BR102014007936A2 - processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco, pozolana de resíduo de zinco e uso de tal pozolana - Google Patents

Abstract

processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco, pozolana de resíduo de zinco e uso de tal pozolana. a presente invenção trata de um processo de fabricação de pozolana a partir de resíduo de zinco e pozolana assim obtida, um produto notadamente com larga utilização nos mais diversificados tipos de indústrias, como indústria da construção civil, indústria cimenteira: como material adicional ao cimento, indústria de argamassa: como material adicional à argamassa. a pozolana é obtida por submeter o resíduo de zinco oriundo de processo de mineração de minério de zinco à calcinação de forma fracionada em um forno rotativo em temperatura variando entre 700 0c e 1000 0c, sendo então resfriado e submetido a britagem, para se obter a pozolana final. esse produto contém material amorfo que tem a propriedade de reagir com o hidróxido de cálcio resultante da hidratação dos silicatos do clinquer, formando silicatos hidratados adicionais que contribuem para a qualidade dos cimentos e argamassas.

Description

Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco, pozolana de resíduo de zinco e uso de tal pozolana Campo da invenção [001] A presente invenção trata de um processo de fabricação de pozolana a partir de resíduo de zinco e pozolana assim obtida, um produto notadamente com larga utilização nos mais diversificados tipos de indústrias, como indústria da construção civil, indústria cimenteira: como material adicional ao cimento, indústria de argamassa: como material adicional à argamassa.

[002] Mais particularmente, a pozolana a partir de resíduos de zinco consiste em um material passível de ser adicionado a cimentos , concretos e argamassas.

[003] A nível prático, a pozolana a partir de resíduos de zinco tem a vantagem de reduzir os custos e melhorar a qualidade dos cimentos, concretos e argamassas, tornando-os mais resistentes a ataques químicos , baixando o calor de hidratação e inibindo a reação álcali/agregado. Além disso, melhora a resistência do cimento.

[004] A pozolana a partir de resíduos de zinco, poderá ser adicionada em moagem conjunta no caso de produção dos cimentos com adição de pozolana e também poderá ser moída separadamente e adicionada aos concretos e argamassas.

Antecedentes da invenção [005] Atualmente são conhecidas as pozolanas comuns produzidas em fornos rotativos, porém não são oriundas de resíduos de zinco, ou seja, as pozolanas comuns produzidas em fornos rotativos não utilizam como matéria prima os resíduos do processo de fabricação de zinco. No atual estado da técnica, o processo de fabricação de pozolana comum está representado no fluxograma da Figura 1 anexa, revelando as seguintes etapas: a argila caulinítica é extraída da jazida (1), passa por processo de destorroamento em um destorroador mecânico (2), sendo então transportada até um silo de estocagem (3) para, em seguida, ser dosada por meio de balança (4) e alimentada em um forno de calcinação (5) onde é calcinada. Saindo do forno, a argila é estocada em silo de estocagem (6), estando pronta para consumo.

[006] O emprego de resíduos de processo de mineração de minérios, aquosos ou não, ou o emprego do próprio minério na composição de cimentos ou de clínquer de cimentos não apresenta novidade.

[007] O documento PL 392406 ensina composição contendo em peso: 20 a 60 % de resíduo de enxofre, 10 a 50 % de resíduos de flotação de minérios de chumbo e zinco, 3 a 20 % de resíduo de fosfogesso e 10 a 40 % de carga, onde o resíduo da flotação tem tamanho de partícula de 1,0 mm. O resíduo de fosfogesso e a carga são misturados a temperatura entre cerca de 130 e 150 °C.

[008] O documento CN 101525216 relata um método de preparação de clínquer de cimento a base de rejeitos de chumbo-zinco, como matéria-prima principal. O método compreende as seguintes etapas : mistura-se 76 a 82 % de resíduos de chumbo e zinco, 15 a 22 % por cento de escória de manganês ou de xisto ou argila e 0 a 1 % de cinzas de pirita e ainda se mistura 0,5 % da massa dos três componentes de fluorita. A mistura total das quatro matérias-primas são moídas e depois calcinada a 700 ° C num forno de pré-calcinação, para depois ser calcinado enquanto reagindo de 1370 a 1450 ° C, durante mais de 30 minutos em uma zona de calcinação num forno rotativo.

[009] O documento CN 1657467 ensina um processo para obtenção de clínquer de cimento usando os rejeitos energéticos de minérios de Cu ou PbZn para diminuir a temperatura de calcinação incluindo mistura de pedra de cal, os rejeitos (FeS2, CuFeS2, PBS e ZnS), carvão bruto e moagem de argila. A calcinação se dá de 1400 a 1450 graus Celsius.

[0010] O documento CN 1789194 descreve uma invenção de método de calcinação com forno rotativo não aquoso empregando rejeito de mineração de cobre - chumbo, compreendendo: preparação de matéria-prima e de moagem, calcinação no forno rotativo à temperatura de 1400 a 1450 graus Celsius, para formar clínquer de cimento. A proporção em peso do componente de matéria-prima é: carbonato de cal 83-91 %, resíduo da extração de cobre - zinco - chumbo 1-8 %, 1-2 % de pó de ferro, arenito silicioso 3-8 %.

