BR112021008525A2

BR112021008525A2 - produção de cimento

Info

Publication number: BR112021008525A2
Application number: BR112021008525-4A
Authority: BR
Inventors: Elise Berodier; Jeffrey Thomas; Mark F. Roberts; Riccardo Stoppa; Elizabeth Burns; Nathan A. Tregger; Josephine H. Cheung; David F. Myers; Li Zhang; Dorota Kazmierczak; Lawrence R. Roberts; Denise A. Silva; Richard Sibbick
Original assignee: Gcp Applied Technologies Inc.
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2021-08-03
Also published as: CA3118401A1; US20210094876A1; WO2020091821A1; EP3873672A4; WO2020091821A8; US11254611B2; US20220127192A1; MX2021005060A; EP3873672A1

Abstract

A presente invenção fornece um método e sistema para fabricar cimento, em que as partículas moídas de cimento e sulfato de cálcio são submetidas aos sensores infravermelhos, sensores laser ou ambos, de modo que a energia emanada, irradiada, transmitida e/ou absorvida que apresenta comprimentos de onda, principalmente, dentro da faixa de 700 nanômetros a 1 milímetro possa ser monitorada e comparada aos dados armazenados previamente obtidos a partir de partículas moídas de cimento e sulfato e, preferivelmente, correlacionada aos dados de resistência, calorimétricos ou outros valores de dados armazenados, tal que os ajustes possam ser feitos nas condições de processamento do moinho, tais como a forma ou quantidades de sulfato de cálcio (por exemplo, gesso, reboco, anidrido), ou nos níveis de aditivo de cimento. A resistência e outras propriedades do cimento podem ser, assim, ajustadas, e sua qualidade pode ser mais uniforme.

Description

“PRODUÇÃO DE CIMENTO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção refere-se à fabricação de cimento e, mais particularmente, refere-se ao monitoramento e ajuste de sulfato de cálcio e aditivos de cimento em um moinho de cimento para otimizar a resistência do cimento moído.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Materiais à base de cimento, tais como concreto e argamassa, estão entre os materiais de construção mais amplamente usados no mundo, pelo fato de que são necessários para fabricar estradas, pontes, túneis, fundações, edifícios, barragens e outras infraestruturas. A fabricação de cimento e o estudo do seu impacto sobre a hidratação do cimento e resistência do material, entretanto, envolve fatores heterogêneos que dão origem a problemas complexos.

[003]A Fig. 1 ilustra um processo típico pelo qual clínquer é fabricado e moído em um moinho para fornecer cimento, que é o material aglutinante para concreto e argamassa. Os materiais brutos contendo cálcio, ferro, silício e alumínio (designados em 2), são triturados e misturados (4), armazenados (6), opcionalmente pré-aquecidos (8) e alimentados no forno (10), onde são aquecidos até temperaturas muito altas (por exemplo, 1500 °C). O aquecimento no forno é suficiente para fundir os materiais brutos em “nódulos” de clínquer que são esfriados ou deixados esfriar (12) e são, opcionalmente, armazenados (14). Os nódulos de clínquer são adicionados com uma fonte de sulfato de cálcio (16) e alimentados no moinho de cimento (18) que tritura os materiais para produzir o cimento acabado (20).

[004]Materiais cimentícios suplementares, tais como cinza volante, escória, outras pozolanas e/ou calcário, podem ser adicionados com o clínquer antes (em 16) ou depois do estágio de moagem (18). O cimento produzido é, tipicamente, esfriado e, depois, testado (20), armazenado em silos (22) até ser entregue ao cliente (22),

que utiliza o cimento para fabricar concreto, argamassa, ou outros materiais de construção.

[005]Tipicamente, o sulfato, na forma de gesso, é adicionado ao moinho de cimento (18), onde o clínquer e o gesso são moídos até um tamanho de partícula específico (20). As partículas moídas resultantes de clínquer e gesso são comumente referidas como cimento Portland. Os cimentos misturados são cimentos Portland combinados com materiais cimentícios suplementares (por exemplo, cinza volante) antes ou depois da moagem.

[006]A fabricação de cimento Portland gera uma quantidade significante de dióxido de carbono. Isto ocorre especialmente durante a queima do forno (10), onde a calcinação do calcário ocorre (liberação de dióxido de carbono). Para cada tonelada métrica de cimento produzido, aproximadamente 0,84 tonelada de dióxido de carbono é liberada (Veja, por exemplo, os relatórios da Iniciativa de Sustentabilidade do Cimento WBCSD). Como a produção anual é de cerca de 4 bilhões de toneladas métricas de cimento, esta quantidade representa aproximadamente 5 % de todo o dióxido de carbono gerado por processos artificiais. A redução de dióxido de carbono é de grande importância para iniciativas de sustentabilidade na produção de cimento.

[007]Pode ser difícil obter qualidade compatível em produtos de cimento apesar dos controles de processo caros. As razões principais incluem alta variabilidade dos materiais brutos (devido a sua origem dentro de uma determinada pedreira, assim como em várias pedreiras) e das condições de processamento, tais como temperatura do forno, níveis de oxigênio dentro do forno, taxa de resfriamento, e alterações de combustível do forno que podem afetar a interação de constituintes químicos, conforme o clínquer é formado.

[008]Os presentes inventores acreditam que a melhora do controle sobre a hidratação do cimento, apesar de diversos fatores que flutuam durante a fabricação,

tais como o teor de aluminato e disponibilidade de sulfato, fornece muitos benefícios. Eles se propõem a implementar o monitoramento e processos de ajuste não correntemente usados ou previstos hoje na fabricação de cimento, de modo que maior consistência da qualidade do produto de cimento possa ser realizada.

[009]Ao focar na consistência, levando em conta a variação no clínquer, sulfato e outros materiais introduzidos no moinho de cimento, assim como as condições de processo de moagem, os presentes inventores acreditam que podem acentuar a consistência da resistência no produto de cimento, assim como reduzir sua grande pegada de carbono.

[010]Além disso, os inventores acreditam que o desempenho de aditivos de cimento também podem se beneficiar, levando em conta a variação no clínquer e outros materiais introduzidos no moinho de cimento, assim como as condições de processo de moagem. Os aditivos de cimento são produtos químicos usados para melhorar a eficácia dos moinhos de cimento (auxiliares de moagem) e/ou para melhorar o desempenho de argamassas e concretos fabricados com o cimento (melhoradores de qualidade). Um de tais parâmetros de desempenho é a resistência à compressão do cimento. Os aditivos de cimento são frequentemente usados para aumentar a resistência do cimento em uma ou mais idades. A Fig. 2 mostra algumas curvas de resposta típicas de resistências à compressão obtidas por meio do uso dos métodos de teste descritos no EN-196-1:2016 sobre argamassas como uma função de dois produtos químicos de reforço de resistência comumente usados nos aditivos de cimento. Como pode ser observado, aditivos de cimento diferentes apresentam exigências de dosagem ideal diferentes com respeito à obtenção da resistência do cimento ideal (neste caso, resistência à compressão de 1 dia). Tipicamente, a dose de um aditivo de cimento é determinada com base nos parâmetros de produção do moinho (tais como saída do moinho) e parâmetros de qualidade do cimento (tais como finura, resíduo na “peneira 325”, fluxo de pó,

conjunto de embalagem, tempo fixo, comportamento reológico e resistência à compressão). A maioria das fábricas está equipada com medidores de fluxo que permitem o monitoramento exato do volume de aditivo de cimento que será introduzido no moinho. Os aditivos de cimento podem ser usados para ainda reduzir as inconsistências e melhorar a qualidade do cimento. O conhecimento das variações pode permitir que os aditivos de cimento sejam ajustados em tipo ou quantidade, com uma variedade de objetivos, incluindo, mas não limitados à maximização da resistência, obtenção de uma resistência de idade precoce alvo sem exceder um máximo de idade posterior, aumento do uso de materiais cimentícios suplementares, controle do tempo fixo ou reologia e outras vantagens. Assim, dentro de uma estrutura de circuito fechado, os aditivos podem ser usados para aumentar a consistência do produto de cimento final.

[011]O cimento Portland moído é, principalmente, composto de silicatos de cálcio hidratáveis. Os silicatos de cálcio são, essencialmente, uma mistura de silicato de tricálcio (de outro modo, referido como alita, 3CaO·SiO2, ou “C3S” na notação química do cimento) e silicato de dicálcio (de outro modo, referido como belita, 2CaO·SiO2, ou “C2S”) em que o primeiro é a forma dominante, com quantidades menores de aluminato de tricálcio (3CaO·Al2O3, “C3A”) e aluminoferrita tetracálcica (4CaO·Al2O3·Fe2O3, “C4AF”). Veja, por exemplo, Dodson, Vance H., Concrete Admixtures (Van Nostrand Reinhold, Nova Iorque NY 1990), página 1.

[012]De modo a controlar a reação inicial de aluminato de cálcio, os fabricantes de cimento, tipicamente, adicionam uma quantidade de sulfato, frequentemente, na forma de gesso, ao clínquer de cimento. É o sulfato que, em contato com água quando misturado com cimento (por exemplo, para fabricar concreto ou argamassa), reage com aluminato de cálcio para formar um produto hidratado denominado etringita. Esta reação consome aluminatos e, assim, diminui a concentração de alumínio em solução, o que permite a formação apropriada dos hidratos de silicato de cálcio (C-S-H) e, desse modo, confere resistência ao concreto ou argamassa fabricados a partir do cimento.

