BR112013014625B1 - Método de produção de uma pozolana sintética tendo uma cor cinza clara e sistema para produzir uma pozolana sintética - Google Patents

Abstract

processo para fabricação de pozolana sintética trata-se de um processo para a fabricação de pozolana sintética com, propriedades de cor desejáveis. o material de alimentação é seco, triturado e pré-aquecido em um triturador secador. o material triturado e seco é coletado e alimentado para um calcinador onde é aquecido para se tornar uma pozolana sintética. a pozolana sintética é, então, alimentada para um resfriador onde é mantida por pelo menos uma porção da etapa de resfriamento em uma atmosfera de redução.

Description

[001] Este pedido é uma continuação em parte, e reivindica a prioridade, do pedido não provisório pendente sob o número de série US12/966.345, depositado em 13 de dezembro de 2010.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Atualmente há uma grande quantidade de atenção sendo direcionada ao uso de materiais aditivos no cimento a fim de manter ou aumentar a resistência do cimento enquanto reduz a energia total requerida para produzir o material. Na prática, inúmeros materiais naturais e fabricados são adicionados ao clínquer a fim de reduzir a necessidade por minerais de clínquer no cimento. Esses materiais incluem calcário, escória residual da fabricação de aço e ferro, e pozolana de ocorrência natural. Existem desvantagens no uso desses materiais na prática. As questões de qualidade limitam a introdução de calcário, posto que o calcário fornece naturalmente pouco para a resistência do produto finalizado. Certos tipos de escória podem ser utilizados positivamente para a introdução de resistência ao cimento, mas como um produto de desperdício da fabricação de outros compostos, a escória frequentemente não tem uma química consistente. Escórias também podem conter grandes quantidades de ferro livre, que pode ocasionar desgaste prematuro de elementos de moagem usados na fabricação de cimento.

[003] A pozolana fornece desenvolvimento de resistência positivo em cimento finalizado, mas como um material de ocorrência natural, não está geralmente disponível em locações em que as matérias-primas primárias usadas na fabricação de cimento são minadas.

[004] Nos últimos anos, inúmeros processos ganharam prominência na produção de pozolana artificial a partir da calcinação de argila. A fabricação de pozolana artificial requer temperaturas inferiores e menos energia que a produção de clínquer de cimento e está, portanto, ganhando importância dentre os fabricantes de cimento por seu custo inferior de produção, bem como seus efeitos positivos de produção de emissões inferiores (particularmente CO2) . Na prática, entretanto, embora a química possa ser consistente com um efeito positivo em desenvolvimento de resistência, a produção dessas pozolanas artificiais pode criar materiais que são coloridos diferentemente que o clínquer usado na fabricação de cimento. Isso é problemático quando a cor do produto finalizado é uma questão importante, tal como quando múltiplas fontes de cimento podem ser usadas para um único projeto. Essas questões com a coloração do produto final servem para limitar a introdução dessas pozolanas sintéticas na produção de cimento.

[005] Portanto, um objetivo da presente invenção consiste em fornecer um método para produzir pozolana sintética que tem características de cor desejadas e, em particular, que tem uma cor cinza claro que muitos produtores de cimento acham desejável.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] Os objetivos acima e outros objetivos são alcançados pelo processo da presente invenção de acordo com o que a coloração da pozolana artificial produzida pode ser controlada conforme desejado. O fato de ter um produto de pozolana sintética com características de cor desejáveis irá permitir que o usuário final introduza quantidades superiores de pozolana no cimento finalizado, resultando dessa forma em um produto de qualidade superior produzido com a utilização de consumo de combustível inferior que outros sistemas de produção de cimento. A invenção compreende amplamente a separação de uma matéria-prima de partida, tal como um silicato de alumina tal como uma argila caolínica, uma terra diatomácea ou um silicato de alumina amorfo diatomáceo, para um tamanho de alimentação pequeno, o tratamento por calor de uma matéria-prima para um produto de pozolana e, então, a alteração do estado de oxidação dos componentes de produção de cor do produto de pozolana artificial, particularmente ferro e alumínio, e a criação de condições de redução localizadas conforme o produto de pozolana se resfria para uma temperatura abaixo de sua temperatura de estabilização de cor, cuja temperatura de estabilização de cor é determinada pela quantidade e identidade de componentes de produção de cor nas matérias- primas e, portanto, na pozolana sintética resultante.