[0011] O documento CN 101838115 trata de invenção que descreve um novo agente mineralizante especial para a processo seco de produção de clínquer de cimento, o qual compreende as seguintes matérias-primas em partes; 50-75 partes de minério de chumbo-zinco, 15-25 partes de minério de fosfato e 8-14 partes de minério de fluoreto. Objetivos da invenção [0012] A pozolana segundo a invenção foi desenvolvida a partir de resíduos de zinco ou a partir de processo inovador de dosagem de resíduos de zinco em forno rotativo, que calcina o material numa faixa de temperatura entre 700°C e 1000 °C, preferencialmente de 800 a 1000 °C, faixa de temperatura na qual o resíduo de zinco se transforma em um material desestruturado e amorfo, podendo ser utilizado como adição aos cimentos, e argamassas, [0013] Esse material calcinado quando adicionado aos cimentos, concretos e argamassa tem a propriedade de reagir com o hidróxido de cálcio resultante da hidratação dos silicatos de cálcio provenientes do clinquer, formando novos silicatos de cálcio hidratados adicionais, conferindo aos cimentos, concretos e argamassas um significativo poder aglomerante.

[0014] São vantagens da invenção: - eliminar a geração de resíduos da indústria do zinco (usinas de concentração ou smelters) e seus depósitos de estocagem de passivos, que em geral demandam grandes áreas de estocagem e sistemas complexos de impermeabilização do local, além de gastos perpétuos com sua manutenção; - redução do custo de fabricação de cimentos, e argamassas; - conferir maior resistência química e mecânica aos cimentos, e argamassas aos quais seja adicionada; - redução de CO2 na atmosfera, quando comparado com o cimento puro; - redução do custo de recuperação de obras na construção civil.

Breve descrição dos desenhos [0015] A seguir breve descritivo das figuras em anexo: Figura 1: indica as etapas tradicionais de obtenção de pozolanas.

Figura 2: indica o fluxograma básico do processo de produção de pozolana de resíduos de zinco de acordo com a invenção.

Figura 3: foto da instalação piloto.

Figura 4: foto da instalação industrial.

Sumário da invenção [0016] A presente invenção trata de um processo de produção de pozolana caracterizado por submeter o resíduo de zinco oriundo de processo de mineração de minério de zinco à calcinação de forma fracionada em um forno rotativo em temperatura variando entre 700 °C e 1000 °C, sendo então resfriado e submetido a britagem, para se obter a pozolana final.

Descricão detalhada das versões preferidas da invenção [0017] Para melhor entendimento da invenção, fazemos referencia à figura 2 anexa, na qual está representado o fluxograma básico do processo de produção de pozolana de resíduos de zinco, segundo a invenção.

[0018] Para tanto, o resíduo de zinco sob forma de polpa oriundo do processo de fabricação, passa por um filtro prensa (1) que abastece uma moega (2) de onde uma cinta extratora (3) abastece uma correia dosadora (4) que alimenta uma rosca helicoidal (5) jogando o material diretamente em um forno rotativo onde o material é calcinado a uma faixa de temperatura entre 700°C e 1000°C (6), preferencialmente 800°C e 1000°C, sendo que o material após calcinado passa pelo resfriador do forno onde é resfriado (7) caindo em um britador (8) e em seguida um transportador metálico (9) leva o material até um silo de estocagem (10) onde o material está pronto para ser consumido como adição ao cimento em moagem conjunta ou separada e posterior adição aos concretos e argamassas. Um sistema completo de dosagem de combustível (11) gera gases quentes na saída do forno que são arrastados por um exaustor localizado no final do circuito de gases (12) passando por um ciclone que despoeira parcialmente os gases (13) que através de tubulação (14) são arrastados até um filtro de mangas para filtragem final (15) o pó retido no ciclone e filtro de mangas retorna ao forno através de um arrastador metálico (16) e elevador de canecas (17). Os gases que saem do filtro de mangas vão para um lavador de gases para abatimento de enxofre (18) sendo finalmente limpos jogados através de chaminé (19) na atmosfera.

[0019] As reações que ocorrem no processo de calcinação são as seguintes: S1O2 + CaO CaOSi02 (dioxido de silício) (óxido de cálcio) 800°C-1000°C (silicato cálcico) 2 SÍO2AI2O3.2H2O ^ 2 SÍO2AI2O3 + 2 H20 (caulinita) 800°C (metacaulinita) (vapor d'água) CaS04. 2H20 ^ CaS04 + H20 (gipsita) 800°C-1000°C (anidrita) (vapor d'água) [0020] Desta forma as reações que ocorrem dentro do forno, contribuem para formação de compostos que tornam o material ativo quando em presença de hidróxido de cálcio.