[013]Os presentes inventores devem utilizar sulfato de cálcio como um exemplo de uma “fonte de sulfato” que será introduzida em um moinho juntamente com clínquer para produzir cimento. O gesso (isto é, sulfato de cálcio di-hidratado) é uma forma de sulfato de cálcio que reage facilmente com aluminato de cálcio no cimento durante a hidratação. Outras formas de sulfato de cálcio são “reboco” (por exemplo, sulfato de cálcio hemi-hidratado ou bassanita) e sulfato de cálcio anidrita. Assim, o gesso é 1 mol de sulfato de cálcio associado a 2 mols de água (Ca2SO4∙2H2O); reboco é 1 mol de sulfato de cálcio associado a 0,5 mol de água (Ca2SO4∙½H2O); e anidrita é sulfato de cálcio que não está associado à água (Ca2SO4).

[014]A forma hemi-hidratada de sulfato de cálcio (reboco) também é considerada uma fonte de sulfato de cálcio na fábrica de cimento para controlar a reação do aluminato. A vantagem de utilizar a forma hemi-hidratada se deve, principalmente, à sua solubilidade mais rápida em água. Embora o reboco seja raramente adicionado como uma fonte de sulfato diretamente no moinho, quantidades variadas de sulfato de cálcio hemi-hidratado estão presentes no cimento acabado como um resultado da desidratação do gesso (a forma di- hidratada). Esta desidratação é provocada por altas temperaturas (por exemplo, acima de 100 °C) no ambiente de moagem que tendem a evaporar a água do gesso e convertê-la em reboco.

[015]Apesar das tentativas de controlar as condições de temperatura e umidade relativa no sistema de moagem, os proprietários de fábrica de cimento não são prontamente equipados para controlar com precisão a quantidade de reboco que será transformada a partir do gesso dentro do processo de moagem. Esta transformação é comumente observada em sistemas de moinho de esferas que facilmente geram calor; mas não, tipicamente, observada em moinhos de rolos verticais (VRMs), em que a temperatura do moinho é, tipicamente, menor do que a temperatura de desidratação do gesso, e, adicionalmente, a umidade é relativamente maior, devido, principalmente à adição de água para estabilizar os VRMs. Ambas as condições levam à desidratação diminuída de gesso em reboco.

[016]Sulfatos de cálcio podem reagir com as fases de aluminato para formar etringita, assim, diminuindo a hidratação do aluminato de cálcio que, de outro modo, diminui a operacionalidade e resistência do cimento. Embora os sulfatos de cálcio possam equilibrar a reação do aluminato mantendo a concentração de sulfato alta o suficiente para limitar as reações de aluminato antes das reações de silicato para prevenir pega instantânea e desenvolvimento de resistência insuficiente (através do impedimento da reação de silicato de cálcio), vários padrões geralmente aceitos na indústria (por exemplo, ASTM C1157, EN 197-1:2011) estabelecem limites no teor de sulfato total. Tais padrões estabelecem limites à quantidade máxima de sulfato em cimentos sob a teoria de que níveis de sulfato excessivos dão origem à expansão prejudicial e pega falsa de cimentos. Outros padrões evoluíram para permitir níveis mais elevados de sulfato contanto que a expansão prejudicial seja evitada (por exemplo, ASTM C150/C150M-18 não limita o sulfato, contanto que os testes sob ASTM C1038/C1038M-14b não demonstrem expansão prejudicial).

[017]Assim, uma quantidade ideal de sulfato é desejada para controlar a reação de aluminato de cálcio, enquanto mantém fatores de desempenho, tais como resistência, operacionalidade retração e expansão.

[018]Apesar da importância de adicionar a quantidade ideal de sulfato, o teste quanto aos níveis de sulfato ideais no moinho é, tipicamente, feito em uma base infrequente. O teste de resistência exige pelo menos 24 horas, enquanto o teste calorimétrico exige 8 a 24 horas. Veja, por exemplo, Sandberg, P. “The use of isothermal calorimetry in cement production”

http://downloads.calmetrix.com/Downloads/CCW2016/Paul_Sandberg_The_use_of_I sothermal_calorimetry_un_cement_production.pdf).

[019]Dado que grandes fábricas de cimento podem produzir 10.000 toneladas métricas (MT) de cimento a cada dia, os presentes inventores acreditam que condições de processamento (por exemplo, qualidade e razão de materiais brutos alimentados no forno (10), o combustível usado para o aquecimento do forno, e outros fatores) apresentam muitas variáveis para o fabricante de cimento típico considerar no presente momento.

[020]Os presentes inventores acreditam que uma qualidade compatível de cimento não pode ser obtida por meio do ajuste de níveis de sulfato anualmente, semestralmente ou mesmo mensalmente, pelo fato de que variações no clínquer em incrementos de tempo mais curtos podem alterar o nível de sulfato ideal para atingir máxima resistência em uma dada idade do cimento.

[021]Na preparação do sumário da presente invenção, que culmina na próxima seção, os presentes inventores descrevem dificuldades específicas em testar a relação entre níveis de sulfato e resistência ideal no cimento, assim como prática atuais que tendem a mascarar a descoberta e resolução de tais dificuldades até agora.

[022]A Fig. 3A ilustra os dados de resistência à compressão (em 1 dia) para cimento contendo várias quantidades de gesso (forma di-hidratada). O gesso é incrementalmente adicionado no clínquer de cimento moído, de acordo com ASTM C563-17, e é dosado como uma porcentagem da massa de cimento. O cimento fabricado a partir de níveis de gesso variadamente dosados é usado para formar amostras de teste de argamassa, que são trituradas para obter valores de resistência à compressão, de acordo com ASTM C109/109M-16a ou EN-196-1:2016. Os resultados mostrados na Fig. 3A são feitos, de acordo com EN-196-1:2016.

[023]Os dados da curva de resistência da Fig. 3A sugerem que o cimento apresenta a resistência à compressão ideal de 1 dia quando sulfato (na forma de gesso) é adicionado ao clínquer de cimento na quantidade de 1,5 % a 2,0 % com base no peso de cimento.

[024]Em comparação ao teste de resistência à compressão, o teste calorimétrico das amostras de cimento usando quantidades variadas de sulfato é, sem dúvida, mais conveniente. A Fig. 3B ilustra graficamente o teste de produção de calor cumulativo, durante um período de 24 horas, de amostras de cimento contendo gesso hidratadas (a forma di-hidratada) em quantidades variadas. De acordo com os dados ilustrados na Fig. 3B, o teor de sulfato ideal (gesso) para obter valor exotérmico cumulativo máximo no cimento é de aproximadamente 1,5 % a 2,0 % com base no peso do cimento, essencialmente fornecendo o mesmo resultado que os testes de resistência à compressão.

[025]Os presentes inventores observaram que, até agora, um gerente de processo ou o gerente de controle de qualidade de um moinho de clínquer de cimento, tipicamente, determinaria o teor de sulfato ideal usando um procedimento, tal como aquele descrito em ASTM C563-17. Um pequeno número de amostras de argamassa com quantidades variadas de gesso é formado nas amostras de teste que são trituradas para obter dados de resistência (por exemplo, ASTM C109/109M- 16a, EN-196-1:2016). A Fig. 3C ilustra uma curva típica de quatro pontos que utiliza este método convencional. Um operador de moinho pode estimar, usando tal pequeno número de amostras (para teste de resistência à compressão ou para teste calorimétrico), que a quantidade ideal de sulfato (por exemplo, gesso), por exemplo, é de 1,75 % com base no peso de cimento. Com base nestes dados, o operador de moinho tenderia a definir o nível de adição de gesso no moinho nesta quantidade durante um período de tempo prolongado, (por exemplo, nos próximos 12 meses).

[026]Entretanto, os presentes inventores acreditam que esta abordagem convencional não garante resistência ideal, pelo fato de que os componentes do clínquer, combustível do forno, assim como a forma ou quantidade de sulfato provavelmente flutuam durante o período de 12 meses e, potencialmente, nos períodos diários e horários. Eles também acreditam que a resistência ideal do cimento não pode ser obtida consistentemente com base nesta prática convencional.

[027]Conforme explicado nos fundamentos, os presentes inventores perceberam que o calor das condições do moinho pode transformar gesso (forma di- hidratada) na forma de reboco, que é mais solúvel (forma hemi-hidratada). Eles também perceberam que os níveis de umidade no moinho e em torno dele podem oscilar muito durante um período de tempo prolongado, tal que a quantidade de sulfato rapidamente disponível pode oscilar.

[028]De fato, os presentes inventores acreditam que a quantidade de sulfato contido no clínquer por si só, uma quantidade de sulfato que, embora seja tipicamente pequena, pode variar substancialmente e se tornar um fator que influencia a resistência do cimento em algum ponto em qualquer período de tempo prolongado (por exemplo, 12 meses).

[029]Os presentes inventores acreditam que os operadores de moinho geralmente não fazem teste de resistência à compressão ou calorimetria de múltiplos pontos com frequência suficiente para obter informação útil com respeito ao teor de sulfato e resistência relativa em determinadas idades; e que não consideram rotineiramente as inúmeras condições de processo que se alteram de momento a momento e que afetam as propriedades do cimento.

[030]Embora seja possível em um ambiente de laboratório medir os níveis de sulfato no cimento usando Difração de Raios X (XRD) ou Florescência de Raios X (XRF) depois que o cimento é moído, não há método para calcular o teor de gesso

(sulfato de cálcio di-hidratado) ou reboco (sulfato de cálcio hemi-hidratado) ideal com base nos dados de XRF ou XRD.

