INDÚSTRIAS DE CIMENTO PORTLAND E CERÂMICA.pptx

INDÚSTRIAS DE CIMENTO
PORTLAND E CERÂMICA
Priscilla Carvalho Cunha - 2015 1
Discente: Priscilla Carvalho
Docente: Iara Santos

INDÚSTRIAS DE CIMENTO PORTLAND

INDÚSTRIA DE CIMENTO
HISTÓRICO
▪ A palavra cimento é oriunda do latim CAEMENTU, que na antiga Roma
designava uma espécie de pedra natural de rochedos não esquadrejada.
▪ Em meados de 1780, pesquisadores europeus tentavam obter a formulação
adequada do cimento hidráulico (ligante).
▪ Somente em 1824 o inglês Joseph Aspdin patenteou o processo de fabricação
de um ligante que combinado com argila e calcário. (pedra abundante na Ilha de
Portland (Inglaterra)).

▪ Até 1926 o Brasil importava de países como Estados Unidos, Inglaterra, França,
Alemanha, Bélgica, Dinamarca e Argentina, cerca de 97% do cimento que consumia.
▪ Porém, no mesmo ano, inicia-se uma forte corrida com a implantação da Companhia
Brasileira de Cimento Portland em São Paulo, conquistando o mercado e reduzindo
ao valores e quantidades das importações.
HISTÓRICO

ASPECTOS ECONÔMICOS

PROCESSO PRODUTIVO
Primeira Etapa – Escavação
▪ Folhelho (xisto argiloso) – rocha sedimentar de lâminas finas e paralelas esfoliáveis.
▪ Argila: rochas sedimentares de granulometria inferior à 2 µm de silicatos de alumínio,
associado a óxidos. Alta resistência mecânica e térmica (em fornos até 1500 ºC). ( 0,2 ton)
▪ Calcário: rochas formadas a partir da calcita (carbonato de cálcio e magnésio – jazidas). (1,4
ton de rochas calcíticas/1 ton cimento produzido).
▪ Escórias de alto-forno: subproduto da fundição de minérios na etapa de purificação, mistura
de óxidos metálicos.

PROCESSO PRODUTIVO

Acompanhe seu fluxograma !
1. BRITADOR: redução grosseira dos sólidos (por compressão, energia de impacto ou
cisalhamento).
1. PENEIRAS VIBRATÓRIAS: separadoras de partículas com telas combinando
movimentos horizontais e verticais e fluxo controlado.
1. MOINHOS DE MARTELOS: moagem dos minérios – opera em velocidade de 55 a 61
m/s. Os minérios (folhelho e calcário) são combinados com argila, minérios de ferro,
escória e areia.
PROCESSO PRODUTIVO
Peneiras
vibratórias

Processo a Úmido:
4. EQUIPAMENTO DE COMPOSIÇÃO: combinação do folhelho, calcário, escória, areia, e
uma corrente de lama de argila.
4. MOINHO DE LAVAGEM DA ARGILA: separação de possíveis aglomerados da lama de
argila.
4. TANQUE DE DEPOSITO DE LAMA E ARGILA + BOMBA DE LAMA: enviam com fluxo
controlado a lama de argila para uma ALIMENTADORA DE LAMA (7).
8. MOINHO DE BOLAS: moagem fina da arglia.
PROCESSO PRODUTIVO

9. MOINHOS TUBULARES: realiza a moagem final da argila para obtenção de partículas altamente
finas.
10. TANQUE DE MISTURA E HOMOGENEIZAÇÃO DA LAMA;
11. TANQUE DE ARMAZENAMENTO DA LAMA.
PROCESSO PRODUTIVO

Processo a Seco:
12. SECADOR DE ARGILA E ROCHAS: seca materiais sólidos com teores de umidade
consideráveis, Opera em temperaturas entre 300 º C e 1000 º C produzindo uma secagem de
argila com 65% para 0,5% de água.
13. MOINHO VERTICAL: seca ao moer a escória e componentes. Utilizam cerca de 30% a 50%
menos energia quando comparados aos moinhos de bolas.
14. SEPARADOR PNEUMÁTICO + BOMBA PNEUMÁTICA: utiliza correntes de ar. O separador
opera partículas e a bomba opera com ar comprimido transferindo produtos químicos
altamente viscosos ou com particulados sólidos.
15. SILOS DE HOMOGENEIZAÇÃO E DESPÓSITOS DE MATÉRIA-PRIMA.
PROCESSO PRODUTIVO