[007] Mais especificamente, os materiais de alimentação brutos molhados com capacidade de produção de um silicato de alumina amorfo quando tratado por calor conforme descrito na presente invenção, incluindo argila caolínica, terra diatomácea e silicato de alumina amorfo diatomáceo são alimentados para um dispositivo para secagem de material suficiente e desaglomeração/trituração de material maior (um "triturador secador"). O produto do triturador secador é coletado em um ciclone e direcionado para um calcinador. O combustível é alimentado para o calcinador para manter uma temperatura de saída do calcinador que irá fornecer desidratação e ativação suficientes do produto. O material de alimentação é aquecido pelo menos para uma temperatura (a "temperatura de ativação") em que as propriedades de pozolana, tal como a resistência do material final, são otimizadas e em que, de fato, a matéria-prima é convertida em uma pozolana sintética. Essa temperatura de ativação se situará geralmente na faixa entre cerca de 700°C a 900°C, dependendo das propriedades da matéria-prima específica a ser utilizada.

[008] O produto do calcinador é coletado, tal como em um ciclone de coleta, e o material é alimentado para um resfriador onde é resfriado de sua temperatura de ativação. Os gases do coletor podem opcionalmente usados para secar e conduzir material através do triturador secador. As condições de redução são mantidas no resfriador por pelo menos uma porção, e com máxima preferência a porção inicial, do processo de resfriamento. Quando apenas uma porção do processo de resfriamento da pozolana sintética de sua temperatura de ativação para sua temperatura de estabilização de cor é executada sob condições de redução, é preferencial que o restante do processo de resfriamento seja executado em um ambiente com oxigênio esgotado.

[009] O material de pozolana alimentado para o resfriador pode ser tratado com uma quantidade pequena de combustível (de preferência óleo) para manter uma atmosfera de redução próxima à entrada de material. Adicionalmente no resfriador, a água pode ser opcionalmente aspergida para auxiliar no resfriamento da pozolana para abaixo de sua temperatura de estabilização de cor enquanto mantém um ambiente com baixo teor de oxigênio.

[010] Alternativamente, um gás com oxigênio esgotado pode ser passado através do resfriador junto com ou no lugar do vapor de água para resfriar a pozolana para abaixo de sua temperatura de estabilização de cor enquanto mantém um ambiente com baixo teor de oxigênio. O produto do resfriador pode, então, ser introduzido em um ou mais resfriadores adicionais opcionais, tal como um sistema de resfriamento de ciclone, para resfriamento adicional. Se o material que entra em quaisquer resfriadores a jusante adicionais está em uma temperatura abaixo de sua temperatura de estabilização de cor, uma atmosfera com oxigênio esgotado ou de redução não terá que ser mantida em tal resfriador adicional. O produto finalmente resfriado é, posteriormente, coletado. Os gases pré-aquecidos de qualquer resfriador adicional podem ser opcionalmente direcionados ao calcinador como ar terciário quente.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] A invenção é descrita em referência aos desenhos, em que os números similares representam elementos similares, e em que:

[012] A Figura 1 é um diagrama de uma modalidade de um sistema de tratamento por calor para fabricação de pozolana sintética de uma coloração adequada, em que um pré- calcinador é utilizado.

[013] A Figura 2 é uma segunda modalidade de um sistema para fabricação de pozolana sintética.

[014] A Figura 3 é uma terceira modalidade de um sistema for fabricação de pozolana sintética.

[015] A Figura 4 é uma outra modalidade da região trocadora de calor 100 com três ciclones 25, 52, 55 que é usada como um trocador de calor contracorrente para capturar mais calor da pozolana sintética 21 para aumentar a temperatura do ar de combustão 23 no duto 26 que subsequentemente entra no pré-calcinador 13.

[016] A Figura 5 é uma outra modalidade de região trocadora de calor 200 com três ciclones 4, 62, 65 que é usada como um trocador de calor contracorrente para capturar mais calor do gás de exaustão do calcinador para aumentar a temperatura do material triturado seco em condutos 10a ou 10b.

[017] A Figura 6 é uma modalidade de um sistema de forno para fabricação de pozolana sintética de uma coloração adequada em que um forno giratório é usado para processar matéria-prima.

