Processos de calcinação

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.

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.

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.  

The particles carried over in the exhaust gases of the clinker cooler are very abrasive due to their chemical composition and physical properties. The hardness of clinker particles, combined with their irregular shape, surface texture and large size (D50>100μm), can cause them to wear down equipment and machinery, such as heat exchangers, waste recovery boilers and end stage bag filters.

As soluções da ACS incluem abrasive resistant cyclones with low pressure drop to heavily reduce the concentration of clinker particles, thereby enabling energy recovery and increasing the lifetime of bag filters.
 

Novos Materiais para Substituir Parcialmente o Clínquer

Calcined clay (or metakaolin) can play a role in cement manufacturing by partially replacing clinker and thereby contribute to a reduction in CO₂ emissions. When used in combination with other supplementary cementitious materials, such as fly ash or slag, calcined clay can help to reduce the overall clinker content of cement while maintaining or improving its mechanical and durability properties. As in other calcination processes, calcined clay is manufactured in kilns by heating natural clay materials to high temperatures (though lower than those of clinker) typically in the range of 650-800°C, to drive off water and other volatile components.
 
As soluções da ACS incluem high efficiency cyclones to separate clay particles after kilns and flash dryers / calciners upstream of final stage dedusters such as wet scrubbers.
 

Calcination of Magnesium Oxide

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 cost efficient and abrasive resistant last stage cyclones in the pre-heater tower to greatly reduce concentration before baghouses.
 

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.

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

Calcium aluminate (CaAl₂O₄) is a compound made up of calcium oxide (CaO) and aluminum oxide (Al₂O₃O 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.

Calcium aluminate can assume a vitrified fiber form similar to rock wool, which is very demanding to end stage dedusters, such as bag filters, causing frequent clogging. As soluções da ACS incluem cost efficient cyclones to increase the collection of fibers e reduce maintenance in the bag house.

 

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 calcinadoronde 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.