PROCESSO PRODUTIVO
MOINHO VERTICAL

OBS: antes de entrar no forno a “farinha crua “
passa por um processo de pré-calcinaçao.
Responsável por 60 a 65% da emissão de gases
poluentes.
PROCESSO PRODUTIVO
DESCARBONATAÇÃO DO
CALCÁRIO

16. FORNO ROTATÓRIO – FORMAÇÃO DO CLÍNQUER: a “farinha” crua é moída e calcinada até a fusão
em temperaturas de 1450 ºC a 1480 ºC . (rotação de 0,5 a 2 rpm – Média de capacidade: 3000 a 4000
ton /dia)
17. ARREFECEDORES DE CLÍNQUER: resfriamento do clínquer que sai do forno (troca de calor) até
uma temperatura de 150 °C.
Composição típica do clínquer:
- 67% de CaO
- 22% de SiO2
- 5 % de Al2O3
- 3% de Fe2O3
18. O Clínquer vai para um depósito onde é misturado com gesso (4 a 5 %) onde vão para
moagem e depois ensacados para transporte.
PROCESSO PRODUTIVO

PROCESSO PRODUTIVO - VÍDEO

▪ GRANULOMETRIA: estudo da distribuição das dimensões de grãos de um sólido. Faixa ideal para
o produto final é de 3 a 19 mm .
▪ TESTES DE INÍCIO E FIM DO TEMPO DE PEGA: (NBR NM 65: 2002) : passagem do estado plástico
para o rígido. (agulha do Vicat penetra 0,5 mm na pasta).
▪ RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO (NBR 7215: 1996);
▪ DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA DA PASTA – Distância de 0,6 a 1 mm da base da placa após
30 s da liberação da agulha de Vicat. (NBR NM 43:2003)
PARÊMETROS DE ANÁLISE

PARÂMETROS DE ANÁLISE
Fator de Saturação de Cal (FSC): relacionada aos componentes ácidos.
Módulo de Sílica (MS): relaciona a sílica com os óxidos.
Módulo de alumina: relaciona a alumina com o óxido de ferro.
Faixa ideal: 0,88 a 0,98

CIMENTOS PORTLAND:
▪ TIPO I – Cimento Portland Comum: construções de concreto
▪ TIPO II – Cimento Portland com baixo calor de endurecimento e resistente
aos sulfetos.
▪ TIPO III – Cimento Portland de alta resistência inicial : razão de Cal para
Sílica maior (C3S) que no Tipo I, apresentam moagem mais fina o que
confere endurecimento mais rápido (aplicação mais comum: estradas).
TIPOS DE CIMENTO E APLICAÇÕES

▪ TIPO IV- Cimento Portland de calor de hidratação: menor desprendimento de calor e teores de
C3S e C3A .
▪ TIPO V - Cimento Portland resistente a sulfatos : melhor resistência a sulfatos, menos teor de
C3S e maior valor C4AF.
CIMENTO DE ARGAMASSA
▪ Mistura fina entre cimento portland, calcário e agentes aeradores (arraste de ar – aumentam a
resistência)
CIMENTO DE ALTA ALUMINA
▪ Cimento de aluminato de cálcio (fusão do cálcio com a bauxita ) – possui alta taxa de
endurecimento, resistência á água do mar e águas com sulfatos.

CIMENTO E ARGAMASSAS ESPECIAIS
▪ Alta resistência à corrosões (reatores, tanques de armazenamento, torres de
absorção, canais de fumaça e chaminés, pisos, reservatórios)
CIMENTO CONTROLADO
▪ Mais resistente á contração e fendilha durante o tempo de pega – combinação de
10 % a 20% de sulfoaluminato de cálcio com cimento portland. (NOVO!)
CIMENTO DE SILICATO
▪ Possuem alta carga de sílica, suportam elevadas temperaturas ( 538°C), são mais
resistentes as todas as concentrações de ácidos inorgânicos (exceto ácido
fluorídrico) – Uso comum: cimentação de tanques de ácido crômico.