[018] A Figura 7 é uma outra modalidade em que as condições de redução usadas para resfriar a pozolana sintética são geradas por um gaseificador ou combustor separado que opera sob condições subestoiquiométricas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[019] Em todas as Figuras, as setas tracejadas representam o fluxo de gás, enquanto as setas cheias representam o fluxo de material sólido. Em referência à Figura 1, a matéria-prima 1 é direcionada para o triturador secador 2 em que o material é triturado para menos que 5 mm e pré-aquecido e seco a partir de um teor de umidade inicial na faixa de cerca de 5% (em peso) a cerca de 35% para um teor de umidade de cerca de 0,025% a cerca de 2,5% pelo gás quente no duto 16 do ciclone de calcinador 15. O material triturado seco é de um tamanho adequado para ser suspenso e conduzido em uma corrente de gás através do duto 3 para o ciclone de triturador secador 4 onde é separado da corrente de gás. A corrente de gás 5 é puxada por uma ventoinha ID 6. Após a ventoinha ID 6, qualquer poeira fina remanescente é removida pelo coletor de poeira 7. Após o coletor de poeira, o gás é puxado pela ventoinha ID 8 e sai do sistema através da pilha 9. A poeira fina do coletor de poeira 7 é direcionada (a) para o calcinador 13 através do conduto 12a; (b) para o duto 16 através de 12b e, posteriormente, para o triturador secador 2; ou (c) para o duto 3 através do conduto 12c e, posteriormente, para o ciclone de triturador secador 4.

[020] A maior parte do material triturado seco coletado no ciclone de triturador secador 4 é direcionada para o calcinador 13 através dos condutos 10a ou 10b. Opcionalmente, uma pequena quantidade do material triturado seco coletado no ciclone de triturador secador 4 pode ser direcionada para o duto 16 para controle de temperatura do gás no duto 16. O calcinador 13 mostrado na Figura 1 é um calcinador ascendente em que o ar de combustão entra através do duto 26 para a porção inferior do calcinador. O vapor de água e/ou gás com oxigênio esgotado e algum combustível vaporizado da entrada 18 entra no calcinador através do elevador 28. O combustível pode ser direcionado para o calcinador 13 ou o duto 26 levando ao calcinador através de um única locação ou múltiplas locações 19a, 19b, 19c e 19d. O número de locações de combustível e a proporção do combustível dependem das propriedades do combustível e da necessidade por controlar a combustão no calcinador 13. Opcionalmente, um excesso estequiométrico de combustível pode ser utilizado no calcinador 13 para promover o tratamento por calor sob condições de redução.

[021] O combustível também pode ser comburido em um aquecedor de ar separado (não mostrado) que recebe ar ambiente e/ou ar aquecido do duto 26; o gás de exaustão desse aquecedor de ar é direcionado para o calcinador 13.

[022] Os materiais triturados secos podem ser direcionados para o calcinador 13 através de um única locação ou múltiplas locações 10a e 10b. A divisão do material em condutos 10a e 10b é determinada pelas propriedades de desidratação e ativação das matérias-primas e a divisão também pode ser usada para ajudar a controlar a combustão do combustível no calcinador 13. No calcinador, a umidade hidratada será seca e o material será tratado por calor para sua temperatura de ativação. A temperatura de ativação desejada no calcinador 13 irá depender da química da matéria- prima e dos minerais associados na alimentação bruta e estará entre 500°C e 900°C e mais prevalentemente entre cerca de 700°C e 850°C. A maior parte da pozolana sintética se tornará, posteriormente, aprisionada na corrente de gás no calcinador 13 e sairá através do duto 14.

[023] A pozolana aprisionada no duto 14 é capturada pelo ciclone de calcinador 15 e é direcionada para o resfriador 20, que conforme revelado é um resfriador giratório, através do conduto 17a, com uma porção sendo opcionalmente recirculada de volta para o calcinador 13 através do conduto 17b. O operador pode desejar utilizar o recurso de recirculação para aumentar o tempo de retenção no calcinador por razões tais como, por exemplo, restrições de altura do sistema, para melhor controle de temperatura e/ou queima de combustível aprimorada.

