorrer à combustão do carvão fuel-oil. Porém, com a crise do petróleo, foi implantado processos mistos de utilização de fontes energéticas ou processos com a utilização de outras fontes.

O carvão seco é reduzido a pó e injetado na parte inferior do forno com uma parte do ar (ar primário); o restante ar comburente (ar secundário) é introduzido no forno depois de ter sido aquecido no arrefecedor do clínquer.

O clínquer, para ter as características resistência deve sofrer uma elevação de temperatura tão rápida quanto possível e em atmosfera oxidante.

Quando se queima o carvão outros compostos são adicionados, devido à composição de suas cinzas, como sílica, ferro, alumínio e etc. E por isso deve-se conhecer a composição das cinzas, para descontar as quantidade de elementos que serão adicionados ao cru com a queima do carvão.

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