APOSTILA INDÚSTRIA CAL

Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Apucarana Curso: Tecnologia em Processos Químicos Professora: Juliana Guerra Sgorlon Disciplina: Tecnologia de Processos Inorgânicos

I NDÚSTRI NDÚSTRI A DA CAL CAL I - INTRODUÇÃO A fabricação da cal e o seu emprego são conhecidos pelo homem há mais de 2.000 anos. Suas primeiras aplicações constam de construções de cais, de pavimentos e edificações. Na América Colonial, a simples calcinação do calcário foi um dos  processos primitivos de fabricação adotado pelos colonizadores. colonizadores. Usavam, então fornos escavados num barranco, com paredes de tijolos ordinários ou de pedra, com fogo de carvão ou de madeira no fundo, durante 72 horas. Estes fornos ainda podem ser vistos em muitas das regiões de povoamento mais antigo no país. Foi só recentemente, sob a influência de pesquisa, que a fabricação da cal desenvolveu-se numa grande indústria, com um controle técnico exato, produzindo um material uniforme a custo baixo.

1.1 Indústria da cal no Brasil A maioria da cal produzida no Brasil resulta da calcinação de calcários/dolomitos metamórficos, de idades geológicas diferentes; geralmente muito antiga (pré-cambriana) e pureza variável. Em geral, na região sul sudeste predomina as cales provenientes de dolomitos e calcários magnesianos e na região nordeste-nortecentro as resultantes de calcários. O principal produto da calcinação das rochas carbonatadas cálcicas e cálciomagnesianas é a cal virgem, também denominada cal viva e cal ordinária. O termo cal virgem é o consagrado, na literatura brasileira e nas normas da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas (2008), para designar o produto composto  predominantemente  predominantemente por óxido de cálcio ou por óxido de cálcio e óxido de magnésio, resultantes da calcinação, à temperatura de 900  –   1200ºC, de calcários, calcários

magnesianos e dolomitos. A qualidade comercial de uma cal depende das propriedades químicas do calcário e da qualidade da queima. É classificada, conforme o óxido  predominante, em: Cal Virgem Cálcica (Com óxido de cálcio entre 100% e 90% do óxido total presente); Cal Virgem Magnesiana (Com teores intermediários de óxido de cálcio, entre 90% e 65% do óxido total presente); e Cal Virgem Dolomítica (Com óxido de cálcio entre 65% e 58% do óxido total presente).  No mercado global da cal, a cal virgem cálcica predomina, particularmente, pela sua aplicação nas áreas das indústrias siderúrgicas, de açúcar e de celulose. Todas elas, quer cálcicas, quer magnesianas, são comercializadas em recipientes plásticos, metálicos e outros ou a granel, na forma de blocos (tal como sai do forno), britada (partículas de diâmetro 1 a 6 cm), moída e pulverizada (85% a 95% passando na peneira 0,149 mm). A proporção de produção é de 1,7 ou 1,8t de Rocha Calcária para 1t Cal Virgem e com 1t Cal Virgem para 1,3t Cal Hidratada. Outro tipo de cal muito comum no mercado é a cal hidratada que é um pó de cor  branca resultante da combinação química dos óxidos anidros da cal virgem com a água. É classificada, também, conforme o hidróxido predominante presente ou, melhor, de acordo com a cal virgem que lhe dá origem, em: Cal Hidratada Cálcica, Magnesiana e Dolomítica. A cal hidratada, geralmente, é embarcada em recipientes plásticos ou em sacos de  papel “kraft” (com 8, 20 e 40 quilos do produto), numa granulometria 85% abaixo de 0,074 mm (peneira 200).  No Brasil, as diversificadas áreas de consumo de cal são supridas por mais de 200 produtores distribuídos pelo país. A capacidade de produção de suas instalações varia de 1 a 1000 toneladas de cal virgem/dia. Dado ao uso da cal como aglomerante,  plastificante e reagente reagente químico, no Brasil, Brasil, o mercado caracteriza-se caracteriza-se pela: •

dispersão geográfica das suas unidades de fabricação  –  face   face às ocorrências de calcários dolomitos por quase todo o território t erritório nacional;