[024] Uma pequena quantidade de combustível, entre 10 a 40 kcal de combustível por kg de pozolana sintética, é adicionada à pozolana sintética através da entrada 18 e de preferência imediatamente antes de a pozolana entrar no resfriador 20. O combustível preferencial é óleo combustível. O combustível cria condições de redução locais, isto é, um ambiente com oxigênio esgotado ou com baixo teor de oxigênio (de cerca de 0% a cerca de 5% por volume) e CO e/ou hidrocarbonetos volatilizados, próxima à pozolana sintética durante pelo menos a parte inicial do processo de resfriamento. A jusante da área do resfriador em que a pequena quantidade de combustível foi adicionada, o aspersor de água 22 é utilizado para aspergir água sobre a pozolana sintética para contribuir para resfriar a pozolana abaixo da temperatura de estabilização de cor dos metais que produzem cor, particularmente ferro, que geralmente entre cerca de 150°C e cerca de 600°C, e mais tipicamente entre cerca de 180°C e cerca de 400°C, com a temperatura de estabilização de cor real dependendo da composição da pozolana, e especificamente da quantidade de teor de ferro. Uma vez que a pozolana sintética é mantida bem acima de 100°C, a pozolana sintética permanece seca. A água vaporiza mediante o contato com a pozolana quente. O vapor de água gerado ocupa a maior parte do espaço dentro do resfriador 20, isso ajuda a manter uma atmosfera com oxigênio esgotado (isto é, não mais que cerca de 10% de oxigênio) naquela porção do resfriador que retarda a oxidação de metais. O vapor de água sai do resfriador 20 através do elevador 28. Uma porção do óleo combustível irá volatilizar e sair do resfriador 20 através do elevador 28. Além de algum CO produzido através da queima do combustível, o excesso de vapor de água irá sair do resfriador 20 através do elevador 28. Através da prevenção da oxidação de ferro, em particular, e outros metais incluindo alumínio, magnésio, manganês e cromo durante o processo de resfriamento, a pozolana é impedida de alterar para um cor avermelhada ou outra cor e pode ser fixada como branco ou cinza claro.

[025] Como um suplemento ou alternativa para uso de água conforme descrito acima, um gás com oxigênio esgotado pode ser passado através do resfriador para resfriar a pozolana abaixo da temperatura de estabilização de cor dos metais que produzem cor. Duas fontes possíveis do oxigênio esgotado pode ser a corrente de exaustão 9 ou o gás que sai da ventoinha 6; entretanto, qualquer gás com oxigênio esgotado pode ser usado. Em uma modalidade opcional, os objetivos da invenção podem ser alcançados se a matéria- prima for tratada por calor para formar a pozolana sintética sob condições de redução através da utilização de uma quantidade suficiente de excesso de combustível durante o processo de tratamento por calor processo e, posteriormente em continuação resfriar para a "temperatura de estabilização de cor" sob condições com oxigênio esgotado e/ou de redução. O termo "temperatura de estabilização de cor" conforme usado na presente invenção significa a temperatura em que a pozolana pode continuar a resfriar, tal como em ar ambiente, sem ocorrer oxidação significativa das espécies produtoras de cor primária na pozolana. Essa temperatura irá variar de acordo com a proporção relativa em peso de espécies produtoras de cor, que é definida como aqueles compostos que vão de branco ou sombra de cinza claro para um vermelho ou outra cor quando oxidados, e que constituem principalmente ferro, mas também a uma menor proporção de alumínio, cromo, manganês, titânio e magnésio, no material de pozolana de resfriamento. Tipicamente, essa temperatura estará na faixa de cerca de 180°C a cerca de 400°C. Se a oxidação de uma quantidade substancial (isto é pelo menos 90 por cento em peso) das espécies produtoras de cor primária for inibida enquanto o material é resfriado para sua temperatura de estabilização de cor, o produto resfriado final terá tipicamente uma sombra cinza claro.

[026] As temperaturas de ativação e de estabilização de cor, conforme definido no presente documento, para uma determinada amostra de material podem ser determinadas por um elemento versado na técnica por inúmeros procedimentos de teste. Por exemplo, a temperatura de ativação para uma determinada matéria-prima pode ser determinada através da operação de um teste de fornalha ou uma análise termogravimétrica na amostra e a temperatura de estabilização de cor pode ser determinada através da operação dos estudos térmicos no material de pozolana sintética de resfriamento feito da dita matéria-prima. Conforme usado na presente invenção, o termo "condições de redução" ou "atmosfera de redução" significa que as condições totais no resfriador (ou no calcinador) favorecem a redução das espécies de troca de cor na pozolana. Conforme usado na presente invenção, o termo atmosfera ou condições com "oxigênio esgotado" ou "desprovida de oxigênio" significa que embora as condições totais não promovam a redução das espécies de troca de cor na pozolana, não há oxigênio suficiente para promover sua oxidação.