[031]Além disso, não há método que seja usado na indústria de cimento para ajustar a quantidade de formas di-hidratadas e hemi-hidratadas de sulfato de cálcio para obter resistência ideal para determinadas idades do cimento. Como um resultado, os cimentos que são produzidos hoje podem demonstrar grandes flutuações em termos de qualidade (por exemplo, tempo fixo e resistência), apesar de investimentos em sistemas de controle de qualidade pelos fabricantes de cimento.

[032]Os fabricantes de cimento tentaram mitigar os riscos decorrentes das variabilidades da produção de cimento “superdimensionando” seus produtos de cimento. Por exemplo, isto pode ser feito usando mais clínquer e menos materiais cimentícios suplementares (por exemplo, cinza volante, escória) ou por moagem de partículas de cimento para áreas de superfície específicas de Blaine mais finas para aumentar a resistência à compressão média e tornar menos provável que o resultado de flutuação de resistência no cimento não atenda a especificação. Em cada caso, estas abordagens envolvem maior geração de dióxido de carbono (devido à operação de forno do clínquer ou à eletricidade da moagem) e não são eficazes em termos de energia.

[033]Os produtores de concreto também utilizaram mais cimento para superar o desempenho de resistência inconsistente. Até 20 % de cimento extra podem ser usados para garantir que as metas de resistência sejam satisfeitas. Novamente, isto significa que mais dióxido de carbono é gerado, devido à maior demanda por cimento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[034]Ao superar as desvantagens das abordagens da técnica anterior, a presente invenção aborda vários problemas no fornecimento de um método e sistema para otimizar níveis de sulfato e aditivo de cimento, finura do cimento e outros fatores para atingir a resistência alvo (em determinadas idades) ou outros alvos de desempenho quando o cimento é hidratado.

[035]Os presentes inventores levam em consideração que (A) os componentes de clínquer variam (por exemplo, razão de cálcio (a partir de calcário), ferro, sílica, aluminato); (B) a natureza e o tipo do combustível do forno variam (por exemplo, carvão, resíduos urbanos, pneus reciclados, etc.); (C) as condições do forno variam (por exemplo, níveis de oxigênio, comprimento da chama, etc.); e que (D) a quantidade de sulfato disponível pode variar, devido ao estado de hidratação de sulfato de cálcio que será introduzido no moinho. Por exemplo, gesso pode desidratar em reboco, devido ao ambiente quente do moinho, por meio do qual sulfato de cálcio se torna mais solúvel; e, consequentemente, o sulfato está mais rapidamente disponível para o uso no equilíbrio das reações de aluminato.

[036]Como ilustrado na Fig. 3D, mostrou-se que os cimentos moídos a partir de três clínqueres diferentes, que apresentam componentes e/ou razões de componentes diferentes, exigem teores de sulfato diferentes (adicionados como gesso) para obter uma resistência máxima de 1 dia. Os presentes inventores acreditam que este tipo de comportamento pode ser encontrado não apenas em várias fábricas de cimento, mas também no processo de fabricação individual de uma única fábrica de cimento durante um período de tempo relativamente curto.

[037]Do mesmo modo, a Fig. 4 mostra as respostas de três cimentos diferentes (C1, C2, C3) à adição de um dado aditivo de cimento. A Fig. 4 ilustra que o impacto de aditivos de cimento sobre a resistência de um cimento depende de várias características do cimento que incluem sua composição química e mineralógica e suas propriedades físicas. Neste caso, a área de superfície específica de Blaine, que é uma indicação da área de superfície do cimento, é mantida constante. Mesmo assim, as diferenças em C1, C2 e C3 são um resultado das respectivas diferenças químicas do clínquer.

[038]Em resumo, qualquer fábrica de cimento pode ter uma flutuação significante nos materiais brutos, combustíveis do forno e condições de operação do forno usados para fabricar clínquer de cimento. Dado este cenário, os presentes inventores acreditam que um proprietário de moinho (fabricante de cimento) não deve simplesmente realizar testes de resistência ou calorimétricos com pouca frequência (por exemplo, apenas uma vez por ano) e confiar nestes resultados de teste durante um período de tempo prolongado para fabricar cimento com uma qualidade compatível.

[039]Além do monitoramento frequente do sulfato ideal, os presentes inventores também acreditam que a quantidade e forma de sulfato de cálcio existente no cimento devem ser monitoradas e ajustadas em uma base frequente, pois isto ajudaria a minimizar a variação na qualidade e desempenho dos cimentos. Mais preferivelmente, as quantidades relativas de sulfato de cálcio di-hidratado (gesso) e sulfato de cálcio hemi-hidratado (reboco) devem ser monitoradas e ajustadas em uma base frequente. Isto permitiria que um operador de moinho levasse em consideração o efeito de várias mudanças nas condições ambientais, incluindo a fábrica e condições de armazenagem, que podem afetar a fonte de sulfato de cálcio e níveis de sulfato solúvel disponível para controlar o equilíbrio de aluminato, que, por sua vez, podem afetar o desempenho do cimento.

[040]Consequentemente, em uma forma de realização exemplar, a presente invenção fornece um método para fabricar cimento, compreendendo: (A) introduzir, em um moinho, materiais brutos compreendendo clínquer, uma fonte de sulfato escolhida a partir de gesso, reboco, anidrita de cálcio, ou uma mistura dos mesmos e, opcionalmente, um ou mais materiais cimentícios suplementares e, opcionalmente, pelo menos um aditivo de cimento; moer os materiais brutos, para produzir uma mistura moída de partículas compreendendo clínquer moído e sulfato de cálcio; e separar a mistura moída de partículas dentro de um classificador pelo qual uma primeira porção das partículas ou o cimento acabado são enviados a um silo ou outro recipiente para conter o cimento acabado e pelo qual uma segunda porção das partículas é recirculada no moinho para mais moagem; (B) fornecer pelo menos um sistema de sensor escolhido a partir do sistema de sensor infravermelho, sistema de sensor de difração de laser ou ambos e detectar emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia através da mistura moída de partículas ou cimento acabado fornecido na etapa (A) e gerar sinais de saída correspondentes à energia detectada; (C) comparar os sinais de saída gerados na etapa (B) aos dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados compreendendo valores de sinal de saída previamente obtidos a partir de sensores que medem a emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia no espectro infravermelho, espectro de difração de laser ou nos espectros infravermelho e difração de laser, os dados armazenados correlacionados a uma propriedade física ou química do cimento acabado correspondente, cimento hidratado ou produto cimentício feito com o cimento; e (D) em resposta à comparação na etapa (C), ajustar (i) a quantidade, forma ou quantidade e forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho na etapa (A); (ii) configurações do classificador, desse modo, para alterar as quantidades relativas de partículas moídas enviadas ao silo e recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou quantidade e tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água introduzida no moinho; (v) quantidade de ar fornecido por meio do ajuste da potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) ajuste do resfriador de cimento, desse modo, para alterar a temperatura do cimento acabado ou (viii) combinação de qualquer um entre os precedentes.

[041]Em métodos exemplares adicionais da presente invenção, a quantidade e forma de sulfato podem ser ajustadas levando-se em consideração (A) a quantidade total de sulfato de cálcio (isto é gesso, reboco e anidrita), assim como (B) as razões entre cada uma das formas diferentes monitoradas na mistura moída de partículas ou cimento acabado, e para ajustar (A) e (B) periodicamente. Por exemplo, o monitoramento e o ajuste podem ocorrer em intervalos mensais ou menores.

[042]Ainda em outros métodos exemplares, os presentes inventores acreditam que ainda mais vantagens podem ser obtidas através de monitoramento e ajuste da fonte de sulfato de cálcio (isto é, quantidade e/ou forma) na mistura moída de partículas ou cimento acabado em uma base mais frequente, tal como a cada hora, mais preferivelmente, a cada quinze minutos, e, mais preferivelmente, em um intervalo menor do que ou igual a 5 minutos.

[043]Ainda em métodos exemplares adicionais da presente invenção, a quantidade e tipo de aditivo químico introduzido no moinho podem ser ajustados em uma base periódica fundamentada no monitoramento e análise da mistura moída de partículas ou cimento acabado.

[044]A presente invenção também fornece um sistema de moagem de cimento que é configurado para realizar o método exemplar, conforme descrito no parágrafo precedente. O sistema de moagem de cimento compreende um moinho e pelo menos um sensor IR para o monitoramento dos níveis de sulfato em partículas moídas no moinho, pelo menos um sensor IR em comunicação com um processador configurado ou programado para monitorar comprimentos de onda IR refletidos a partir de partículas moídas em um moinho de cimento.

[045]Outras vantagens e características da invenção serão debatidas em seguida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[046]Uma apreciação dos benefícios e características da invenção pode ser mais facilmente avaliada quando as várias seções deste relatório descritivo são consideradas em combinação com os desenhos.

[047]A Fig. 1 é uma ilustração de diagrama de fluxo (TÉCNICA ANTERIOR) do forno de clínquer e moinho de cimento na fabricação de cimento (conforme debatido na seção Fundamentos).

[048]A Fig. 2 é uma ilustração gráfica da resistência à compressão de 1 dia de dois cimentos como uma função da variação dos níveis de aditivos de cimento (conforme debatido na seção Fundamentos).

[049]As Figs. 3A, 3B, e 3C são ilustrações gráficas de pontos de dados obtidos usando métodos convencionais para otimizar níveis de sulfato no cimento (conforme debatido na seção Fundamentos).

[050]A Fig. 3D é uma ilustração gráfica da resistência à compressão de 1 dia como uma função da variação dos níveis de sulfato total em três cimentos (conforme debatido na seção Sumário).

[051]A Fig. 4 é uma ilustração gráfica de desempenho variado ao usar o mesmo aditivo de cimento em três cimentos diferente que apresentam a mesma área de superfície específica de Blaine (conforme debatido na seção Fundamentos).