•

facilidade e abundância da sua oferta  –   ainda que para cales especiais, o suprimento às vezes implique transporte mais longo; e

•

o seu baixo custo  –   o menor entre os reagentes químicos alcalinos e os aglomerantes cimentantes. Das muitas aplicações que a cal tem no Brasil, as principais são nas áreas das

indústrias: •

siderúrgicas como fluxo (45 a 70 kg/t k g/t aço nos fornos LD), aglomerante (2,5% da carga de pelotização);

•

celulose e papel para regenerar a soda cáustica e para branquear as polpas de  papel;

•

açúcar na remoção dos compostos fosfáticos, dos compostos orgânicos e na clarificação; álcalis para recuperar a soda e a amônia;

•

carbureto de cálcio onde, com o coque, em forno elétrico, dá formação a este importante composto químico;

•

tintas como pigmento e incorporante de tintas à base de cal e como pigmento  para suspensões suspensões em água, água, destinadas às “caiações”;

•

alumínio como regeneradora da soda; e

•

diversas de refratários, cerâmica, carbonato de cálcio precipitado, graxas, tijolos silico-cal, petróleo, couro, etanol, metalurgia do cobre, produtos farmacêuticos e alimentícios e biogás.

Figura 1 –  Áreas  Áreas de consumo da cal (ABPC,2008) A utilização da cal também se dá, nos processos relativos a: tratamento de águas  potáveis e industriais; estabilização de solos  –   como aglomerante e cimentante; obtenção de argamassas de assentamento e revestimento; misturas asfálticas  –   como neutralizador de acidez e reforçador de propriedades físicas; precipitação do SOx dos gases resultantes da queima de combustíveis ricos em enxofre; de corretivo de acidez de  pastagens e solos agrícolas; de sinalização de campos esportivos; de proteção às árvores; de desinfetantes de fossas; de proteção à estábulos e galinheiros; e de retenção de água, CO2 e SOx. A produção brasileira de cal, segundo a ABPC (2008), atingiu em 2008 cerca de 6,8 milhões de toneladas, caindo em relação a 2007, devido a crise. Desde 2002, a estrutura produtiva da cal vem mantendo crescimentos modestos e caiu em 2008. A

ABPC (2008), que congrega sessenta dos maiores produtores brasileiros, classifica os  produtores de cal cal como: •

integrados: produzem cal cal (Virgem e Hidratada) a partir do calcário próprio;

•

não Integrados: produzem cal e compram calcário;

•

transformadores: realizam moagem e produzem CAL Hidratada a partir da CAL Virgem; e

•

cativos: produzem para consumo próprio (Siderúrgicas). (Si derúrgicas).

Figura 2 –  Participação  Participação de cada setor na produção da cal (ABPC,2008). Cerca de 73% da produção brasileira de cal é realizada no Sudeste, onde se concentram os maiores produtores, principalmente em Minas Gerais, vindo logo a seguir São Paulo, Rio de Janeiro e Espírito Santo.  Na Região Sul, que participa com 14% do mercado produtor brasileiro, a grande  produção vem do Estado do Paraná, onde, segundo a MINEROPAR- Minerais do Paraná S.A (2008), existem cerca de 95 empresas produtoras de cal empregando diretamente quase 1.700 pessoas. O APL - Arranjo Produtivo de cal do Paraná situa-se na região Nordeste do Estado, com destaque para os municípios de Colombo, Almirante Almi rante Tamandaré, Rio Branco, Castro, Campo Largo e Rio Branco.  Na região Nordeste, encontra-se 6% da oferta brasileira de cal. O Rio Grande do  Norte destaca-se como grande produtor dessa região, com destaque para a região de Mossoró, Baraunas, Currais novos e Apodi, onde médios produtores convivem com  pequenos e micros muitas vezes produzindo na clandestinidade. clandestinidade. O Ceará também registra produção de cal, no município de Altaneira, localizada no Cariri Oeste, tem como principal fonte de renda a produção de cal, onde os moradores encontram uma fonte de renda para sustentar suas famílias.