[027] A pozolana sintética sai do resfriador 20 através do conduto 21 e é direcionada para o duto 24 em que é adicionalmente resfriada pelo ar 23. A pozolana aprisionada sintética é capturada pelo ciclone 25 e deixa o sistema como o produto de pozolana sintética 27. O ar pré-aquecido pela pozolana sintética sai do ciclone 25 e é direcionado para o calcinador 13 através do duto 26. A temperatura do ar no duto 26 será quase igual a do produto 27. A Figura 2 mostra uma outra modalidade desta invenção. Essa modalidade é idêntica à modalidade mostrada na Figura 1 e descrita acima exceto pelo fato de que todo ou a maior parte do vapor de água e/ou gás com oxigênio esgotado é puxada para fora do resfriador 20 através do duto 40. Essa modalidade aumenta a eficiência de combustível do sistema uma vez que o vapor de água e/ou gás com oxigênio esgotado não é aquecido no calcinador 20. O ar ambiente 41 é puxado para dentro ou injetado no duto 40 para diminuir a temperatura de ponto de condensação e impedir a corrosão no duto a jusante e no coletor de poeira 42. Qualquer poeira capturada no duto de exaustão 40 deixa o sistema como produto de pozolana sintética 45. O vapor de água, o gás com oxigênio esgotado e o ar ambiente são puxados através do coletor de poeira 42 e sai do sistema através da pilha 44. Nessa modalidade, as ventoinhas ID 43 e 8 são operadas em equilíbrio entre si de modo que o gás, principalmente vapor de água e/ou gás com oxigênio esgotado, em uma área pequena na região 29, (área destacada na Figura 2), seja estagnado. O gás nessa pequena área na região 29 não irá se mover consistentemente para o calcinador 13 ou para o resfriador 20.

[028] A Figura 3 mostra uma outra modalidade desta invenção. Esta modalidade é idêntica à modalidade mostrada na Figura 2 e descrita nos parágrafos anteriores, exceto pelo fato de que o elevador 28 é substituído pela tremonha 70 e pelo conduto 30. Qualquer material que pode se acumular no calcinador 13 e é removido por limpeza é conduzido para o resfriador através do conduto 30. Isso permite que as ventoinhas ID 8 e 43 sejam operadas independentemente sem condições perturbadoras no calcinador 13 ou no resfriador 20, permitindo, por meio disso, que todo o vapor de água, gás com oxigênio esgotado e combustível volatilizado saiam do resfriador 20 através do duto 40.

[029] A região opcional 100 nas Figuras 1, 2 e 3 mostra um único estágio (um ciclone), trocador de calor contracorrente que pré-aquece uma porção do gás quente no duto 26, que é gás de combustão para o calcinador, e correspondentemente o produto de pozolana 21 do resfriador giratório 20. Esse ciclone de estágio único pode ser substituído por múltiplos estágios que irão aumentar o calor capturado do produto de pozolana 21 e elevar a temperatura dos gases quentes no duto 26 para o calcinador 13. Conforme o número de estágios aumenta, a temperatura do gás no duto 26 irá aumentar enquanto a temperatura do produto de pozolana 21 irá diminuir. Conforme o número de estágios é aumentado, o calor retornado para o calcinador é aumentado e o consumo de combustível irá diminuir. Portanto, o número preferencial de ciclones, (se houver), irá depender da temperatura da pozolana que sai do resfriador e da decisão entre o custo capital dos ciclones versus as economias de custo operacional.

[030] Na modalidade da Figura 4, a região 100 é modificada pela adição de dois ciclones de resfriamento adicionais 52 e 55 que servem para resfriar a pozolana sintética 21 e correspondentemente aquecer o ar de resfriamento 23. O uso de ciclones com múltiplos estágios irá aumentar o calor capturado da pozolana sintética 21 e elevar a temperatura do ar de combustão 23 no duto 26 que é subsequentemente usado no calcinador 13. Com apenas um único estágio, o produto de pozolana sintética 27 e o ar no duto 26 têm aproximadamente a mesma temperatura. Conforme o número de estágios aumenta, a temperatura do ar no duto 26 irá aumentar - enquanto a temperatura do produto de pozolana sintética irá diminuir. Nesta modalidade, a pozolana sintética sai do resfriador 20 (como nas Figuras 1 a 3) através do conduto 21 e é direcionada para o duto 24 em que é resfriada pelo ar do ciclone 52. A pozolana aprisionada sintética é capturada pelo ciclone 25 e é direcionada para o duto 51 através do conduto 50. O ar pré-aquecido pela pozolana sintética sai do ciclone 25 e é direcionada para o calcinador 13 através do duto 26. A pozolana sintética no duto 51 é transportada para o ciclone 52 em que é capturada e direcionada para o duto 54 através do conduto 53. A pozolana sintética no duto 54 é transportada para o ciclone 55 em que é capturada e deixa o sistema como o produto 27.