[052]As Figs. 5A a 5E são ilustrações gráficas do valor de calor exotérmico (fluxo de calor) como uma função de tempo em cinco amostras diferentes de cimento hidratado, demonstrando os valores exotérmicos de pico correspondentes à reação de C3S de pico e o início visível da reação de C3A renovada ou concluída no cimento.

[053]A Fig. 6A é uma ilustração gráfica de resistência à compressão de 1 dia como uma função de valores exotérmicos (calor cumulativo) durante 24 horas depois de a água ter sido misturada em três cimentos para hidratar os cimentos, onde a resistência máxima para cada cimento é designada pelo símbolo quadrado.

[054]A Fig. 6B é uma ilustração gráfica de resistência à compressão de 1 dia como uma função da diferença nos valores exotérmicos de pico que correspondem à dissolução de C3S e C3A em três cimentos, onde a resistência máxima para cada cimento é designada pelo símbolo quadrado.

[055]A Fig. 7 é uma ilustração gráfica que demonstra a perda de peso com o passar do tempo e a derivada da perda de peso com respeito à temperatura para uma amostra de cimento obtida usando um instrumento de análise termogravimétrica. A amostra de cimento é exposta a uma rampa de temperatura de 22 °C a 450 °C.

[056]A Fig. 8 é um fluxograma de um método exemplar da presente invenção.

[057]A Fig. 9 é uma ilustração de diagrama de um sistema exemplar da presente invenção.

[058]As Figs. 10A a 10D são ilustrações gráficas da relação da intensidade da luz infravermelha (IR) (obtida a partir de amostras de cimento) como uma função do comprimento de onda IR e seus derivados.

[059]A Fig. 11 é uma ilustração gráfica que demonstra a precisão de predição de um modelo que recebe espectros de sinal NIR e que fornece um valor Delta ideal prognosticado, em que o gráfico de dados confirma uma correlação um- para-um (ilustrada pela linha cheia reta) em uma ampla faixa de químicas de clínquer e áreas de superfície específicas de Blaine.

[060]A Fig. 12 é uma ilustração gráfica que demonstra a precisão de predição de um modelo que recebe espectros de sinal NIR e que fornece um valor

Delta prognosticado, em que o gráfico de dados confirma uma correlação um-para- um (ilustrada pela linha cheia reta) em uma ampla faixa de químicas de clínquer e áreas de superfície específicas de Blaine.

[061]A Fig. 13 é uma ilustração gráfica que demonstra a precisão de predição de um modelo que recebe espectros de sinal NIR e emite um valor de resistência de 1 dia prognosticado, em que o gráfico de dados confirma uma correlação um-para-um (ilustrada pela linha cheia reta) em uma ampla faixa de químicas de clínquer e áreas de superfície específicas de Blaine.

[062]A Fig. 14 é uma ilustração gráfica que demonstra a precisão de predição aperfeiçoada de um modelo que recebe espectros de sinal NIR e emite um valor de resistência de 1 dia prognosticado, em que o gráfico de dados confirma uma correlação um-para-um (ilustrada pela linha cheia reta) para uma química de clínquer única.

[063]A Fig. 15 é uma ilustração gráfica que demonstra a precisão de predição aperfeiçoada de um modelo que recebe espectros de sinal NIR e emite um valor de resistência de 1 dia prognosticado, em que o Delta está entre 1,5 e 2,5 horas, e, além disso, em que o gráfico de dados confirma uma correlação um-para- um (ilustrada pela linha cheia reta).

[064]A Fig. 16 é uma ilustração gráfica que demonstra a resposta de resistência à compressão do Cimento 1 sulfatado em três níveis diferentes e exposto a quatro níveis de um aditivo de cimento compreendendo Na2-EDG.

[065]A Fig. 17 é uma ilustração gráfica que demonstra a resposta de resistência à compressão do Cimento 2 sulfatado em dois níveis diferentes e exposto a quatro níveis de um aditivo de cimento compreendendo DEIPA.

[066]A Fig. 18 é uma ilustração gráfica que demonstra a resposta de resistência à compressão do Cimento 3 sulfatado em dois níveis diferentes e exposto a quatro níveis de um aditivo de cimento compreendendo DEIPA.

[067]A Fig. 19 é uma ilustração gráfica que demonstra a resposta de resistência à compressão do Cimento 4 sulfatado em dois níveis diferentes e exposto a quatro níveis de um aditivo de cimento compreendendo DEIPA.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO EXEMPLARES

[068]Conforme usado neste relatório, o termo “cimento” significa e refere-se ao cimento hidratável, tal como cimento Portland, que é produzido por meio de moagem do clínquer consistindo de silicatos de cálcio hidráulicos, aluminatos e aluminoferritas, e uma ou mais formas de sulfato de cálcio (por exemplo, gesso) como uma adição de enchimentos. Frequentemente, o cimento Portland é combinado com um ou mais materiais cimentícios suplementares, assim como aditivos de cimento, e fornecido como uma mistura, todos os quais ligam agregados para fabricar uma argamassa ou concreto.

[069]O termo “aditivo de cimento” significa e refere-se a um produto químico de natureza orgânica e/ou inorgânica que é adicionado durante a fabricação de cimento no moinho, na entrada do separador ou na saída do separador. Os aditivos de cimento compreendendo auxiliares de moagem reduzirão principalmente a aglomeração de partículas finas durante o processo de moagem e, como um resultado, aumentarão a eficácia do moinho. Os aditivos de cimento compreendendo melhoradores de qualidade ou melhoradores de resistência aumentarão principalmente a resistência do cimento durante a hidratação. A resistência pode ser acentuada em idades iniciais (por exemplo, 1 dia) ou idades posteriores (por exemplo, 28 dias) e, também, idades intermediárias. Alguns aditivos químicos fornecem aprimoramentos de resistência na idade inicial e na idade posterior. Frequentemente, os aditivos químicos fornecem algum nível de aprimoramento de moagem e aprimoramento de resistência. Os aditivos de cimento também referem- se a qualquer produto químico adicionado durante o processo de fabricação de cimento que acentua qualquer propriedade do cimento, tal como, mas não limitada a: tempo fixo, retração, expansão, operacionalidade, compatibilidade de mistura do concreto, etc.

[070]O termo “mistura de concreto” significa e refere-se aos produtos químicos adicionados durante a fabricação de concreto.

[071]Conforme usado neste relatório, a frase “materiais cimentícios suplementares” significa e inclui cinza volante, sílica fume, escória de alto-forno granulada, calcário, argila, argila calcinada, pozolanas naturais ou misturas das mesmas (“SCM”). Estes SCMs por si só, frequentemente, apresentam pouca ou nenhuma propriedade cimentícia, mas, quando misturados com cimento Portland e misturados com água, o cimento e SCMs misturados podem ligar agregados juntos para fabricar argamassa, concreto ou outras composições cimentícias hidratáveis.

[072]O termo “agregado” significa e refere-se a partículas de areia e/ou pedra (ou cascalho triturado), tipicamente, apresentando tamanho médio de 0,5 a 50 mm. Os agregados também podem compreender minerais calcíferos, siliciosos ou de calcário siliciosos. Tais agregados podem ser do tipo “natural” (por exemplo, derivados de depósitos glaciais, aluviais ou marinhos que são, tipicamente, deslocados, tal que as partículas tenham superfícies lisas) ou podem ser do tipo “manufaturado”, que são fabricados usando trituradores mecânicos ou dispositivos de moagem. As partículas de pedra de agregado grosso são, tipicamente, agrupadas em várias frações de tamanho, conforme descrito, por exemplo, em ASTM C33-16e. Conforme a fração de tamanho usada é controlada por vários fatores, tais como o espaço entre as barras de reforço em uma construção proposta, o tamanho do agregado é frequentemente considerado em projetos de mistura de concreto. O termo “agregado” também pode ser usado para se referir ao concreto retornado triturado (por exemplo, “agregado reciclado”).

[073]Conforme usado neste relatório, o termo “argamassa” se refere a uma mistura de cimento e, opcionalmente, a materiais cimentícios suplementares, tais como calcário, cinza volante, escória de alto-forno granulada e outros materiais pozolânicos, água e agregados finos (por exemplo, areia). O termo “concreto” é uma argamassa que ainda contém um agregado grosso, tal como cascalho ou pedra triturada. As argamassas e concretos podem conter, opcionalmente, uma ou mais misturas químicas para modificar a composição cimentícia hidratável em seu estado plástico ou endurecido (por exemplo, plasticizadores para aumentar a operacionalidade, aceleradores de pega, retardadores de pega, arrastadores de ar, evacuadores de ar, misturas de redução de retração de plástico, inibidores de corrosão (para barras de reforço de aço dentro do concreto)).

[074]Conforme usado neste relatório, a frase “uma fonte de sulfato de cálcio” significa e inclui gesso, reboco e a forma de anidrita de sulfato de cálcio. O termo “gesso” refere-se à forma di-hidratada de sulfato de cálcio. O gesso ocorre como um mineral natural ou subproduto a partir das indústrias. Quando submetido ao calor suficiente, gesso (mais precisamente CaSO4 ∙ 2H2O) se desidrata para formar sulfato de cálcio hemi-hidratado (CaSO4 ∙ 0,5H2O) também conhecido como “reboco.” A forma mineral do sulfato de cálcio hemi-hidratado é denominado bassanita. A desidratação completa produz sulfato de cálcio anidrita (CaSO4). Fontes de gesso naturais podem conter impurezas a partir de outro mineral, tal como quartzo, calcita, dolomita, anidrita, argilas a partir de depósitos. O “gesso” usado em fábricas de cimento também pode ser obtido a partir de subprodutos químicos, tais como fosforgesso (ou fosfogesso) a partir da fabricação de ácido fosfórico, fluorogesso a partir da fabricação de ácido fluorídrico, formogesso a partir da fabricação de ácido fórmico, desulfogesso (ou gesso da marca FGD™) a partir da dessulfurização de gases de combustão, etc. O gesso do subproduto pode conter impurezas que podem afetar o desempenho do cimento. Sulfato de cálcio di-hidratado é comumente adicionado ao clínquer de cimento Portland para controlar o tempo fixo e desenvolvimento de resistência do cimento.