Figura 3 –  Localização  Localização dos dos principais produtores produtores de cal no Brasil Brasil (ABPC,2008). O mercado livre, representado pelos produtores integrados, não integrados e transformadores, corresponde corresponde a 84% da produção total e os restantes 16% correspondem à produção das grandes siderúrgicas (produção cativa). O consumo per capita mundial de consumo de cal nos últimos anos gira em torno de 30 Kg por habitante. Entre os maiores consumidores per capita do mundo, segundo o Mineral Industry Surveys (2008), citam-se: Bélgica 193, Alemanha 130, Polônia 119, Rússia 112 Kg/hab/ano. O consumo per capita observado acima depende das características do consumo de cada país, no entanto, os países desenvolvidos são mais consumidores. O consumo  per capita brasileiro girando em torno de 40 Kg/hab/ano, apesar de acima da média mundial, está bem afastado da média dos países desenvolvidos citados acima.  Nos últimos anos a estrutura da produção da cal vem se mantendo praticamente inalterada, com a fração ou parcela da Cal Virgem correspondendo a 73% da produção nacional e a Cal Hidratada representando 27%.

1.2 Definição, propriedades, classificação e aplicações A cal, também conhecida como óxido de cálcio (CaO) é uma das substâncias mais importantes para a indústria, sendo obtida por decomposição térmica de calcário (CaCO3) a 900°C. Também chamada de cal viva ou cal virgem , é um composto sólido  branco.

1.2.1  Propriedades

O óxido de cálcio aquecido à chama do maçarico oxídrico, emite uma luz  branca, muito intensa, denominada “luz de cal”.

Seu ponto de fusão é extremamente

alto; superior a 2500° C. Como é um óxido básico, básico, reage: reage: a) com água, dando dando hidróxido; b) com ácidos, dando os sais de cálcio correspondentes; c) com óxidos ácidos, dando os sais de cálcio correspondentes.

A reação com água é tão exotérmica, que a água em excesso chega a ferver; o hidróxido de cálcio obtido é conhecido como cal extinta. Grande parte de cal viva obtida é convertida em cal extinta, em enormes aplicações. 1.2.2

Classificação

Cal Clorada: Produto químico obtido pela reação do gás cloro com a cal extinta. Pó branco de composição muito complexa, que contém hipoclorito de cálcio, Ca(ClO) 2. Parcialmente solúvel em água. Importante na indústria sendo empregado para vários fins, por exemplo: como descorante alvejante, como desinfetante, como oxidante, na  preparação de clorofórmio, etc. Recebe também a denominação imprópria de cloreto de cal. Cal Extinta ou Cal Apagada: [ Ca(OH) 2 ] Hidróxido de Cálcio. É obtido pela reação de cal viva com água: CaO + H 2O → Ca(OH)2. É pouco pouco solúvel solúvel em água; ao contrário da maioria das substâncias, sua solubilidade diminui com a elevação da temperatura. Sua solução em água denomina-se água de cal. A suspensão de grande quantidade de hidróxido de cálcio em água é chamada de leite de cal. Note-se que a extinção da cal é uma operação bem exotérmica: liberam-se 15,5 Kcal por mol que

