Fabricação Cimento

Fabricação Cimento

(Parte 1 de 3)

FABRICAÇÃO  DE  CIMENTO

1)  HISTÓRICO

          A procura por segurança e durabilidade para as edificações conduziu o homem à experimentação de diversos materiais aglomerantes. Os romanos chamavam esses materiais de "caementum", termo que originou a palavra cimento.

         O engenheiro John Smeaton, por volta de 1756, procurava um aglomerante que endurecesse mesmo em presença de água, de modo a facilitar o trabalho de reconstrução do farol de Edystone, na Inglaterra. Em suas tentativas, verificou que uma mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão resistente quanto as pedras utilizadas nas construções.

         Coube, entretanto, a um pedreiro, Joseph Aspdin, em 1824, patentear a descoberta, batizando-a de cimento Portland, numa referência à Portlandstone, tipo de pedra arenosa muito usada em construções na região de Portland, Inglaterra. No pedido de patente constava que o calcário era moído com argila, em meio úmido, até se transformar-se em pó impalpável. A água era evaporada pela exposição ao sol ou por irradiação de calor através de cano com vapor. Os blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem finos.

         Poucos anos antes, na França, o engenheiro e pesquisador Louis Vicat publicou o resultado de suas experiências contendo a teoria básica para produção e emprego de um novo tipo de aglomerante: o cimento artificial.

                    

Aquele produto, no entanto, exceto pelos princípios básicos, estava longe do cimento Portland que atualmente se conhece, resultante de pesquisas que determinam as proporções adequadas da mistura, o teor de seus componentes, o tratamento térmico requerido e a natureza química dos materiais.

O cimento Portland desencadeou uma verdadeira revolução na construção, pelo conjunto inédito de suas propriedades de moldabilidade, hidraulicidade (endurecer tanto na presença do ar como da água), elevadas resistências aos esforços e por ser obtido a partir de matérias-primas relativamente abundantes e disponíveis na natureza.

         A criatividade de arquitetos e projetistas, a precisão dos modernos métodos de cálculo e o genialidade dos construtores impulsionaram o avanço das tecnologias de cimento e de concreto, possibilitando ao homem transformar o meio em que vive, conforme suas necessidades. A importância deste material cresceu em escala geométrica, a partir do concreto simples, passando ao concreto armado e finalmente, ao concreto protendido. A descoberta de novos aditivos, como a sílica ativa, possibilitou a obtenção de concreto de alto desempenho (CAD), com resistência à compressão até 10 vezes superiores às até então admitidas nos cálculos das estruturas.

          Obras cada vez mais arrojadas e indispensáveis, que propiciam conforto, bem-estar - barragens, pontes, viadutos, edifícios, estações de tratamento de água, rodovias, portos e aeroportos - e o contínuo surgimento de novos produtos e aplicações fazem do cimento um dos produtos mais consumidos da atualidade, conferindo uma dimensão estratégica à sua produção e comercialização.

 

 

 

2)  MATÉRIAS-PRIMAS

Lavra de calcário a céu aberto

  • -          CALCÁRIO

  • -          ARGILA

  • -          MINÉRIO DE FERRO

  • -          GESSO

 

a)    CALCÁRIOS

São constituídos basicamente de carbonato de cálcio CaCO3 e dependendo da sua origem geológica podem conter várias impurezas, como magnésio, silício, alumínio ou ferro.

O carbonato de cálcio é conhecido desde épocas muito remotas, sob a forma de minerais tais como a greda, o calcário e o mármore.

O calcário é um rocha sedimentar, sendo a terceira rocha mais abundante na crosta terrestre e somente o xisto e o arenito são mais encontrados.

O elemento cálcio, que abrange 40% de todo o calcário, é o quinto mais abundante na crosta terrestre, após o oxigênio, silício, alumínio e o ferro.

        De acordo com o teor de Magnésio o calcário se classifica em:

  • -          calcário calcítico (CaCO3)

     O teor de MgO varia de 0 a 4%. Devido à maior quantidade de cálcio a pedra quebra com maior facilidade e em superfícies mais uniformes e planas. Este calcário, também por Ter menor quantidade de carbonato de magnésio exige maior temperatura para descarbonatar.