[075]No nível ideal de sulfato para o cimento particular, a taxa de reações de aluminato é reduzida, de modo a minimizar sua interferência com as reações de silicato, assim, permitindo que a resistência do cimento seja otimizada.

[076]Conforme usado neste relatório, o termo “subsulfatado” significa que o nível de sulfato adicionado ao cimento está abaixo do sulfato ideal exigido para maximizar a resistência do cimento. Além disso, o cimento severamente subsulfatado pode causar “fixação instantânea,” referindo-se à perda rápida de operacionalidade, grande liberação de calor e perda dramática do desenvolvimento inicial de resistência. Em outros casos, a condição subsulfatada pode levar à pega estendida e baixo desenvolvimento de ganho de resistência e menor retenção de abatimento. As condições subsulfatadas também podem levar aos problemas com o desempenho de mistura, em parte, devido à absorção da mistura em certas fases de hidratação de aluminato.

[077]Conforme usado neste relatório, o termo “supersulfatado” significa que o nível do sulfato adicionado ao cimento está acima do sulfato ideal exigido para maximizar a resistência do cimento. Quantidades maiores do que aquelas exigidas para evitar que os aluminatos interfiram nas hidratações de silicato não ajudam. A resistência vai diminuir, mais sulfato é adicionado, à vezes de forma acentuada.

[078]Existe uma segunda condição em relação aos níveis mais elevados de sulfato, conhecida como pega falsa. Isto ocorre quando gesso é desidratado para formar reboco (que dissolve mais rápido) e há atividade de aluminato relativamente baixa para o uso do sulfato que foi dissolvido. Neste caso, o reboco se transforma em gesso como cristais que fisicamente diminuem a operacionalidade do cimento hidratado, em geral, nos primeiros minutos. Embora isto não afete diretamente a resistência, a adição de água para superar a operacionalidade reduzida resulta em uma menor resistência global.

[079]Conforme usado neste relatório, o termo “hidratação” significa e refere- se à hidratação do cimento Portland que é uma sequência de reações químicas sobrepostas entre componentes de clínquer, sulfato de cálcio e água, levando à pega e endurecimento. A hidratação do cimento é, tipicamente, mais estudada usando um calorímetro para monitorar o calor liberado durante a hidratação. A calorimetria isotérmica é uma maneira particularmente útil de seguir a progressão do hidratação do cimento, que é o resultado de várias reações exotérmicas simultâneas. As principais reações químicas entre componentes de clínquer e sulfato de cálcio no cimento, e água inicia o processo de hidratação depois que a água é misturada com o cimento. As palavras “hidratado” ou “hidratação” podem incluir o fato de que cimento ainda está curando ou aumentando em resistência (por exemplo, resistência à compressão) com o passar do tempo.

[080]Nas indústrias de cimento e concreto, é um entendimento que o cimento Portland habitual (OPC) “pré-hidrata” durante a armazenagem ou manejo em ambientes úmidos, formando produtos de hidratação sobre ou perto das superfícies de suas partículas. Assim, o termo “pré-hidratação” é uma espécie de oxímoro, visto que o que está sendo referido é hidratação indesejada (ou ligação ou reação de água na superfície de partículas de cimento) antes do momento em que o cimento é usado no concreto e na argamassa em combinação com água e endurecido em uma massa ou estrutura. Novamente, o termo “pré-hidratação” significa e refere-se a uma reação indesejável entre componentes solúveis de cimento (ou suas várias fases) e umidade absorvida sobre a superfície das partículas de cimento a partir da água líquida ou diretamente a partir da fase de vapor que ocorre antes que o cimento seja fabricado em argamassa ou concreto após a mistura com água de hidratação (em quantidade suficiente para iniciar a hidratação, por meio da qual o concreto endurece em massa ou estrutura do tipo rocha). O nível de pré-hidratação do cimento pode ser quantitativamente medido, por exemplo, usando métodos analíticos por meio dos quais a quantidade de água que é quimicamente ligada à superfície de partícula é verificada. Mais explicações detalhadas seguem abaixo.

[081]A pré-hidratação altera a superfície das partículas de cimento, limitando a taxa de dissolução que leva a um atraso de pega, desenvolvimento de resistência e propriedades de fluxo insatisfatórias. A alteração da superfície também pode interferir na ação de aditivos químicos, tornando os mesmos menos eficazes, em alguns casos. Assim, pode ser difícil mitigar os efeitos do tempo fixo das reações de pré-hidratação usando aceleradores, por exemplo. É apenas necessário que uma fração muito pequena (muito menor do que 1 %) de água absorvida em relação a massa de cimento leve aos efeitos negativos em um estágio posterior.

[082]O ajuste mais comum feito pelas fábricas de cimento em resposta à pré-hidratação, devido a reações da água de superfície é moer as partículas de cimento em uma maior finura, para compensar a perda de resistência que, tipicamente, ocorre. Isto tem desvantagens bem conhecidas, entretanto, tais como consumo de energia aumentado, produção diminuída e demanda de água aumentada para o cimento acabado. Em resumo, a pré-hidratação do cimento pode apresentar efeitos bastante significantes sobre as propriedades do cimento, uma vez que é usado para fabricar concreto ou argamassa, e mitigar estes efeitos depois que as reações pré-hidratação ocorreram pode ser difícil.

[083]A pré-hidratação do cimento pode ser medida por meio do aquecimento de uma amostra de cimento e medição da perda de peso dentro de uma faixa de temperatura definida. O nível de reações de pré-hidratação sobre as superfícies da partícula de cimento é medido mais precisamente usando um instrumento de análise termogravimétrica (TGA). A quantidade ou nível de reações de pré-hidratação sobre as superfícies da partícula de cimento é quantificada para os presentes propósitos como o parâmetro Wk, definido como a porcentagem de perda de massa de uma amostra de cimento, conforme é aquecida, iniciando em uma temperatura logo depois da conclusão da desidratação do gesso e acabando em uma temperatura exatamente antes do hidróxido de cálcio (portlandita) começar a se decompor. A água quimicamente ligada começa a ser liberada em temperaturas tão baixas quanto 60 °C e pode continuar até temperaturas tão altas quanto 600 °C. O parâmetro Wk mensura a água quimicamente ligada em uma região do perda de peso versus curva de temperatura onde apenas as fases de clínquer que fornecem resistência são desidratadas. Em temperaturas menores, também há a desidratação das fases de sulfato de cálcio adicionadas e liberação de água fisicamente ligada; em temperaturas mais altas, também há a desidratação do hidróxido de cálcio a partir da cal livre e descarbonatação das fases contendo carbono.

[084]Conforme usado neste relatório, o termo “idade”, conforme é usado com respeito a uma composição cimentícia, refere-se ao time decorrido, desde o momento que a água é misturada no cimento, argamassa, ou concreto, para iniciar a hidratação do cimento, por meio da qual cimento (quando usado para produzir concreto) é endurecido em uma massa ou estrutura. Por exemplo, as propriedades de resistência podem ser medidas em 1, 2, 3, 7 e/ou 28 dias (ou em outras “idades”) depois da mistura com água. Idades diferentes podem apresentar significância para produtores de cimento diferentes e, assim, um sulfato ideal pode se referir ao sulfato exigido para otimizar a resistência em uma dada idade (por exemplo, 1 dia, 28 dias, etc.).

[085]As principais reações químicas no cimento durante a hidratação são comumente identificadas em termos de cinco estágios cinéticos, como segue. Estes estágios são mais comumente observados por intermédio de colorimetria isotérmica ou semiadiabática. O Estágio 1 representa principalmente a dissolução rápida de fases intersticiais do clínquer (incluindo uma dissolução inicial de uma fração do C3A) e formação de etringita ou outros produtos de reação de aluminato. O hemi- hidrato dissolve e gesso ou singenita podem ser formados. O Estágio 2 é conhecido como o período de indução, que é caracterizado por uma desaceleração do calor liberado. O Estágio 3 corresponde ao período de aceleração quando hidratos de silicato começam a se formar, isto é, C-S-H e CH. O Estágio 4 é caracterizado pela desaceleração do calor, que se torna ainda menor no Estágio 5. Embora todos os cimentos hidratem quando misturados com água, cada estágio de hidratação pode ter uma taxa diferente, dependendo de diversos parâmetros, incluindo, mas não limitados a: química do cimento, temperatura, reatividade, razão água/cimento, presença de aditivos de cimento, etc.