reage. É empregada no preparo de argamassas para construções e como matéria-prima muito barata na indústria química. Cal Gorda: É a que provém da calcinação de calcários bastante puros e tem a  propriedade de se unir com a água muito rapidamente, mesmo na forma de pedras, desenvolvendo grande quantidade de calor e aumentando muito de volume. É branca e dá esplêndida argamassa. Forma, com pequeno excesso de água, uma pasta de aspecto gorduroso. Cal Hidráulica: É um produto obtido pela calcinação de calcários, contendo 10 a 20% de argila. Comporta-se na extinção como a cal magra, unindo-se à água mais lentamente. Misturada com água e areia (argamassa hidráulica), absorve gás carbônico da atmosfera. Difere, porém, completamente, das cales aéreas (que endurecem ao ar)  pela propriedade de endurecer mesmo na ausência de ar, pela ação exclusiva da água, e  poder conservar-se conservar-se satisfatoriamente dentro desta última. Cal Magra: É a cal formada de calcários que contém silica, magnesita, argila e óxidos de ferro; é um produto inferior, que se associa à água lentamente, com fraco desenvolvimento de calor e pouco aumento de volume. Com a água, forma em vez de uma pasta consistente, uma espécie de lama que fornece argamassa de endurecimento mais lento. A produção, tanto da cal magra como da gorda, é feita em quantidades enormes. Cal Nitrogenada: É a mistura de CaCN 2 (cianamida cálcica) e C (grafite). Cerca de 70% do CaC 2 (carbeto de cálcio) fabricado, é transformado em cal nitrogenada, que se destina, em sua maior parte, ao uso como fertilizante. No solo, é lentamente transformada em uréia e depois em carbonato de amônio. A cal nitrogenada é ainda empregada na fabricação de cianeto de sódio e gás amoníaco. A fixação do nitrogênio atmosférico através da fabricação da cal nitrogenada, representa importante processo industrial, que foi introduzido por A. Frank e N. Caro, em 1895. A produção mundial sobe a vários milhões de toneladas t oneladas por ano. Cal Sobrecalcinada: Quando a temperatura da calcinação ultrapassa a 1.000 C começa a acarretar prejuízo para a qualidade da cal, pois o aumento de temperatura o CaO aumenta de densidade provocando diminuição da porosidade e aglomeração de grãos, em consequência diminui a capacidade de reação com a água. A esta cal dá-se o nome de cal sobrecalcinada.

Cal Dolomítica: É a cal proveniente de uma rocha contendo de 35 a 45% de CaO e 10 a 25% de MgO. É também chamada de cal magnesiana. Presta-se para massa de emboço ou estuque. 1.2.3  Aplicações da cal

Cal de Construção: usa-se como argamassa e com fins ornamentais por seu fácil trabalho em consequência da plasticidade. Dá um reboco elástico e livre de fendas para exteriores, e combinada com cimento, pode-se empregar até 20% (de peso de cimento) sem prejuízo da resistência e com a vantagem de aumentar muito o volume e facilitar o trabalho. Cal para adubo: a forma em que a cal é aplicada na terra, varia segundo as qualidades do solo. Tratando-se de terreno com escasso conteúdo em colóides e  portanto muito expostos a lixiviação, corrige-se sua falta de cal c/ caliça moída. Nos terrenos mais compactos usa-se cal viva (virgem) em pó que facilita o espalhamento  para corrigir pH de solos ácidos. Cal para Indústria: Sempre que se necessita de uma ação básica, em uma indústria, a mais fácil de se obter e a mais barata é a cal. Seu mais largo emprego tem lugar na indústria siderúrgica para formar escória. •

é usada no abrandamento da água;

•

serve de matéria-prima básica na produção de sais de cálcio;

•

tem emprego como matéria-prima na fabricação de carbeto de cálcio (C 2Ca).

Seu maior emprego é na fabricação do hidróxido de cálcio. Em laboratório é empregado na secagem de gases, por exemplo, do NH 3. Este não pode ser secado com cloreto de cálcio porque é absorvido pelo mesmo, com formação de um amoniacato: CaCl2 . 8NH3; também não pode ser secado com ácido sulfúrico concentrado porque reage com o mesmo dando sulfato de amônio; usa-se então na secagem do gás amoníaco, a cal viva.