[031] A região 200 nas Figuras 1, 2 e 3 mostra um único estágio (um ciclone), o trocador de calor contracorrente que pré-aquece uma porção da matéria-prima através da inserção da mesma no duto 16, que é efluente gasoso do calcinador, e do resfriamento correspondente do gás no duto 16. Esse ciclone de único estágio pode ser substituído por múltiplos estágios que irão aumentar o calor capturado do gás no duto 16 e elevar a temperatura do material triturado seco nos condutos 10a e 10b. Quando apenas um ciclone de estágio único 4 é utilizado, o material triturado seco nos condutos 10a e 10b e o gás no duto 5 têm aproximadamente a mesma temperatura. Conforme o número de estágios aumenta, a temperatura do gás no duto 5 irá diminuir, enquanto a temperatura do material triturado seco nos condutos 10a e 10b irá aumentar. Entretanto, conforme o número de estágios é aumentado, a capacidade de secagem do triturador secador será reduzida, enquanto o consumo de combustível no calcinador irá diminuir. Portanto, o número preferencial de ciclones irá depender do teor de umidade da matéria-prima e da decisão entre o custo capital dos ciclones versus as economias de custo operacional.

[032] Na Figura 5, a matéria-prima 1 é direcionada para o triturador secador 2 em que o material é triturado para seu tamanho desejado, pré-aquecido e seco pelo gás quente in duto 63 que vem do ciclone 62. O material triturado seco é conduzido no duto 3 para o ciclone de triturador secador 4 em que é separado da corrente de gás. A corrente de gás 5 é puxada por uma ventoinha ID opcional 6 (não mostrada na Figura 5). A poeira fina 12 do coletor de poeira 7 (não mostrado na Figura 5) vai para o duto 61 através do conduto 12a ou para o duto 63 a 12b e posteriormente para o triturador secador 2 ou para o duto 3 através do conduto 12c e posteriormente para o ciclone de triturador secador 4. A maior parte do material triturado seco coletado no ciclone de triturador secador 4 é direcionada para o duto 61 através dos condutos 60a, enquanto alguma parte do material triturado seco coletado no ciclone de triturador secador 4 pode ser direcionada para o duto 63 através do conduto 60b para controle de temperatura do gás no duto 63. O material triturado seco in duto 61 é transportado para o ciclone 62 em que é capturado e direcionado para o duto 16 através do conduto 64. O material triturado seco no duto 16 é transportado para o ciclone 65 em que é capturado e direcionado para o calcinador 13 através dos condutos 10a e 10b.

[033] A Figura 6 revela uma modalidade da invenção em que um forno giratório é utilizado como o calcinador em vez do pré-calcinador revelado nas várias modalidades apresentadas nas Figuras 1 a 3 na presente invenção. Quando se usa um forno giratório com o calcinador, as etapas iniciais do processo, ou seja, as etapas de secagem e trituração, são essencialmente similares quando se utiliza um pré-calcinador. A esse respeito, a modalidade apresentada na Figura 5 pode ser utilizada com um forno giratório. De acordo com a Figura 6, o material de alimentação triturado e seco é inserido no forno giratório 80 através do conduto 10. O combustível é adicionado através da entrada 79 e combinado com ar de combustão adicionado através da entrada 83 para produzir uma chama 84 na extremidade do forno oposta em que a matéria-prima entra para aquecer, por meio disso, os gases de combustão. O material percorre através do forno em relação de contracorrente com os gases aquecidos no forno e é tratado por calor para pelo menos sua temperatura de ativação. A pozolana sai do forno através do duto 28 e entra no resfriador giratório 20. No duto 28, o gás do resfriador 20 é direcionado para o forno giratório 80. Como com o pré- calcinador, a pozolana é exposta a um ambiente com baixo teor de oxigênio dentro do resfriador giratório 20, devido à introdução de óleo combustível, através da entrada 18b, próximo à entrada de material no resfriador 20. O ambiente com baixo teor de oxigênio dentro do resfriador 20 é adicionalmente promovido pela aspersão de água sobre a pozolana sintética e/ou através da passagem de um gás com oxigênio esgotado através do resfriador.

