LIGANTES HIDRÓFILOS. Hidráulicos. Aplicações argamassas e betões. resistem à água. - cal hidráulica - cimento. aéreos. não resistem à água

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1 Aplicações argamassas e betões aéreos Hidráulicos não resistem à água resistem à água - cal hidráulica - cimento - cal aérea - gesso 1

2 CIMENTO Classificação Constituição Propriedades no desempenho Cimentos hidráulicos calcários aluminatos de cálcio silicatos de cálcio EN naturais Portland aluminosos CEM CIMENTO Ligante hidráulico, material inorgânico, finamente moído, com água pasta presa endurece Endurecido mantém a capacidade resistente e estabilidade, mesmo debaixo de água 2

3 CEM Endurecimento Hidratação de silicatos de cálcio aluminatos tb podem intervir óxido de cálcio reactivo + sílica reactiva 50% (em massa) COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMA Cimento Portland Artificial MISTURA DE: - calcário ou cré (carbonato de cálcio) - argila ou xisto argiloso (silicatos de Al e Fe) OU -margas (mistura de materiais cálcários e argilosos) ou calcários margosos e, eventualmente - outra(s) substâncias apropriadas ricas em sílica, alumina ou ferro Redução a pó fino Fornos rotativos T = 1450ºC Homogeneização e dispersão da Mistura a seco 3 com água

4 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMA matérias-primas a 1450 ºC - reagem entre si - 20% funde (clinquerização) CLÍNQUER (2mm < φ < 20mm novos compostos ao arrefecer Moagem clínquer + gesso (%<<) Produto com Granulometria mto fina 70 80% da matéria-prima é CALCÁRIO 4

5 FASES DE 1ª - Preparação do Cru 2ª - Cozedura extracção do calcário (1,5 2m) britagem (cm) pré-homogeneização moagem e homogeneização via seca via húmida correcção com aditivos 3ª - Arrefecimento, adição de gesso e moagem 4ª - Ensilagem e ensacagem armazenamento pré-aquecimento entrada no forno rotativo 5

6 1ª - Preparação do Cru a) Extracção da pedreira de blocos de calcário com D máx de 1,5 a 2m transporte dos blocos ao britador b) Britagem redução da dimensão dos blocos a alguns cm c) Pré-homogeneização material britado + argila ( 25% de argila + 75% de brita) é depositado, em camadas horizontais, na pilha de armazenamento. A remoção da pilha para os silos alimentadores dos moinhos é feita por cortes verticais d) Moagem e homogeneização Via Húmida Via seca 6

7 1ª - Preparação do Cru (cont.) d) Moagem e homogeneização Via seca + moderna -eficaz < consumo de energia Reacções entre fases sólidas + usada actualmente Via húmida + antiga + eficaz > consumo de energia Reacções entre fases líquidas Velocidade depende: finura natureza química dos materiais duração do aquecimento Silos de homogeneização Análises químicas Velocidade depende: temperatura natureza química dos materiais Tanques de homogeneização e) Correcção com aditivos (calcário, sílica, ferro ou alumina) em caso de necessidade Armazenagem em silos alimentadores do forno 7

8 Fornos Vertical + antigo Pequena produção < 500t/dia Rotativo 2ª - Cozedura alimentação + moderno + usado Produção 8000t/dia Produto final + homogéneo refractário combustível + ar carburente Chapa de aço v = 1-3,5 rot./min 2 6% Forno de Alhambra φ 7,6 m L 232 m 8

9 2ª - Cozedura Temperatura de clinquerização Exige combustão de carvão ou fuel-oil actualmente queima-se tb resíduos Comp. química das cinzas do carvão alteram a do cru Fuel-oil e carvões com elevado teor em enxofre Introduzem sulfuretos e SULFATOS no cimento Temperatura de fusão dos aluminatos e ferratos ( ºC) Temperatura da chama 1700 ºC 1t de cimento 220kg de carvão L fuel-oil (em desuso) Formas de alimentação do forno Entrada directa da farinha (via seca) da pasta de cru (via húmida 35 a 50% de água) da farinha humedecida com água ( 13%) de aglomerado em grânulos (via semi-seca) em pasta dessecada por compressão e filtragem (via semi-húmida humidade < 20%) 9

10 2ª - Cozedura Forno Rotativo Calor da clinquerização aproveitado para secar e aquecer a matéria-prima a caminho da cozedura Húmida Clinquerização Seca Fornos longos (230m) com grinaldas de cadeias internas Semi-húmida Semi-seca Secadores de grelha móvel Fornos + curtos com pré-aquecedores (verticais ou horizontais) onde W da pasta passa a 10-15% Pré-aquecedores de ciclones Objectivo: reaproveitar energia atrasar a progessão da pasta, para que esta seque. Grande redução de consumo de energia 10

11 2ª - Cozedura Pré-aquecedor de ciclones Matéria prima ºC ºC Vantagem 82% de recuperação do calor Inconveniente enriquecimento do clinquer em álcalis e sulfatos Pré-aquecedor de ciclones ºC Ar Forno rotativo 11

12 3ª - Arrefecimento e moagem Alguns componentes: CLÍNQUER Instável a T < 1250 ºC Saída do forno Evitar a cristalização da fase líquida Arrefecimento rápido até à T ambiente para manter a estrutura β estável 675 ºC < T < 1200 ºC T < 675 ºC β γ Caso contrário grandes cristais (periclases) instabilidade e expansibilidade da pasta endurecida Arrefecimento rápido de T = 1200ºC até à T ambiente para evitar a formação de γ 12

13 3ª - Arrefecimento e moagem Dispositivos de Arrefecimento Mais comum Planetário formado por vários tubos arrefecedores que envolvem o forno à saída do arrefecedor CLÍNQUER a ºC armazenado Aspecto final do clínquer arrefecido 13

14 3ª - Arrefecimento e moagem Clínquer arrefecido + adjuvantes + aditivos Moídos em moínhos de esferas Finos extrair rapidamente Aumento da % finos diminui o rendimento da operação Objectivo: Atingir a finura de partículas pretendida Adjuvantes facilitar a moagem Aditivos regular o tempo de presa (gesso, 3-5%) modificar propriedades como pozolana, etc. L Circuito fechado Moagem Circuito aberto Esferas de aço (φ - mm) Finos extraídos à medida que são produzidos através de 1 corrente de ar 1/6L 1/3L 1/2L 14

15 PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA) Perfuração Pedreira de calcário Homogeneização e armazenagem do cru Pré-homogeneização Britagem Matéria-prima (mistura) Aditivos Torre de ciclones Moagem de cru 15

16 Homogeneização e armazenagem do cru PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA) Torre de ciclones Carvão Moagem de carvão Forno Carvão pulverizado Arrefecedor Moagem de Clínquer Aditivos Gesso Clínquer Clínquer - armazenagem 16

17 PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA) Moagem de Clínquer Ensilagem de cimento Ensacagem e expedição Sacos Granel 17