A cal viva é usada na purificação da sacarose; forma-se um sacarato solúvel, que é separado por filtração das impurezas (insolúveis). Passando-se uma corrente de gás carbônico precipita-se o carbonato de cálcio, ficando a sacarose em solução. Os sacaratos de cálcio conhecidos são:

É usado na obtenção de hidrogênio puro: conduz-se uma mistura de monóxido de carbono e vapor de água sobre o óxido de cálcio aquecido a 500° C.

Hidróxido de Cálcio: Ca(OH) 2 - É obtido a partir da cal viva, pela reação com água:

É também chamada chamada cal apagada. É pouco solúvel solúvel na água; ao contrário contrário do que acontece com a maioria das substâncias, sua solubilidade diminui com a elevação da temperatura. A solução de hidróxido de cálcio em água chama-se água de cal; a suspensão de grande quantidade de hidróxido de cálcio em água, chama-se leite de cal. A água de cal exposta ao ar, absorve gás carbônico tornando-se leitosa, devido a formação de carbonato de cálcio, que é insolúvel.

A água de cal é usada em Química Analítica Qualitativa, na identificação do gás carbônico e dos carbonatos. carbonatos. Apresenta as reações reações gerais dos hidróxidos; hidróxidos; assim reage com os ácidos dando os sais de cálcio correspondentes: correspondentes:

O maior emprego da cal extinta é na preparação da argamassa, usada no assentamento de tijolos nas construções. A argamassa é preparada misturando-se cal extinta, areia e água: obtém-se uma massa espessa que exposta ao ar perde água e solidifica-se, endurecendo depois gradativamente, à medida que absorve gás carbônico, formando-se então carbonato de cálcio.

O hidróxido de cálcio é empregado na fabricação: a) da cal clorada, ou cloreto de cal;  b) do hidróxido de sódio, a partir do carbonato:

c) do sulfeto ácido de cálcio, que é empregado na depilação de couros: o pêlo incha e é separado por simples raspagem: d) de sulfito ácido de cálcio que é empregado na extração de celulose da madeira e também como antisséptico: O hidróxido de cálcio é usado na purificação do gás de hulha, pois absorve vários gases, tais como CO 2, H2S, SO2 etc. É também empregado na fabricação de vidros.

II FABRICAÇÃO DA CAL 2.1 Matérias-primas A principal matéria-prima para a fabricação da cal é o carbonato de cálcio (CaCO3). O caronato de cálcio encontra-se na natureza em grandes quantidades, sob diversas modalidades, tais como: agonita - é o carbonato de cálcio cristalizado no sistema rômbico; quando é a) Ar agonita

cristalizado acima de 30°C, separam-se cristais de aragonita; abaixo desta temperatura separam-se cristais de calcita. A aragonita, abaixo de 30°C, se encontra em estado metaestável.  b) Calcita - é outra forma de carbonato de cálcio cristalizado no sistema trigonal.* Os cristais de calcita são comumente embaçados e opacos; quando são transparentes e incolores recebem o nome de espato de Islândia , que apresenta nitidamente o fenômeno de dupla refração. c) M ár m or e - é um agregado de microcristais de calcita.

d) Cal cár i o - é o carbonato de cálcio, não nitidamente cristalizado, numa forma impura. Constitui às vezes grandes regiões da crosta terrestre. O calcário é também chamado de “greda”.

Os carbonatos de cálcio e de magnésio são obtidos de depósitos de calcário, de mármore, de greda ou de cascas de ostra. Nas aplicações visando a empregos químicos,  prefere-se um calcário muito puro, em virtude da cal com alto teor de cálcio que se obtém. Escolhem-se as pedreiras que ornecem rocha contendo como impurezas  pequenas percentagens de sílica, de argila e de ferro. f erro. Estas impurezas são importantes,  pois a cal pode reagir com a sílica e a alumina dando silicatos de cálcio ou aluminossilicatos de cálcio, cujas propriedades hidráulicas não são s ão desejáveis. Certas pedras que as vezes encontram- se na cal “sobre calcinada”são  provenientes de modificações no próprio óxido de cálcio e, também em impurezas que sofreram o efeito do excesso de calor, e que se reconhecem como massas de material relativamente inerte, semivitrificado. A cal sobre-calcinada é caracterizada pelo aumento de densidade, diminuição de porosidade e aglomeração de grãos; em consequência, diminui a capacidade de reação com a água. Por outro lado a cal subcalcinada apresenta torrões de carbonatos de cálcio que não encontram temperaturas suficiente, para decomporem-se.