IMPACTOS AMBIENTAIS

Cada vez mais as indústrias cimenteiras buscam utilizar novas fontes
energéticas.
▪ Pneus usados;
▪ Oléos usados ou solventes
▪ Plásticos, tecidos, resíduo de papel
▪ Biomassa (resíduos agrícolas, animais e de madeira).
IMPACTOS AMBIENTAIS

ECO CIMENTO:
▪ “A cada ano, cerca de 1,7 bilhão de toneladas de cimento Portland são produzidas no
mundo, um espantoso total de cerca de 250 quilos por habitante do planeta. “
▪ “A produção de cimento é responsável por cerca de 7% das emissões artificiais totais
de dióxido de carbono no mundo”.
Substituição do carbonato de cálcio pelo carbonato de magnésio.
▪ Conversão do carbonato em óxido à 650° C, é mais barato e mais durável.
▪ Cozimento com mais emissão de CO2 , porém por carbonação ocorre reabsorção deste
excedente.
▪ Os cristais de carbonato de magnésio são mais fortes do que os de carbonato de cálcio.
PROPOSTAS AMBIENTAIS

USO DE CASCAS DE OSTRAS E MARISCOS
▪ Redução da problemática do descarte destes materiais em lixões.
PROPOSTAS AMBIENTAIS

▪ Alteração nas características da população local;
▪ Pressão sobre a infra-estrutura física e social;
▪ Desenvolvimento de doenças respiratórias, queimaduras,
alergias;
▪ Acidentes industriais.
IMPACTOS SOCIAIS

▪ A cerâmica é o material artificial mais antigo produzido pelo homem, existindo a cerca
de dez a quinze mil anos. A palavra é oriunda do grego "kéramos”, "terra queimada" ou
“argila queimada”.
▪ As primeiras cerâmicas que se tem notícia são da Pré-História: vasos de barro, sem
asa, que tinham cor de argila natural ou eram escurecidas por óxidos de ferro.
INDÚSTRIA DE CERÂMICA
HISTÓRICO

▪ ARGILA: (resistência térmica):
- Argila comum: cerâmica vermelha – telhas, tubos, tijolos, revestimento vermelho;
- Argila plástica : plasticidade e boa resistência, queimam com cor branca/clara a 1250 °C – louças de
mesas, sanitárias e porcelanas;
- Argilas refratárias: fundem acima de 1450 °C – tijolos refratários.
▪ FELDSPATO: Confere maior resistência, durabilidade ao produto cerâmico;
▪ AREIA: Utilizada para ajustar a plasticidade da cerâmica
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
CARACTERÍSTICAS

Reações principais:
K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2 O 🡪 K2 CO3 + Al2 O3.2SiO2 .2H2 O + 4SiO2
� K2O.Al2O3.6SiO2 - FELDSPATO POTÁSSICO
� Al2 O3.2SiO2 .2H2 O - CAULINITA (PLASTICIDADE)
� SiO2 - SÍLICA
Al2 O3.2SiO2 .2H2 O 🡪 Al2 O3 + 2SiO2 + 2H2 O ( 600ºC - 650ºC)
� Objetivo: eliminação da água de hidratação. Produção de Alumina e Sílica.
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
CARACTERÍSTICAS

Acompanhe seu fluxograma!
1. EXTRAÇÃO DE MATÉRIA-PRIMA + DEPURAÇÃO;
1. MOEGA ARMAZENADORA: armazenamento e dosagem;
1. CARRO DE PESAGEM;
1. MISTURADORA OU MOINHOS (pás helicoidais);
1. SEPARADOR MAGNÉTICO:
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CERÂMICA
PROCESSO PRODUTIVO - PORCELANA

6. CISTERNA DE ARMAZENAMENTO;
7. FILTRO : remoção de parte da água
8. AMASSADEIRAS Á VÁCUO: força de cisalhamento gerada entre duas pás de agitação;
9. PRENSA HIDRÁULICA: realização de compressões simples a quente;
10. SECADEIRAS: velocidade de secagem controlada e umidade ambiente (0,8% a 1,5% de
umidade residual).
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA

INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
Amassadeiras á Vácuo

11. TORNO DE ACABAMENTO (MOLDAGEM);
12. VIDRAGEM / FORNO – TÚNEL: operam em torno de 1280 ºC e depois as peças são
resfriadas.
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA

Técnica de Vitrificação:
Após a secagem, a maioria dos produtos recebe uma fina camada de um
esmalte ou vidrado. E depois queimados a temperaturas elevadas e
variadas.
Composição:
- Feldspato
- Sílica
- Argila
- Fluorita (CaF2 )
- Bórax (Na2B4O7·10H2O)
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
PROCESSO PRODUTIVO