  • -          calcário dolomítico (CaMg(CO3)2)

O teor de MgO é acima de 18% e por isso possui uma temperatura de descarbonatação ainda menor do que o calcário magnesiano.

  • -          calcário magnesiano (MgCO3)

  •                  O teor de MgO varia de 4 a 18%. A presença maior de carbonato de magnésio faz com que este calcário tenha características bem diferentes do calcítico:

  • -          É uma pedra mais dura, quebrando sempre de forma irregular, formando conchas de onde vem o nome de pedra cascuda. O calcário magnesiano necessita de menos calor e uma temperatura menor para descarbonatar do que o calcítico. É ideal para fabricação de cal.

 Obs.: Apenas o calcário vem sendo utilizado na fabricação do cimento.

O uso de calcário com alto teor de MgO causa desvantagens na hidratação do cimento:

MgO  +  H2O → Mg(OH)2

Isso provoca o aumento do volume e produz sais solúveis que enfraquecem o concreto quando exposto a lixiviação.

 b)    ARGILA 

São silicatos complexos contendo alumínio e ferro como cátions principais e potássio, magnésio, sódio, cálcio, titânio e outros.

A escolha da argila envolve disponibilidade, distância, relação sílica/alumínio/ferro e elementos menores como álcalis.

A argila fornece os componentes Al2O3, Fe2O3 e SiO2. Podendo ser utilizado bauxita, minério de ferro e areia para corrigir, respectivamente, os teores dos componentes necessários, porém são pouco empregados.

 c)     GESSO

         É o produto de adição final no processo de fabricação do cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasião das reações de hidratação. É encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4. 2H2O), hemidratado ou bassanita (CaSO4.0,5H2O) e anidrita (CaSO4). Utiliza-se também o gesso proveniente da indústria de ácido fosfórico a partir da apatita:

Ca3(PO4)2  +   3H2SO4  +  6H2O  → 2H3PO4  +  3(CaSO. 2H2O)

ANÁLISE TÍPICA DE MATÉRIAS PRIMAS NA NATUREZA

COMPOSTOS

GIZ

ARGILA

CALCÁRIO

ARDÓSIA

MARGA

MISTURA CRUA

SiO2

1,14

60,48

2,16

55,67

16,86

12,85

Al2O3

0,28

17,79

1,09

21,50

3,38

3,24

Fe2O3

0,14

6,77

0,54

9,00

1,11

2,11

CaO

54,68

1,61

52,72

0,89

42,58

41,35

MgO

0,48

3,10

0,68

2,81

0,62

3,28

SO3

0,07

0,21

0,03

0,30

0,08

0,18

P. F.

43,04

60,65

42,39

4,65

34,66

36,12

K2O

0,04

2,61

0,26

4,56

0,66

0,33

Na2O

0,09

0,74

0,11

0,82

0,12

0,10

3)  PROCESSO DE FABRICAÇÃO  DO  CIMENTO

 3.1) Preparação da mistura crua (Moagem de cru)

 Os componentes que mais interessam na fabricação do cimento são:

CaO, SiO2. Fe2O3, Al2O3.

O Calcário e argila são misturados e moídos a fim de se obter uma mistura crua para descarbonatação e clinquerização.

O processo de moagem desta mistura envolve a pesagem do calcário e argila na proporção que atenda as seguintes relações dos componentes:

Módulo de Sílica (MS) =  

SiO2

______________

  Al2O3  +  Fe2O3         Módulo de alumina (MA) =

Al2O3

__________

       Fe2O3          

 

  Fator de Saturação da cal (FSC) =

CaO   X    100

________________________________

   

 2,81SiO2  +  1,18Al2O3  +  0,65Fe2O3  

O material cru moído a uma granulométrica de 3% retida na peneira ABNT  no. 100 (0,150mm) e a 13% na ABNT 170 (0,088mm).

O processo de moagem consiste na entrada dos materiais dosados, num moinho de bolas ou de rolos, onde a moagem ocorre com impacto e por atrito.

 

(Parte 1 de 3)

Comentários