2.2 Processo de fabricação da cal Etapas da fabricação da cal: •

EXTRAÇÃO do CaCO 3 de pedreiras ou veios subterrâneos;

•

TRANSPORTE da matéria-prima da pedreira até os moínhos (via férrea);

•

BRITAGEM e MOAGEM das pedras em britadores de mandíbula ou moínhos giratórios;

•

PENEIRAMENTO para separar os diversos tamanhos de pedras;

•

CARREGAMENTO de pedras maiores no topo de FORNOS VERTICAIS;

•

CARREGAMENTO

de

pedras

pequenas

para

FORNOS

rotatórios

HORIZONTAIS; •

TRANSPORTE de finos para um PULVERIZADOR (fabricação de calcário moído);

•

CALCINAÇÃO DO CALCÁRIO(de acordo com o tamanho), em fornos verticais para produzir cal em pedras, ou em fornos rotatórios horizontais para  produzir cal pulverizada. pulverizada.

•

EMBALAGEM da cal produzida ou carregamento para um hidratador;

•

HIDRATAÇÃO da cal

•

MOAGEM e CLASSIFICAÇÃO granulométrica da cal extinta;

•

ENSACAMENTO

Figura 4 –  Fluxograma  Fluxograma da sequência dos estágios para fabricação da cal (GUEDES, 2000) A primeira etapa do processo de fabricação da cal é o desmonte/extração do calcário das pedreiras ou veio subterrâneo por meio de explosivos. Em seguida ocorre o transporte das pedras de calcário até a indústria por meio de caminhões para que se dê a moagem/britagem das mesmas. mesmas. As indústrias indústrias de cal geralmente estão estão localizadas localizadas  próximas às pedreiras devido à economia de combustível. As pedras de calcário são encaminhadas encaminhadas para equipamentos chamados britadores (giratório ou de mandíbula) para que ocorra a sua moagem e diminuição de sua granulometria. Posteriormente o calcário é enviado para peneiras vibratórias onde ocorre a classificação granulométria, ou seja, o  peneiramento para separar os diversos tamanhos de calcário e dar continuidade ao  processo. As partículas finas que passam pela peneira vibratória são transportadas para  pulverizadores, afim de se fabricar calcário moído para a agricultura e outras finalidades.

Figura 5 - (a) transporte do calcário da pedreira, pedreira, (b) britador de mandíbulas, (c) peneira peneira vibratória, (d) pulverizador Já as pedras pequenas de calcário são encaminhadas para fornos horizontais rotatórios para que passem pelo processo de calcinação. As pedras grande que ficam retidas nas malhas superiores das peneiras vibratórias são encaminhadas para o topo de fornos verticais de calcinação. Nesses fornos o calcário é aquecido a temperaturas que chegam a 900ºC. A altas temperaturas ocorre o desprendimento de dióxido de carbono (CO2) e o surgimento do óxido de cálcio (CaO).

Figura 6 –  (a)  (a) Forno horizontal, (b) forno vertical de calcinação

2.2.1 Calcinação do calcário: trocas de energia na conversão química

Para fabricação da cal, gasta-se energia para extração do calcário da pedreira,  para o transporte até a fábrica e na calcinação através através do forno. A calcinação é uma reação reversível e exotérmica com desprendimento de 1,18x106 kcal/ton.