[086]As Figs. 5A a 5E ilustram diferentes cenários de curva de hidratação. O comportamento de hidratação de um cimento que apresenta um teor balanceado de sulfato é mostrado na Fig. 5C. A linha cheia representa o fluxo de calor ou a taxa de calor liberada pelo sistema de cimento, com o passar do tempo. A linha pontilhada representa a segunda derivada do fluxo de calor. Neste conjunto de figuras (Figs. 5A a 5E), o fluxo de calor é normalizado e centralizado (isto é, a média do sinal é subtraída do sinal e o resultado é dividido pelo desvio padrão do sinal). Na Fig. 5C, tanto o valor exotérmico de pico correspondente à taxa de reação de dissolução de C3S máxima (que é observada pelo símbolo “X”, aparecendo no pico) quanto o “início” visível da reação de dissolução de C3A renovada (que é representada pelo símbolo “|”, aparecendo no vale entre os picos) são mostrados. Os técnicos no assunto avaliarão que as curvas de hidratação (mostradas como linhas cheias) nas Figs. 5A a 5E são somatórios ou compósitos de curvas de reação separadas, cada uma tendo picos (correspondentes, principalmente, à dissolução de silicato e aluminato e reações de precipitação no cimento, durante a hidratação). Assim, o início real ou iniciação, da reação de dissolução de C3A renovada que ocorre quando não há mais sulfato disponível no cimento hidratado, se sobrepõe à reação de C3S e vice-versa. Assim, na linha com métodos típicos na indústria (incluindo, por exemplo, ASTM C563-17), os presentes inventores focam no início visível a partir da curva de calorimetria. A análise adicional, tal como tomar a primeira e segunda derivadas do fluxo de calor, pode ajudar a identificar um início de C3A reproduzível renovado, como se pode ver em um máximo local na segunda derivada na Fig. 5C correspondente ao início da dissolução de C3A renovada (observada pelo “|”). Na Fig. 5C, o início (“|”) do aluminato (C3A) ocorre depois da taxa de calor máxima liberada devido ao C3S (“X”). Deve ser observado que separar as somas ou compostos das curvas de reação (por exemplo, a reação de silicato da reação do aluminato) da curva de hidratação é muito difícil e, frequentemente, exige que outros métodos de teste muito sofisticados sejam executados em paralelo (ver, por exemplo, “Interaction of silicate and aluminate reaction in a synthetic cement system: Implications and the process of alite hydration”, em Cement and Concret Research 93 (2017) páginas 32 a 44 por Bergold et al.)

[087]A diferença entre os tempos em que estes dois eventos descritos acima ocorrem é referida nesta presente invenção como o Delta, Δ (isto é, o tempo no início de C3A menos o tempo na liberação de taxa de calor de C3S máxima). Nestes casos onde o sistema é supersulfatado, Delta (Δ) será maior do que zero. Na Fig. 5D, o Delta é maior e o ombro ou início da dissolução de C3A renovada é menos pronunciado. Entretanto, o máximo local da segunda derivada ainda pode identificar claramente o início. Na Fig. 5E, o ombro mal é perceptível e o máximo local da segunda derivada pode ser considerado na mesma ordem de magnitude como o ruído no sistema. Embora o tempo na liberação da taxa de calor de C3S máxima seja claramente definido, neste caso, um sistema necessário para identificar um valor de Delta pode ser programado para atribuir um indicador supersulfatado extremo em vez de um Delta real desde que o início da reação de C3A renovada não seja claramente identificável (através de meios, tais como uma determinação do máximo local da segunda derivada). Se o Delta for ajustado para zero (tornando-se menor), eventualmente, um máximo local da segunda derivada se tornará claro e o sistema pode comutar para prever um valor numérico para Delta quando a segunda derivada fornecer claramente uma indicação do início de C3A renovado. Também deve ser observado como claramente a liberação da taxa de calor de C3S máxima é identificada em sistemas supersulfatados (por exemplo, as Figs. 5C a 5E).

[088]Em alguns casos, quando o cimento não tem sulfato suficiente para controlar a reação de C3A renovada, a dissolução de C3A vai completar o pico antes da reação de silicato. Neste caso, não há reação renovada depois do pico na taxa de reação de C3S levando a um início visível. Entretanto, existe um ombro visível, devido à conclusão da reação de C3A. Este ombro aparece mais cedo no tempo em relação ao pico de C3S. Isto é ilustrado nas Figs. 5B e 5A. Na Fig. 5B, novamente, a liberação de taxa de calor de C3S máxima é designada “X”, enquanto o ombro é designado “|”. Estritamente falando, o ombro neste relatório é, na verdade, a mudança visível na curvatura da curva correspondente à conclusão da reação do aluminato, isto é, o ponto em que a dissolução de C3A está substancialmente completa. Depois da conclusão da reação do aluminato, o fluxo de calor ocorre, principalmente, devido à reação de silicato. Para simplificar, esta característica (ombro ou mudança visível na curvatura) ainda é denominada de início. Como foi mostrado nas Figs. 5C e 5D, o início ainda é claramente indicado por um máximo local na segunda derivada na Fig. 5B. Em uma maneira compatível, o Delta (Δ) é determinado pela subtração do tempo da liberação da taxa de calor de C3S máxima desde o “início”. Nestes casos, o Delta será menor do que zero. Se o sistema for levemente subsulfatado, o C3A é deixado reagir em uma maneira descontrolada e começa a prejudicar a reação de C3S (ver Fig. 5A). Neste caso, o pico geral corresponde a um sinal de calor combinado a partir tanto de C3S quanto de C3A.

Assim, o pico geral não é estritamente o pico de C3S e não pode ser usado como tal. Neste caso, o pico de C3S pode ser estimado a partir de sistemas sultafados apropriados com nominalmente o mesmo clínquer. Um sistema subsulfatado é demonstrado na Fig. 5A, onde não há ombro claro ou pico acentuado na curva e a segunda derivada não mostra o máximo local principal. Similar à condição de excesso de sulfato extrema, um sistema exigido para devolver um valor de Delta pode ser programado para reconhecer estas condições e atribuir um indicador subsulfatado em vez de um valor de Delta numérico. Conforme o Delta é ajustado para zero (torna-se maior), eventualmente, um máximo local da segunda derivada se tornará claro e o sistema pode comutar para prever um valor numérico para Delta quando a segunda derivada fornecer claramente uma indicação do “início”.

[089]Os parágrafos anteriores demonstram um método para determinar os valores de Delta. Outros métodos existem, tais como os esboçados em ASTM C563- 17, ASTM C1679-17 e em “Moving towards Automation” publicado em World Cement (julho de 2017).

[090]Na Fig. 6A, a resistência à compressão de 1 dia (medida em megapascais) é medida por três cimentos diferentes (A, B e C) como uma função de exotérmica cumulativa (a saída de calor) durante um período de 24 horas (Joules/grama de cimento). Além disso, um quadrado em torno dos pontos de dados indica a resistência máxima para o cimento fornecido. Embora dentro de um determinado cimento, a saída de calor geralmente se correlacione à resistência, a resistência máxima ocorre em uma saída de calor diferente calor para cada cimento.

[091]Entretanto, conforme mostrado na Fig. 6B, quando os valores de resistência à compressão de um dia (megapascais) foram medidos para três cimentos diferentes e plotados em um gráfico como uma função de Delta (Δ), o que parece ser um padrão convincente pode ser observado. Em outras palavras, a resistência máxima de um cimento é atingida quando seu valor de Δ está na faixa de

(-) 1 hora a (+) 4 horas; mais preferivelmente, quando seu valor de Δ é (-) 0 hora a (+) 3 horas; e, mais preferivelmente, quando seu valor de Δ é 0,5 a 2,5 horas.

[092]Com base na discussão acima, uma definição mais completa e precisa do termo Delta pode ser apresentada. Usado neste relatório, o termo “Delta” (Δ) refere-se ao lapso de tempo (por exemplo, horas) entre o pico exotérmico correspondente à reação de silicato (C3S) e o início visível do pico exotérmico que corresponde à (ou aproxima a ocorrência de) reação de aluminato de tricálcio renovada (C3A) durante a hidratação do cimento para sistemas que são supersulfatados. Nos sistemas que são subsulfatados, “Delta” (Δ) refere-se ao lapso de tempo (por exemplo, horas) entre o pico exotérmico correspondente à reação de silicato (C3S) e à mudança visível na curvatura correspondente à conclusão da reação de aluminato de tricálcio (C3A).

[093]Embora a relação discutida acima entre a resistência e o teor de sulfato tenha sido explicada primeiro por Lerch em 1946 (“The influence of gypsum on the hydration and properties of Portland cement pastes”, Proceedings, Vol. 46 da American Society of Testing Materials), e seja refletida em vários padrões, incluindo ASTM C563-17, a complexidade do processo de produção de cimento limita severamente a capacidade de controlar a resistência consistentemente. Mais recentemente, foram propostos meios para utilizar o Delta como um método de controle de qualidade contínuo, onde o Delta encontrado nas curvas de calorimetria no nível de sulfato, dando a saída de calor máxima durante o período de controle desejado, por exemplo, um dia, três dias, etc., é usado como um alvo de controle. Entretanto, uma vez que leva um tempo significante, tipicamente, 8 a 24 horas para a hidratação progredir até o ponto em que o Delta pode ser calculado, isso deve resultar, no melhor dos casos, no sulfato sendo ajustado às condições de 8 a 12 horas atrás, não ao tempo presente. Além disso, este Delta ideal pode ter sido estabelecido meses atrás, em clínquer potencialmente muito diferente, de modo que a lógica que controla um Delta ideal passado esteja limitando a utilidade de tal método. Na presente invenção, o Delta é determinado continuamente e o alvo Delta ideal pode ser continuamente refinado pela inclusão de dados de teste recentes no modelo e até mesmo prognosticado em tempo real. Os presentes inventores, portanto, acreditam que o monitoramento frequente e contínuo tanto do Delta quanto do Delta ideal pode ser melhor realizado usando radiação infravermelha (IR).

