Calcinação e Processamento de Minerais

A calcinação é um processo que envolve aquecer uma substância, tipicamente um material sólido, a alta temperatura com fornecimento limitado de ar ou oxigénio. O objetivo da calcinação é remover componentes voláteis e eliminar impurezas ou transformar o material numa forma mais desejável para processamento posterior.
 

FABRICO DE CIMENTO

Um dos processos mais comuns é a fabricação de cimento Portland, onde calcário (CaCO₃) é alimentado num grande forno rotativo com argila. O ar quente gerado a partir de queimadores a carvão, pet-coke ou gás natural aumenta a temperatura para produzir cal viva (CaO), que funde minerais com a argila e arrefece até formar clínquer: nódulos cinza-pálidos que são moídos para fazer pó de cimento. No processo, grandes quantidades de CO₂ são libertadas.

Um pré-aquecedor composto por uma série de ciclones é usado para pré-aquecer calcário, argila e areia antes que esses materiais entrem no forno rotativo. Este processo ajuda a reduzir a quantidade de energia necessária para operar o forno, bem como a quantidade de combustível necessário para atingir a temperatura desejada.

Um arrefecedor de clínquer arrefece e solidifica o clínquer quente descarregado do forno rotativo, para facilitar o manuseio e armazenamento do material.

Ambos os processos necessitam de despoeiramento antes que os gases quentes sejam liberados para a chaminé ou sejam usados para recuperação de energia.
 

Despoeiramento do Pré-aquecedor para Recuperação de Energia

Normalmente, há uma grande concentração de finos escapando com a última saída de gás do ciclone do pré-aquecedor, tipicamente compostos de pequenas partículas de matéria-prima e cinzas volantes (D50~2,5µm).

Em fábricas de cimento de nova geração, os gases quentes são usados para recuperação de energia, como aquecimento de um moinho para moagem de pet-coke, aquecimento de um secador de calcário ou para permitir a recuperação de calor em permutadores ou caldeiras de recuperação.

As soluções da ACS incluem ciclones de alta eficiência para reduzir significativamente a concentração de finos antes dos moinhos de pet-coke, ciclones de processo com baixa perda de carga para secadores de calcário e ciclones pré-separadores para recuperação de calor.

 

Despoeiramento do Arrefecedor de Clínquer

As partículas transportadas nos gases de escape do arrefecedor de clínquer são muito abrasivas devido à sua composição química e propriedades físicas. A dureza das partículas de clínquer, combinada com sua forma irregular, textura de superfície e tamanho grande (D50>100µm), pode causar desgaste em equipamentos e máquinas, como permutadores de calor, caldeiras de recuperação de resíduos e filtros de mangas de última etapa.
  As soluções da ACS incluem ciclones resistentes à abrasão com baixa perda de carga para reduzir significativamente a concentração de partículas de clínquer, permitindo assim a recuperação de energia e aumentando a vida útil dos filtros de mangas.
 

Novos Materiais para Substituir Parcialmente o Clínquer

Argila calcinada (ou metacaulim) pode desempenhar um papel na fabricação de cimento substituindo parcialmente o clínquer e, assim, contribuir para a redução das emissões de CO₂. Quando utilizada em combinação com outros materiais cimentícios suplementares, como cinzas volantes ou escória, a argila calcinada pode ajudar a reduzir o teor geral de clínquer do cimento, mantendo ou melhorando suas propriedades mecânicas e de durabilidade. Como em outros processos de calcinação, a argila calcinada é fabricada em fornos aquecendo materiais de argila natural a altas temperaturas (embora inferiores às do clínquer), tipicamente na faixa de 650-800°C, para eliminar água e outros componentes voláteis.

As soluções da ACS incluem ciclones de alta eficiência para separar partículas de argila após fornos e secadores flash / calcinadores a montante dos despoeiradores de última etapa, como scrubbers úmidos.
 

CALCINAÇÃO DE ÓXIDO DE MAGNÉSIO

O óxido de magnésio (MgO) tem uma ampla gama de aplicações devido às suas propriedades únicas, como alto ponto de fusão, alta condutividade térmica, alta resistividade elétrica e boa estabilidade química. As aplicações incluem materiais de construção (MgO pode ser um aglutinante na construção de cimento), materiais refratários, uso em fertilizantes e outros.

MgO também é obtido por um processo de calcinação semelhante ao da cal viva. Neste caso, o carbonato de magnésio (MgCO₃) é decomposto em MgO e CO₂.

As soluções da ACS incluem ciclones de última etapa resistentes à abrasão e eficientes em termos de custo na torre de pré-aquecimento para reduzir significativamente a concentração antes das casas de sacos.
 

CALCINAÇÃO DE CAL DOLOMÍTICA

A cal dolomítica é obtida pela calcinação de dolomita num forno com alto grau de calcário e magnésio CaMg(CO₃)₂, obtendo-se CaO°MgO. As aplicações incluem a indústria do aço, materiais refratários, vidro e agricultura.

As necessidades dos clientes para despoeiramento são muito semelhantes às do óxido de magnésio e incluem ciclones resistentes à abrasão e eficientes em termos de custo para reduzir a concentração antes das casas de sacos.
 

CALCINAÇÃO DE ALUMINATO DE CÁLCIO

O aluminato de cálcio (CaAl₂O₄) é um composto formado por óxido de cálcio (CaO) e óxido de alumínio (Al₂O₃). Uma das principais aplicações do aluminato de cálcio é como matéria-prima na produção de materiais refratários. O aluminato de cálcio também pode ser usado como aglutinante na fabricação de cimento de alto desempenho, que possui resistência, durabilidade e resistência química superiores em comparação com o concreto tradicional.

O aluminato de cálcio pode assumir a forma de fibra vitrificada, semelhante à lã de rocha, que é muito exigente para despoeiradores de última etapa, como filtros de mangas, causando entupimentos frequentes.

As soluções da ACS incluem ciclones eficientes em termos de custo para aumentar a coleta de fibras e reduzir a manutenção dos filtros de mangas.
 

LOOPING DE CÁLCIO

No looping de cálcio, o sorvente óxido de cálcio (CaO) reage com o CO₂ nos gases de combustão de um processo industrial (como a fabricação de cimento) para formar carbonato de cálcio (CaCO₃).

O CaCO₃ é então decomposto para capturar o CO₂ e regenerar o CaO para uso posterior.

• O processo baseia-se em duas reações químicas reversíveis: carbonatação e calcinação.
• Durante a carbonatação, o sorvente reage com o CO₂ nos gases de combustão para formar carbonato de cálcio (CaCO₃) - > capturado com ciclones.
• O CaCO₃ é então alimentado num calcinador, onde é aquecido a cerca de 850°C-950°C, causando sua decomposição numa corrente de gás CO₂ quase puro e CaO sólido. O CO₂ é removido e purificado, antes de ser enviado para armazenamento geológico ou para uso posterior.
• O CaO sólido pode ser enviado de volta para reutilização no processo para capturar mais CO₂.

  As soluções da ACS incluem ciclones de alta eficiência para o carbonatador e para o calcinador, para aumentar a coleta tanto de sorventes carbonatados quanto de sorventes calcinados.