[034] Opcionalmente, o óleo combustível pode ser também inserido atrás da chama 84 no forno giratório 80, através da entrada 18a, para expor a pozolana sintética a um ambiente com baixo teor de oxigênio em uma área do forno em que a temperatura experimentada pela pozolana começa a diminuir das temperaturas máximas experimentadas dentro do forno. A inserção de óleo combustível no forno giratório será sempre feita em conjunto com a manutenção de pelo menos uma porção do resfriador 20 sob condições de redução. Além disso, o resfriador 20 também pode fornecer a remoção de vapor de água e gás com oxigênio esgotado através de um coletor de poeira da maneira descrita nas Figuras 2 e 3.

[035] A Figura 7 mostra uma outra modalidade que se destaca da modalidade mostrada na Figura 1 pelo método através do qual o resfriamento da pozolana sintética sob condições de redução é alcançado. Na modalidade da Figura 7, a pozolana aprisionada sintética no duto 14 é capturada pelo ciclone de calcinador 15 e é direcionada para e injetada no duto ou recipiente de redução 96 através do conduto 17a. Uma porção da pozolana sintética capturada pode ser opcionalmente recirculada de volta para o calcinador 13 através do conduto 17b. As condições de redução para reduzir o recipiente 96 são criadas através do direcionamento de gases do gerador de gás de redução 93 que pode ser um gaseificador ou combustor que opera sob condições subestoiquiométricas, em um recipiente de redução 96, através do duto 95. O ar ambiente 90 é adicionado ao gerador de gás de redução 93 através do duto 92 a partir da ventoinha opcional 91. O combustível 94 necessário para gerar as condições de redução no gerador de gás de redução 93 pode ser adicionado em uma ou múltiplas locações. A pozolana aprisionada sintética e o gás de redução saem do recipiente de redução 96 através do duto 97 e são direcionados para o ciclone de redução 98. A pozolana sintética capturada é direcionada para a câmara de resfriamento 99 através do conduto 20. Os gases de redução saem do ciclone de redução 98 através do duto 28 e são direcionados para o calcinador 13. A água é injetada na câmara de resfriamento 99 para resfriar a pozolana para uma temperatura abaixo da temperatura de estabilização de cor e para ajudar a manter as condições de redução na câmara de resfriamento 99 conforme oxigênio adicional não é inserido na câmara. A pozolana sintética sai da câmara de resfriamento 99 através do conduto 21 e é direcionada para o duto 24 em que é adicionalmente resfriada pelo ar 23.

Claims (24)

1. Método de produção de uma pozolana sintética tendo uma cor cinza clara caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapa:tratar por calor uma matéria-prima caolínica para uma temperatura de ativação em que a matéria-prima caolínica é convertida em uma pozolana sintética;coletar a pozolana sintética produzida pela etapa de tratamento por calor;resfriar a pozolana sintética a partir da dita temperatura de ativação para uma temperatura que está abaixo da temperatura de estabilização de cor da pozolana, em que pelo menos uma porção do dito resfriamento é conduzida da temperatura de ativação à temperatura de estabilização de cor em uma atmosfera na qual não há mais de 5% em volume de oxigênio;direcionar a matéria-prima para o triturador secador, em que o material é triturado para menos que 5 mm e pré- aquecido e seco a partir de um teor de umidade inicial na faixa de 5% (em peso) a 35% para um teor de umidade de 0,025% a 2,5% pelo gás quente no duto do ciclone de calcinador, em que o material triturado seco é de um tamanho adequado para ser suspenso e conduzido em uma corrente de gás através do duto para o ciclone de triturador secador onde é separado da corrente de gás;puxar a corrente de gás por uma ventoinha ID, após esta ventoinha, remover qualquer poeira fina remanescente pelo coletor de poeira, após o coletor de poeira, puxar o gás por ventoinha e sair do sistema através da pilha, em que a poeira fina do coletor de poeira é direcionada:(a) para o calcinador através do conduto;(b) para o duto e, posteriormente, para o triturador secador; ou(c) para o duto através do conduto e, posteriormente, para o ciclone de triturador secador; eem que um ambiente com oxigênio esgotado ou com baixo teor de oxigênio (de 0% a 5% por volume) e CO e/ou hidrocarbonetos volatilizado é criado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma porção da etapa de resfriamento é conduzida sob condições de redução, com o restante da etapa de resfriamento sendo conduzido em um ambiente com oxigênio esgotado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material triturado é separado dos efluentes gasosos, após isso o dito material triturado é submetido à etapa de tratamento por calor.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento por calor ocorre em um forno giratório.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento por calor ocorre em um calcinador ascendente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as condições de redução são produzidas através da injeção de combustível sobre a pozolana imediatamente antes da etapa de resfriamento.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o combustível usado para criar as condições de redução é um óleo combustível.

8. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ambiente com oxigênio esgotado é mantido através da injeção de água sobre a pozolana durante a etapa de resfriamento.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ambiente com oxigênio esgotado é mantido através da passagem de um gás com oxigênio esgotado através do resfriador durante a etapa de resfriamento.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma porção da pozolana sintética coletada é recirculada de volta para a etapa de tratamento por calor.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende tratar por calor uma matéria-prima caolínica a uma temperatura de ativação em que a matéria-prima é convertida em uma pozolana sintética;etar a pozolana sintética produzida pela etapa de tratamento por calor;etar a pozolana coletada em uma corrente de gás que está sob condições de redução;separar a pozolana coletada da corrente de gás; eresfriar a pozolana sintética separada da corrente de gás para uma temperatura que está abaixo da temperatura de estabilização de cor da pozolana,em que pelo menos uma porção da etapa de resfriamento da dita pozolana sintética é conduzida a partir da temperatura de ativação para a temperatura de estabilização da cor, em uma atmosfera na qual não há mais do que 5% em volume de oxigênio.

12 . Sistema para produzir uma pozolana sintética tendo uma cor cinza clara produzido pelo método conforme definido na reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que compreende um calcinador para tratar por calor uma matéria-prima triturada para sua temperatura de ativação para converter, por meio disso, isso em uma pozolana sintética;meios para coletar a pozolana sintética do calcinador (15) ;um resfriador (20) para receber e resfriar a pozolana sintética de sua temperatura de ativação para a temperatura de estabilização de cor da pozolana; emeios para manter pelo menos uma porção do resfriador (20) sob condições de redução, em uma atmosfera, em que não há mais de 5% em volume de oxigênio.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para recircular uma porção da pozolana sintética coletada de volta para o calcinador.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para injetar a pozolana sintética coletada em uma corrente de gás que é mantida sob condição de redução, meios para separar a pozolana sintética da corrente de gás e meios para injetar a pozolana separada no resfriador.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para manter pelo menos uma porção do resfriador sob condições com oxigênio esgotado.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os meios para manter pelo menos uma porção do resfriador sob condições com oxigênio esgotado compreendem um aspersor de água para aspergir água sobre a pozolana sintética no resfriador para gerar, por meio disso, vapor de água.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para direcionar o vapor de água para fora do resfriador e para a atmosfera.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo que compreende adicionalmente:um triturador secador (2) para secar a matéria-prima (1) e triturar a mesma para um tamanho suficiente para ser suspensa e conduzida em uma corrente de gás (5);um ciclone (25) para receber a corrente de gás (5) do triturador secador (2) e separar o material triturado, seco e suspenso da corrente de gás e meios para direcionar o material separado do ciclone (25) para o calcinador (13).

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o calcinador (13) é um forno giratório.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o calcinador (13) é um pré- calcinador (13) ascendente.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo que compreende adicionalmente meios para direcionar efluentes gasosos do calcinador (13) para o triturador secador (2).

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 20 caracterizado pelo que compreende adicionalmente um trocador de calor para aproveitar calor da pozolana sintética (21) conforme resfria abaixo de sua temperatura de estabilização de cor e meios para reciclar o calor aproveitado para o calcinador (13).

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que os meios para direcionar o material separado do ciclone para o calcinador (13) compreendem um sistema pré-aquecedor para pré-aquecer o material separado recebido do ciclone (25) e, posteriormente, o material separado para o calcinador (13).

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o sistema de pré-aquecimento compreende uma pluralidade de ciclones de pré-aquecimento.

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