[094]Conforme usado neste relatório, o termo “infravermelho” refere-se à luz ou energia de radiação que apresenta comprimento(s) de onda na faixa de 750 nanômetros (nm) a 1000 micrômetros (μm). A radição de infravermelho (IR) é comumente dividida em três regiões: os comprimentos de onda de IR próxima (0,8 a 2,5 μm), de IR média (2,5 a 25 μm) e de IR longe (25 a1000 μm). As ondas de infravermelho (IR) interagem com uma molécula, com base nas mudanças vibracionais dos átomos dentro da molécula. Uma parte da radiação é absorvida, enquanto a outra parte é a radiação refletida, que pode ser detectada usando um sensor de IR e pode ser monitorada. O espectro IR refletido é uma propriedade única de cada molécula. O espectro IR pode servir como impressão digital para identificar a presença e/ou concentração de uma molécula em um composto ou amostra de material, incluindo misturas de partículas trituradas, tal como na presente invenção. Os presentes inventores acreditam que, embora a média tenha sido usada para compostos orgânicos, o uso da IR próxima (“NIR”), apresentando maior frequência, pode fornecer uma maior resolução de informações.

[095]O uso de sensores de IR para avaliar o teor ou qualidade de cimento, clínquer e outros materiais em pó, e para alterar as condições de processamento, com base na reflexão espectral é bem conhecido. Por exemplo, no GB 2 111 193 A (1983), Ironmonger ensinou que IR pode ser usada para irradiar um leito de clínquer transportado em uma correia transportadora e, com base na reflexão de cor, pode ser usada para determinar se o material apresenta o teor de óxido de cálcio suficiente. Ao usar um circuito comparador para comparar a saída de sinal com um valor limite, Ironmonger ensinou que o estágio de saída pode ser usado essencialmente para fornecer um sinal de controle por meio do qual a ação corretiva seria tomada automaticamente se o sinal de detecção subisse acima do limite. Ver, por exemplo, GB 2 111 193 A na página 2, linhas 54 a 59. Como outro exemplo, na Publ. US No. 2003/0015663, Mikula et al. explica que certos picos de intensidade de infravermelho refletido (NIR) se correlacionam aos degraus de oxidação em minério de areia oleosa; e propuseram o monitoramento on-line como um meio para determinar o grau de oxidação, de modo que as informações possam ser usadas para ajustar as condições de processamento automaticamente (Ver, por exemplo, US 2003/015663 nos parágrafos 0002 a 0009). Na Publ. No. 2004/0021077 A1, Ambuel comenta que os analisadores de NIR foram usados por décadas para medir constituintes nos campos farmacêutico, refino, fabricação de químicos e diagnóstico médico e, portanto, os modelos podem ser usados com base nos espectros para prever componentes e conteúdos individuais. Na Patente US Nos. 7.310.581;

7.663.108; e 7.924.414; Mound confirma que a análise espectroscópica de IR pode ser usada para analisar materiais a granel e no US 7924414 é observado que os analisadores de IR podem ser usados para analisar “the mixture of clinker and gypsum transported to a mill (160), and the cement composition transported to silos for storage (175)” (Ver US 7.024.414 na coluna 11, linhas 49 a 56).

[096]Os dados baseados no próximo do infravermelho vermelho (NIR), por exemplo, foram correlacionados com sucesso às concentrações de várias espécies químicas e isto tem sido usado no estudo de sistemas de cimento. Por exemplo, na Patente U.S. No. 5.475.220, as correlações entre as fases do cimento (por exemplo, C3S, C3A) e espectros de NIR são demonstrados. Os resultados similares podem ser encontrados na Patente U.S. No. 8.887.806. Estes tipos de correlações são praticados hoje (ver, por exemplo, http://www.spectraflow-

analytics.com/products.html). Embora as espécies químicas sejam prognosticadas hoje, as correlações com características de desempenho, tais como resistência e Delta (Δ), não foram descobertas até a presente invenção. Além disso, a técnica anterior, tal como a Patente U.S. No. 7.924.414, concentra-se nos materiais brutos que entram no forno e nas alterações de processo subsequentes relativas ao forno (ver, por exemplo, Coluna 10, Linha 66 até a Coluna 11, Linha 16).

[097]Consequentemente, os presentes inventores acreditam que, por meio do uso de uma fonte de energia adequada (por exemplo, emissor infravermelho) para irradiar partículas trituradas de cimento à medida que saem do moinho e medindo a radiação de IR refletida usando um sensor IR, pode-se obter informações sobre o tipo de sulfato e o nível nas partículas trituradas. Também pode-se obter valores prognosticados para propriedades de desempenho real correspondentes às partículas de cimento/sulfato que apresentam o mesmo ou perfil similar de dados de IR. Por exemplo, os dados de IR refletidos coletados pelo sensor podem ser comparados usando um processador de computador que é programado para acessar a memória de banco de dados em que os dados de IR de materiais anteriores triturados de clínquer e sulfato de cálcio são armazenados juntamente com propriedades (conhecidas ou atribuídas) dos materiais.

[098]A invenção é ilustrada pelas seguintes formas de realização de exemplo enumeradas, incluindo vários aspectos exemplares dentro das formas de realização de exemplo enumeradas. Os seguintes parágrafos descrevem um método para fabricar cimento; e, embora o “método” seja ostensivamente o termo usado para enquadrar várias etapas do processo, deve ser entendido que as formas de realização de exemplo e várias descrições do aspecto, que se seguem, também descrevem um “sistema” em que um processador de computador eletricamente ou eletronicamente comunicativo com vários sensores pode ser configurado ou programado para realizar as etapas descritas de várias maneiras, como a seguir.

[099]Em uma primeira forma de realização de exemplo, a presente invenção fornece um método para fabricar cimento, compreendendo: (A) introduzir, em um moinho, materiais brutos compreendendo clínquer, uma fonte de sulfato escolhida a partir de gesso, reboco, anidrita de cálcio ou uma mistura dos mesmos e, opcionalmente, um ou mais materiais cimentícios suplementares; moer os materiais brutos, opcionalmente, com um ou mais aditivos de cimento e, opcionalmente, com água, para produzir uma mistura de partículas moídas compreendendo clínquer moído e sulfato de cálcio; e separar a mistura de partículas moídas dentro de um classificador pelo qual uma primeira porção das partículas ou o cimento acabado são enviados a um silo ou outro recipiente para conter o cimento acabado e pelo qual uma segunda porção das partículas é recirculada no moinho para mais moagem; (B) fornecer pelo menos um sistema de sensor escolhido a partir do sistema de sensor infravermelho, sistema de sensor de difração a laser, ou ambos, e detectar emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia por ou através da mistura de partículas moídas ou cimento acabado fornecido na etapa (A), e gerar sinais de saída correspondentes à energia detectada; (C) comparar os sinais de saída gerados na etapa (B) aos dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados compreendendo valores de sinal de saída previamente obtidos a partir de sensores que medem a emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia no espectro infravermelho, espectro de difração a laser ou nos espectros infravermelho e difração a laser (os dados armazenados sendo correlacionados a uma propriedade física ou química do cimento acabado correspondente, cimento hidratado ou produto cimentício feito com o cimento, por exemplo, (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) dados de nível de pré-

hidratação; (viii) dados de condições de redução ou queima; (ix) dados de distribuição de tamanho de partícula de cimento; ou (x) uma combinação dos mesmos); e (D) em resposta à comparação na etapa (C), ajustar (i) a quantidade, a forma ou tanto a quantidade quanto a forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho na etapa (A); (ii) configurações do classificador, para assim alterar as quantidades relativas de partículas moídas que serão enviadas ao silo e que serão recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou tanto a quantidade quanto o tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água que será introduzida no moinho; (v) a quantidade de ar fornecida por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) ajuste do resfriador de cimento, para assim alterar a temperatura do cimento acabado ou (viii) combinação de qualquer um entre os precedentes (por exemplo, de modo a modificar uma propriedade física ou química do cimento acabado).

[0100]Em um primeiro aspecto da primeira forma de realização de exemplo, a etapa (B) compreende irradiar a mistura de partículas moídas ou cimento acabado obtido a partir da etapa (A) usando uma fonte de radição infravermelha e/ou a laser. Mais preferivelmente, a radiação compreende a radiação eletromagnética que apresenta comprimentos de onda na faixa de 300 a 1.000.000 nanômetros (nm). Nas formas de realização de exemplo preferidas, os sensores são parte de um sistema integrado em que um emissor ou unidade de radiação é combinada com um sensor.

[0101]Em um segundo aspecto da primeira forma de realização de exemplo, o moinho pode ser escolhido a partir de um moinho de esferas ou moinho de rolos, tais como um moinho de rolo vertical. O termo “moinho de rolo” inclui moinhos de rolos verticais (“VRMs”), assim como moinhos de rolos horizontais (por exemplo, moinhos de rolos horizontais da marca Horomill®), assim como moinhos que trituram partículas em tamanhos mais finos por meio de rolos opostos cortados. VRMs têm rolos que são controlados pneumaticamente para girar na direção vertical sobre uma mesa giratória circular e têm um classificador que é integrado no, ou parte do mesmo alojamento que contém os rolos e a mesa giratória; e as partículas são alimentadas no centro da mesa e movem-se em direção à circunferência externa da mesa giratória e trituradas sob a trajetória dos rolos que são acionados por armaduras assistidas pneumaticamente. Em VRMs, por exemplo, pelo menos um sensor IR está, preferivelmente, localizado na saída de partículas do alojamento que envolve o rolo e os mecanismos classificadores ou, alternativamente, ao longo da trajetória ou conduíte para o silo de armazenamento.