O consumo médio de combustível na calcinação, usando-se carvão betuminoso, é de 3,23 Kg de cal por um de carvão, nos fornos verticais, e de 3,37 Kg, nos fornos rotatórios(horizontais). Abaixo de 650ºC, a pressão de decomposição do CO 2 no equilíbrio é muito  pequena. Entre 650 a 900ºC, a pressão de decomposição aumenta rapidamente e atinge a 1 atm a cerca de 900ºC. Na maioria dos fornos em operação, a pressão parcial do CO 2 nos gases em contato direto com a superfície externa das pedras é menor que 1 atm; por isso, a decomposição inicial pode ocorrer em temperaturas um pouco menores que 900ºC. A temperatura de decomposição no centro dos pedaços de rocha é,  possivelmente, bem superior a 900ºC, pois aí a pressão parcial do CO 2 não só é igual à  pressão total, ou está próxima desta pressão total, mas também deve ser bastante elevada para provocar o movimento do gás para fora da pedra e sua entrada na corrente gasosa. O calor total necessário para obter uma tonelada de cal na calcinação pode ser dividido em duas partes: o calor sensível necessário para elevar a temperatura da rocha até a decomposição, e o calor latente de dissociação. As exigências teóricas de calor por tonelada de cal produzida, quando a rocha foi aquecida apenas até uma temperatura de calcinação igua a 900ºC, são aproximadamente 362 milhões de calorias, para o calor sensível, e 724 milhões de calorias, para o calor latente.  Nas operações reais de calcinação, calcinação, em virtude de contingências contingências práticas, entre as quais o tamanho das pedras e o tempo da operação, aquece-se a rocha a temperatura entre 1200 e 1300ºC, o que aumenta as exigências de calor sensível em cerca de 97500 Kcal. Por isso as necessidades práticas são aproximadamente, de 1183 milhões de calorias por tonelada de cal produzida num forno vertical. Cerca de 40% corresponde ao calor sensível e o restante ao calor latente da decomposição.

2.2.2 Fornos de calcinação

Fornos verticais:  empregados geralmente na calcinação de pedras graúdas de calcário. Tanto so fornos verticais como os horizontais horizontais são revestidos revestidos com tijolos refratários e tem seus cascos confeccionados em aço para resistir as altas temperaturas. Existem vários tipos de fornos verticais de calcinação: •

Fornos verticais com fornalhas de aquecimentos externas: são os fornos mais

 primitivos e atualmente estão obsoletos; obsoletos; •

Fornos verticais queimando uma alimentação mista de calcário e coque: nestes

fornos o calcário deve estar bem integrado ao combustível para que ocorra a calcinação. São fornos usados no no processo Solvay de fabricação fabricação da barrilha.

Figura 7 –  Fornos  Fornos de alimentação mista (GUEDES, 2000) • Fornos

verticais onde a combustão é feita em queimadores especiais: A

combustão é feita em queimadores queimadores especiais, com várias bocas bocas e resfriados a água, que asseguram a calcinação uniforme do calcário. Os custos de produção são 20% menores do que nos fornos rotativos equivalentes. Este forno recircula parte do gás assegurando um aquecimento uniforme e 98% de descarbonização em temperatura inferior a 870°C. Com isto, obtêm-se uma cal mais ativa (menos queimada).

Figura 8 –  Forno  Forno vertical de cal com queimadores especiais (Union Carbide Metals) (SHREVE, 1997) •

Sistema Dorrco FluoSolids: opera num forno vertical com gás calcinando o

carbonato num leitoo fluidizado seco. É uma generalização do reator a leito fluidizado, com uso extenso na indústria de petróleo, e por exemplo, na oxidação do naftaleno a anidrido ftálico.

