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LIGANTES HIDRÓFILOS Aplicações argamassas e betões aéreos aéreos não não resistem resistem àà água água Hidráulicos resistem à água - cal hidráulica - cimento -- cal cal aérea aérea -- gesso gesso 1 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTO Classificação Propriedades no desempenho Constituição Cimentos hidráulicos calcários • aluminatos de cálcio • silicatos de cálcio naturais Portland aluminosos EN 197-1 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 CIMENTOS LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS 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 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS matérias-primas a 1450 ºC CLÍNQUER (2mm < φ < 20mm COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMA - reagem entre si - 20% funde (clinquerização) novos compostos ao arrefecer Moagem clínquer + gesso (%<<) Produto com Granulometria mto fina 70 – 80% da matéria-prima é CALCÁRIO 4 CIMENTOS LIGANTES HIDRÓFILOS FABRICO FASES DE FABRICO 3ª - Arrefecimento, adição de gesso e moagem 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 4ª - Ensilagem e ensacagem armazenamento pré-aquecimento entrada no forno rotativo 5 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS FABRICO 1ª - Preparação do Cru a) Extracção da pedreira de blocos de calcário com Dmáx 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 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS FABRICO 1ª - Preparação do Cru (cont.) d) Moagem e homogeneização Via húmida • + antiga • + eficaz • > consumo de energia Via seca • + moderna • - eficaz • < consumo de energia + usada actualmente Reacções entre fases sólidas Reacções entre fases líquidas Velocidade depende: • finura • natureza química dos materiais • duração do aquecimento Silos de homogeneização Velocidade depende: • temperatura • natureza química dos materiais Análises químicas e) Correcção com aditivos (calcário, sílica, ferro ou alumina) em caso de necessidade Tanques de homogeneização Armazenagem em silos 7 alimentadores do forno LIGANTES HIDRÓFILOS Fornos Vertical CIMENTOS FABRICO 2ª - Cozedura + moderno + usado Produção ≤ 8000t/dia Produto final + homogéneo Rotativo + antigo Pequena produção < 500t/dia refractário alimentação 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 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS 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 FABRICO 2ª - Cozedura Temperatura de fusão dos aluminatos e ferratos (1400 – 1450 ºC) Temperatura da chama 1700 ºC 1t de cimento – 220kg de carvão - 125 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 9 (via semi-húmida – humidade < 20%) CIMENTOS LIGANTES HIDRÓFILOS 2ª - Cozedura FABRICO Calor da clinquerização aproveitado para secar e aquecer a matéria-prima a caminho da cozedura Forno Rotativo Clinquerização Húmida Fornos longos (230m) com grinaldas de cadeias internas Semi-húmida Seca Semi-seca Secadores de grelha móvel Fornos + curtos com pré-aquecedores (verticais ou horizontais) onde W da pasta passa a 10-15% Objectivo: • reaproveitar energia • atrasar a progessão da pasta, para que esta seque. Pré-aquecedores de ciclones Grande redução de consumo de energia10 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS 2ª - Cozedura FABRICO Vantagem – 82% de recuperação do calor Pré-aquecedor de ciclones Matéria prima 50-70 ºC Inconveniente – enriquecimento clinquer em álcalis e sulfatos 50-70 ºC Pré-aquecedor de ciclones Ar 800-900 ºC Forno rotativo 11 do CIMENTOS LIGANTES HIDRÓFILOS FABRICO 3ª - Arrefecimento e moagem Alguns componentes: CLÍNQUER Saída do forno Instável a T < 1250 ºC Arrefecimento rápido até à T ambiente para manter a estrutura Evitar a cristalização da fase líquida 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 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS FABRICO 3ª - Arrefecimento ee moagem moagem Dispositivos de Arrefecimento Mais comum – Planetário formado por vários tubos arrefecedores que envolvem o forno à saída do arrefecedor CLÍNQUER a 125-180 ºC armazenado Aspecto final do clínquer arrefecido 13 CIMENTOS LIGANTES HIDRÓFILOS FABRICO Clínquer arrefecido + adjuvantes + aditivos Finos – extrair rapidamente Aumento da % finos diminui o rendimento da operação 3ª - Arrefecimento Arrefecimento ee moagem Moídos em moínhos de esferas Objectivo: Atingir a finura de partículas pretendida Moagem Adjuvantes facilitar a moagem Aditivos regular o tempo de presa (gesso, 3-5%) modificar propriedades como pozolana, etc. Circuito fechado Circuito aberto L Esferas de aço (φ - mm) 60-80 30-50 1/6L 1/3L 15-25 1/2L Finos extraídos à medida que são produzidos através de 1 corrente 14 de ar PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA) LIGANTES HIDRÓFILOS Perfuração Pedreira de calcário Homogeneização e armazenagem do cru Pré-homogeneização Britagem Matéria-prima (mistura) Aditivos Moagem de cru Torre de ciclones 15 PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA) LIGANTES HIDRÓFILOS Homogeneização e armazenagem do cru Torre de ciclones Carvão Moagem de carvão Carvão pulverizado Forno Clínquer Gesso Aditivos Arrefecedor Clínquer - armazenagem Moagem de Clínquer 16 LIGANTES HIDRÓFILOS PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA) Moagem de Clínquer Ensilagem de cimento Ensacagem e expedição Sacos Granel 17