[0021] A Tabela 1 abaixo indica a composição da pozolana obtida segundo o processo da invenção: [0022] A pozzolana crua ( sem ter sido adicionada cal ao resíduo de zinco ) apresenta massa específica (g/cm3) variando entre 2,5 e 3,5 com granulometria (325-%) variando entre 2 e 7.

[0023] A Tabela 2 abaixo indica a composição da pozolana obtida segundo o processo da invenção, tendo sido adicionada cal ao resíduo, antes da calcinação: [0024] A pozolana obtida por adição de cal ao resíduo de zinco apresenta massa específica (g/cm3) variando entre 2 e 4 com granulometria (325-%) variando entre 2 e 9.

[0025] A pozolana de resíduo de zinco obtida a partir de resíduo de zinco calcinado em forno rotativo a uma faixa de temperatura entre 800°C e 1000°C, apresenta propriedades que permitem o seu uso como adição aos cimentos e argamassas.

[0026] Seguem alguns exemplos de caráter meramente ilustrativo, não devendo ser tomados para efeitos limitativos da invenção.

Exemplo 1 [0027] Para realização do teste piloto, foi utilizado um pequeno forno rotativo do Cetem, (Figura 3 em anexo), onde o material foi calcinado a temperaturas de 700°C, 800°C, 900°Ce 1000°C.

[0028] A composição química do resíduo crú e calcinado em temperaturas de 700°C, 800°C, 900°C e 1000°C, são apresentados na Tabela 3 abaixo: [0029] Esse resíduo de zinco calcinado a 700°C, 800°C, 900°C e 1000°C foi submetido a ensaios de reatividade com cal e apresentou resultados conforme Tabela 4 abaixo: [0030] A partir dos resultados do teste piloto foi definida a faixa de temperatura de 800° a 1000°C, para realização de teste industrial. O teste industrial foi realizado em forno rotativo de 3m de diâmetro e 90m de comprimento localizado na planta de Vazante da Votorantim Metais, mostrado na Figura 4 em anexo.

[0031] A composição química e ensaios de reatividade com cal do resíduo de zinco calcinado em forno industrial com temperatura na faixa de 800°C a 1000°C, durante o teste se encontram respectivamente nas tabelas 5 e 6 abaixo: TABELA 6 [0032] Diante desses resultados obtidos a partir de atividades práticas tanto a nível piloto quanto industrial, podemos concluir que quando se dosa o resíduo de zinco em forno rotativo a uma faixa de temperatura entre 800°C e 1000°C, o produto acabado é uma pozolana de resíduo de zinco com propriedades adequadas ao uso como adição aos cimentos e argamassas.

Claims (12)

1. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco caracterizado por submeter o resíduo de zinco oriundo de processo de mineração de minério de zinco à calcinação de forma fracionada em um forno rotativo em temperatura variando entre 700 °C e 1000 °C, sendo então resfriado e submetido a britagem, para se obter a pozolana final.

2. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado pela temperatura variar de 800 °C e 1000 °C.

3. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado pelo resíduo de zinco sob forma de polpa oriundo do processo de fabricação, passar por um filtro prensa (1) que abastece uma moega (2) de onde uma cinta extratora (3) abastece uma correia dosadora (4) que alimenta uma rosca helicoidal (5) jogando o material diretamente em um forno rotativo.

4. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado pelo sistema completo de dosagem de combustível (11) gerar gases quentes na saída do forno que são arrastados por um exaustor localizado no final do circuito de gases (12) passando por um ciclone que despoeira parcialmente os gases (13) que através de tubulação (14) são arrastados até um filtro de mangas para filtragem final (15) o pó retido no ciclone e filtro de mangas retorna ao forno através de um arrastador metálico (16) e elevador de canecas (17).

5. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado por os gases que saem do filtro de mangas irem para um lavador de gases para abatimento de enxofre (18) sendo finalmente limpos jogados através de chaminé (19) na atmosfera.

6. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado por poder-se adicionar cal ao resíduo para obtenção da pozolana.

7. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado por apresentar os componentes e teores indicados abaixo quando não há adição de cal ao resíduo de minério de zinco a ser calcinado:

8. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 7 caracterizado pela pozzolana crua apresentar massa específica (g/cm3) variando entre 2,5 e 3,5 com granuiometria (325-%) variando entre 2 e 7.

9. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 1 caracterizado por apresentar os componentes e teores indicados abaixo quando há adição de cal ao resíduo de minério de zinco a ser calcinado:

10. Processo de fabricação de pozolana de resíduo de zinco segundo reivindicação 9 caracterizado pela pozolana obtida por adição de cal ao resíduo de zinco apresentar massa específica (g/cm3) variando entre 2 e 4 com granulometria (325-%) variando entre 2 e 9.

11. Pozolana de resíduo de zinco caracterizada por ser obtida pelo processo segundo reivindicações anteriores.

12. Uso de pozolana segundo reivindicação 11 caracterizado por apresentar propriedades que permitem o seu uso como aditivo para cimentos e argamassas.