Figura 9 –  Sistema  Sistema Dorrco Fluosolids para a produção de cal a partir de calcário  pulverizado ou de de uma lama de carbonato de cálcio cálcio (SHREVE, 1997). 1997). • Fornos

verticais modelo Azbe: são aquecidos mediante injeções múltiplas e

controle do gás natural, com recirculação de ar. Esse forno pode ter zonas de calcinação e de pré-aquecimento produzindo 276 toneladas diárias de cal de alta qualidade. Consegue-se essa taxa graças à eliminação da requeima e mediante a introdução regulada e sucessiva do combustível, com recirculação do ar. Todo o combustível entra na base da zona ativa de calcinação e todo ar pela base da seção de arrefecimento da cal. Uma parte significativa de ar quente é retirada da seção de arrefecimento da cal, para evitar a zona mais quente de calcinação e reduzir a temperatura nesta zona. O sistema de retirada de cal funciona segundo controle automático, em intervalos de 5 a 20 minutos.

Figura 10 –  Forno  Forno Azbe (SHREVE, 1997)

Fornos horizontais : Têm comumente comumente 46 m a 122 m de comprimento 122 m, com com diâmetro de 3,5 m. Um arrefecedor da cal produzida, rotatório e a contracorrente é usado para pré-aquecer o ar de combustão. Estes fornos operam com finos ou com  pequenos pedaços de calcário ou de mármore ou com lama úmida de carbonato de cálcio precipitado. Qualquer um destes materiais bloquearia a queima eficiente e uniforme do combustível em um forno vertical.

Figura 11 –  Fornos  Fornos horizontais 2.2.3 Hidratação, embalagem, transporte e armazenamento

Após a calcinação a cal produzida pode segui para a embalagem (em barris ou tambores de 82 a 172 kg). Uma parte da cal produzida pode ser encaminhada para um equipamento chamado hidratador para ser hidratada e transformada em cal extinta e ser comercializada como hidróxido de cálcio [Ca(OH) 2]. A cal extinta é comercializada em saco de papel de 22,7 kg. A reação de hidratação da cal é exotérmica (15,9 Kcal) e representada a seguir:

Figura 12 –  Esquema  Esquema de hidratação da cal Para o armazenamento e transporte da cal virgem (CaO) e da cal extinta [Ca(OH)2] deve-se tomar alguns cuidados, como será apresentado a seguir. a) Cal Virgem: A proteção da cal virgem durante o transporte e armazenamento, contra o contato com umidade ou com água, é fundamental para garantir sua qualidade e

 para evitar a ocorrência de acidentes provocados pela elevação da temperatura. Essa elevação pode atingir valores suficientes para provocar incêndio em materiais combustíveis. Pode ser embalada em sacos multifolhados de papel, e assim transportada em caminhões comuns e armazenada em pavilhões cobertos. Estes devem ser livres de umidade, de inundações e de goteiras. Não devem ser usados estrados de madeira, por serem combustíveis. O armazenamento não deve ser feito junto com materiais inflamáveis, materiais explosivos, ou junto com produtos higroscópicos.  b) Cal Hidratada: A cal hidratada não exige os cuidados preconizados para a cal virgem, no que diz respeito ao contato com a água. Mas da mesma forma que a cal virgem, irrita a pele e as mucosas. Esse problema é agravado pelo fato de ser um material pulverulento muito fino, com baixo peso específico, produzindo por isso grande quantidade de poeira ao ser movimentado.

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS SHREVE, R. N; BRINK JUNIOR, J. A. Indústrias de processos químicos . 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997. GUEDES, A. B. Fabricação e controle de qualidade de cal e cimento. 2000.

ABPC –  Associação  Associação Brasileira dos Produtores de Cal. São Paulo, 2008. Disponível em: Acesso em: 26 de junho de 2013.

Anuário Estatístico da Indústria Siderúrgica Brasileira . Rio de Janeiro: IBS, 2008. Anuário Mineral Brasileiro 2008. Brasília, MME/DNPM, 2001. Disponível em: http://www.dnpm.gov.br. http://www.dnpm.gov.br. Acesso em: 26 de junho de 2013. BRASIL. Instituto Brasileiro de Siderurgia  –   IBS. Anuário Estatístico da Indústria

Siderúrgica Brasileira . Riode Janeiro, 2008. GUIMARÃES, J.E.P. A Indústria de Cal no Brasil . ABPC. São Paulo, 1990.