▪ A vitrificação nada mais é que a redução da porosidade conferindo transparência. Se apresenta em
diferentes graus e produtos:
1. Cerâmica branca - diversos fundentes, aquecimento e temperatura moderadamente elevadas,
variados graus de vitrificação
1. Cerâmicas vermelhas (produtos estruturais) – altos teores de fundentes, calor a baixa temperatura
e pouca vitrificação.
1. Refratários – poucos fundentes, altissimas temperaturas, pequena vitrificação
1. Esmaltes – abundância de fundentes, temperaturas moderadas e vitrificação completa.
1. Vidros – teores moderados de fundentes, temperaturas elevadas, vitrificação completa.
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
PROCESSO PRODUTIVO

� https://www.youtube.com/watch?v=GBsYJ
SN3xDM
� VIDEO

▪ Espectrometria de emissão ótica com plasma acoplado indutivamente
(ICP-OES): identificação de Si nas amostras.
▪ Gravimetria: baseia-se no aquecimento de amostras para eliminação de
carbono livre e Si e SiO2, tratamento com ácido (nítrico, sulfúrico e
fluorídrico), deixando apenas o SiC.
▪ Combustão seca: determinação de carbono total das amostras pela
transformação em CO2. (oxidação das amostras com oxigênio puro, seguido
de detecção por infravermelho.
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA

▪ Difrações de Raio X - identificação minerológica através de
radiações do cobre.
▪ Ensaios Termo-Analíticos.
▪ Espectrometria de Fluorescência de Raio X – registro dos
diferentes espectros emitidos pelos elementos químicos.
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA

Percentuais de água para processos de moldagem:
▪ Moldagem a seco ou semi-seco: 4 a 10% - prensagem para produção de
azuleijos, tijolos e telhas;
▪ Moldagem com pasta plástica consistente: 5 a 15% - extrusão para produção de
tubos cerâmicos e refratários.
▪ Moldagem com pasta plástica mole: 25 a 40% - artesanal – vasos, pratos e
tijolos rudimentares;
▪ Moldagem com pasta fluida : 30 a 50% - barbotina – peças complexas como
aparelhos sanitários e porcelanas.
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
IMPACTOS AMBIENTAIS

▪ Uso de grande quantidade de água;
▪ Alto consumo energético;
▪ Uso de matérias-primas tóxicas : alguns aditivos contem metais (Cr,
Cu, Fe, Ni, Co), principalmente para adição de tonalidades;
▪ Emissões atmosféricas de gases (CO2,Nox, CO, COV’s – compostos
organicos voláteis)e materiais particulados;
INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
IMPACTOS AMBIENTAIS

INDÚSTRIA DE
CERÂMICA
ASPECTOS AMBIENTAIS

REFERÊNCIAS:
▪ SHREVE, N.R. ; JUNIOR, B.A.J. Indústrias de Processos Químicos. Rio de Janeiro: Ed. Guanabara
Koogan S.A., 1997
▪ PORTAL DO CONCRETO. Tipos de Cimento. Descrição Técnica e Características. Site. Disponível
em: http://www.portaldoconcreto.com.br/cimento/concreto/tiposcimento.html
▪ ROBERTO, F. A. C. Cimento. Balanço Mineral Brasileiro. Ceará. 2001. Disponível em:
http://www.dnpm.gov.br/assets/galeriadocumento/balancomineral2001/cimento.pdf
▪ JUNIOR, A. C. C, et al. Cimento Portland. Apresentação de disciplina – Materiais de Construção
Civil. Universidade Federal do Pará – UFPA. Marabá. 2011. Disponível em:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe6iEAF/cimento-portland
▪ FIESP – FEDERAÇÃO DAS INDUSTRIAS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Guia Técnico Ambiental da
Indústria de Cerâmica Branca e de Revestimento. Série P+L. 2006. São Paulo. Disponível em:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA7QUAJ/guia-tecnico-ambiental-industria-ceramica-serie-p-
l
▪ SENNA, J. A. Caracterização de argilas de utilização na Indústria Cerâmica por espectroscopia de
reflectância. Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP. Dissertação de Mestrado. Nº 307.
São Paulo. 2003. Disponível em: http://www.cprm.gov.br/publique/media/mestre_juliano_senna.pdf

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