Cimento

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FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND E CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS NOS FORNOS DE PRODUÇÃO DE CIMENTO

Vista Geral da Jazida - Holcim (Brasil) S.A. - Unidade Fabril de Cantagalo-RJ Reservas estimadas: 35,33 M de ton de calcário (45 anos de lavra)

1

Composição característica do minério

2

Desenho esquemático em perspectiva da unidade fabril

3

O Processo de Produção doCimento Portland
Composição usual das matérias-primas e da farinha para o cimento
Constituinte Calcário Argila Percentagem em peso SiO2 Al2O3 + TiO2 Fe2O3 + Mn2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O 0,5 – 3 0,1 – 1 0,1 – 0,5 52 – 55 0,5 – 5 Mais de 0,1 Mais de 0,3 Mais de 0,1 37 – 78 7 – 30 2 – 15 0,5 – 25 Mais de 5 Mais de 3 0,5 – 5 0,1 – 0,3 12 – 16 2–5 Mais de 2 40 – 45 0,3 – 3 Mais de 1,2 0,2 – 0,4 Mais de0,3
4

Farinha

Fluxograma simplificado do processo de produção do cimento
Depósito de Carvão

Britador

Calcário

Carvão/Coque Depósito Moinho de Carvão Pré-aquecedor

Argila Moinho de Cru Óleo Homogeneização Resíduos Silos de Cimento (Total 7 silos) Moinha Resíduos

Gesso/Calcário Separador Clínquer Depósito de Clínquer Escória

...
Ensacamento

Moagem de Cimento

CPII E32 Classe G

RODOVIÁRIO

Carregamento

5

O Processo de Produção do Cimento Portland

Geração de material particulado ou pó •Direcionado para as chaminés e retido por coletores (ciclones, filtros manga ou precipitadores eletrostáticos). •Representa de 20 a 30% da produção ⇔ retorna ao forno como matéria-prima. Energia no processo de fabricação do cimento •90%: energia térmica geradapelo combustível (secagem, aquecimento e calcinação das matérias-primas). 20 e 25% dos custos de produção do cimento. •10%: energia elétrica (moagem das matérias-primas: 25% e do clínquer: 40%, e operações do forno e resfriador: 20%). 6 50% dos custos.

O Processo de Produção do Cimento Portland
gás farinha

Equipamentos do sistema forno
Pré-aquecedor torres de pré-aquecimento de 4 estágios,co-corrente

Resfriador de clínquer (tipo grelha) mínima perda de calor através da carcaça do equipamento

Forno rotativo D = 4m, L= 60m α = 3º

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O Processo de Produção do Cimento Portland
As matérias-primas: calcário argila e óxido de ferro são alimentadas após uniformização

Os materiais são submetidos a altas temperaturas para favorecer reações químicas necessárias para a formaçãodo clínquer. O clínquer é resfriado abruptamente para depois ser misturado com gesso e outros materiais para ser moído, formando o cimento

Temperatura de 1.450 oC Temperatura de 2.000
oC

8

O Processo de Produção do Cimento Portland
Unidade fabril: em operação desde 1970 Produção atual: 650.000 ton/ano de cimento Capacidade nominal: 1.200.000 ton/ano

9

O Processo de Produção doCimento Portland
Forno rotativo: D = 4m, L = 60m e α = 3º Torres de pré-aquecimento de 4 estágios

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O Processo de Produção do Cimento Portland
Resfriador de clínquer do tipo grelha

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O Processo de Produção do Cimento Portland
Maçarico atual em operação no forno rotativo

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O Processo de Produção do Cimento Portland

T< 700oC desidroxilação dos argilomineraistransformação do quartzo α em quartzo β

700oC a 900oC calcinação do carbonato de cálcio C +A = C2(A,F) e C12A7 C + S = C2S (parcial) conversão de quartzo β em cristobalita

900oC a 1200oC C + S = C2S (final) C2(A,F) e C12A7 = C3A e C4AF T > 1350oC

1250oC a 1350oC fusão de C3A e C4AF C2S + C = C3S

Recristalização e desenvolvimento dos cristais de alita (C3S) e belita (C2S) na presença de fase líquida13

O Processo de Produção do Cimento Portland
Transformações de fases ao longo do forno rotativo

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O Processo de Produção do Cimento Portland

Composição típica de um clínquer de cimento portland 67% CaO (C), 22% SiO2 (S), 5% Al2O3 (A), 3% Fe2O3 (F) e 3% de outros óxidos fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados alita (C3S):...
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