[0102]Em um terceiro aspecto da primeira forma de realização de exemplo, o método compreende o uso de pelo menos um sistema de sensor para detectar o infravermelho (IR) (por exemplo, energia que apresenta comprimentos de onda na faixa de 700 a 1.000.000 nanômetros (nm) com base em IR refletido, transmitido ou absorvido pela mistura de partículas moídas ou cimento acabado. (Nota: comprimento de onda de 700 a 1.000.000 nm corresponde às frequências de 430 THz a 300 GHz). Pelo menos um sistema de sensor terá, preferivelmente, a capacidade de detectar os comprimentos de onda de radiação infravermelha na faixa de 700 nm a 8 µm (430 THz a 37 THz); mais preferivelmente, na faixa de 700 nm a 3 µm (430 THz a 100 THz); e, mais preferivelmente, 700 nm a 1400 nm (430 THz a 214 THz). NIR (Near Infrared Radiation) é, tipicamente, 750 a 1400 nm (400 a 214 THz). SWIR (Short Wavelength IR) é, tipicamente, considerado na faixa de 1400 a 3000 nm (214 a 100 THz). MWIR (Mid-Wavelength IR) é, tipicamente, considerado na faixa de 3 a 8 µm (100 a 37 THz). LWIR (Long-Wavelength IR) é, tipicamente, considerado na faixa de 8 a 15 µm (37 a 20 THz). FIR (Far IR) é, tipicamente, 15 a

1000 µm (20 a 0,3 THz). ISO 20473 especifica que NIR abrange a faixa de 0,78 a 3 µm, MIR (mid-infrared) abrange a faixa de 3 a 50 µm e FIR (far-infrared) abrange a faixa de 50 a 1000 µm.

[0103]Mais preferivelmente, pelo menos um sistema de sensor fornece sinais de saída correspondentes à refletância de energia por ou através da mistura de partículas moídas ou cimento acabado. Usar um sensor para medir a refletância (isto é, reflexão espalhada do leito de partículas) de energia da fonte de IR é preferível para medir a energia transmitida ou absorvida. Ainda em outras formas de realização exemplares, o sistema de sensor pode fornecer sinais de saída correspondentes às faixas de comprimento de onda discretas, regiões ou espectros especificados. Pode-se utilizar dois ou mais sensores IR, cada um dedicado a uma região dentro da faixa de IR.

[0104]Em um quarto aspecto da primeira forma de realização de exemplo, a invenção fornece um método envolvendo o uso de pelo menos um sistema de sensor que compreende uma fonte de comprimentos de onda de radiação na faixa de 300 a 700 nm emitida por um laser e obtenção de dados com base na dispersão desta radiação por e/ou através da mistura de partículas moídas irradiadas ou cimento acabado. Dois tipos de lasers são comumente usados para análise de tamanho de partícula. Primeiramente, estão os lasers vermelhos, que, tipicamente, são gerados por lasers HeNe, produzindo luz vermelha em 632,8 nm. Diodos a laser também estão disponíveis, os quais usam poços quânticos GaInP ou AlGaInP. O segundo tipo de laser são lasers azuis para detecção de comprimento de onda na faixa de 360 nm a 480 nm. Os lasers de gás hélio-cádmio produzem luz azul em 441,6 nm, enquanto os lasers de íon argônio podem produzir luz azul que apresenta comprimentos de onda na faixa de 458 nm a 488 nm. Os lasers de diodo (445 nm) estão se tornando mais populares devido ao preço. Os lasers semicondutores, tais como nitreto de gálio (GaN) podem produzir luz azul. Muitos avanços estão ocorrendo nesta área com os novos lasers de conversão ascendente dopados com túlio e praseodímio.

[0105]Em uma segunda forma de realização de exemplo, que pode ser baseada na primeira forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas pelo menos mensalmente ou em intervalos de tempo mais curtos.

[0106]Em outras palavras, em um primeiro aspecto desta segunda forma de realização de exemplo, o método mais preferível envolve as etapas (A) a (D) sendo realizadas e repetidas em pelo menos uma vez por semana, diariamente, uma vez por turno ou mesmo por hora. Mais preferivelmente, o intervalo é a cada 15 minutos e intervalos ainda menores, tais como a cada 2 a 5 minutos.

[0107]Em uma terceira forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma entre a primeira até a segunda forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas para 100.000 toneladas métricas sucessivas (MT) de clínquer de cimento sendo moído no moinho. Mais preferivelmente, as etapas podem ser repetidas em intervalos mais frequentes (por exemplo, 10.000, 1.000 ou até intervalos menores).

[0108]Em outras palavras, em um primeiro aspecto desta terceira forma de realização de exemplo, o método envolve as etapas (A) a (D) sendo realizadas e repetidas para 10.000 toneladas métricas sucessivas (MT), mais preferivelmente, a cada 1.000 MT, ainda mais preferivelmente, para 100 MT sucessivas e, mais preferivelmente, para 10 MT sucessivas de cimento produzido.

[0109]Em uma quarta forma de realização de exemplo, que pode ser com base em qualquer uma entre a primeira até a terceira forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas após uma alteração detectada no processo de produção de cimento. Por exemplo, a mudança detectada pode envolver uma mudança de combustível, uma mudança de entrada de material (por exemplo, composição de clínquer, calcário, aditivos de cimento), nível de pulverização de água ou taxa de pulverização, temperatura, temperatura do ar interna ou externa, etc.).

[0110]Em um primeiro aspecto da quarta forma de realização de exemplo, as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas após uma mudança no processo de produção que corresponde a uma mudança na taxa de alimentação de combustível do forno ou tipo de combustível. É conhecido que o tipo de combustível usado para aquecer o forno pode ter um impacto principal no equilíbrio aluminato-sulfato do clínquer. Os exemplos de tipos de combustível são carvão, coque de petróleo, óleo, gás natural, assim como combustíveis alternativos, tais como resíduos urbanos, resíduos industriais (por exemplo, óleo residual, ração animal, tapetes usados, pneus usados, etc.). Cada um destes combustíveis tem diferentes teores de enxofre. Além disso, dentro de um determinado combustível, por exemplo, para resíduos urbanos, o enxofre pode variar com o passar do tempo. Portanto, as mudanças no combustível podem causar problemas para o produtor de cimento, pois as mudanças resultantes no clínquer precisam ser contabilizadas. Detectar automaticamente a mudança no equilíbrio de sulfato-aluminato (e fazer os ajustes necessários) não só permite um produto mais compatível por meio da mudança do tipo de combustível, mas também pode permitir mais mudanças de combustível sem problemas de desempenho. Em particular, a comutação de um combustível com alto teor de enxofre para um combustível com baixo teor de enxofre pode ter um impacto especialmente perigoso no equilíbrio de sulfato-aluminato, pois pode causar a formação de C3A ortorrômbico mais reativo. Usando a presente invenção, estas situações podem ser superadas para equilibrar o sulfato corretamente para cada combustível. Isto pode ser muito benéfico para o meio ambiente como fontes de combustível altamente variáveis, tais como resíduos (por exemplo, resíduos urbanos), e pode ser usado. A presente invenção permite, assim, que sejam utilizadas mais fontes de combustível variáveis.

[0111]Além disso, o sistema de NIR pode ser usado para determinar as variações em componentes químicos de cimento pertinentes (por exemplo, sulfatos, forma de aluminato de cálcio) e isto pode ajudar a selecionar o tipo ideal e proporções de diferentes combustíveis para manter um sistema sulfato-aluminato equilibrado. Por exemplo, se uma alta variação na razão de C3A ortorrômbico para cúbico for detectada pelo sistema de NIR, os fluxos de combustível residual podem ser ajustados para manter um equilíbrio compatível entre álcali e sulfato. Além disso, se as restrições ambientais ditarem mudanças na mistura de combustível de tal forma que o equilíbrio adequado de sulfato álcali seja difícil de alcançar, e o sistema de NIR detecte tais problemas, em seguida, mudanças compensatórias na composição da alimentação do forno podem ser feitas. Como outro exemplo, se os combustíveis usados não puderem fornecer enxofre suficiente para equilibrar os níveis de álcali inerentes aos materiais brutos, o gesso pode ser adicionado à alimentação bruta para fornecer o sulfato disponível necessário. Estas possibilidades já foram entendidas, mas a capacidade de o sistema de NIR monitorar continuamente a composição é essencial para permitir a determinação do nível de variância e, portanto, a importância relativa de realizar tais etapas. Como a formação de C3A ortorrômbico também é influenciada pelas condições de redução no forno, a variação na razão de sulfato ausente-mudanças de equilíbrio de álcalis do forno e no combustível podem ser indicativos de problemas de queima, que podem então ser resolvidos.

[0112]Em um segundo aspecto da quarta forma de realização de exemplo, a invenção fornece um método em que as etapas (A) a (D) da primeira forma de realização de exemplo são realizadas e repetidas quando uma mudança de composição ou química nos materiais brutos, a farinha crua, clínquer, o cimento acabado ou combinação dos mesmos, excede um limite pré-definido. Em particular, se o teor ortorrômbico de C3A dentro do clínquer (conforme medido ou estimado, por exemplo, por XRD, XRF, etc.) exceder um limite pré-definido, as etapas (A) a (D) podem ser executadas.

[0113]Em um terceiro aspecto da quarta forma de realização de exemplo, a invenção fornece um método em que as etapas (A) a (D) da primeira forma de realização de exemplo são realizadas e repetidas quando uma mudança na finura do cimento excede um limite pré-definido, tal como um valor de desvio máximo (alvo ou faixa de finura). Esta característica de finura pode ser medida offline (por exemplo, com uma medição manual de Blaine) ou online (por exemplo, com um analisador de tamanho de partícula).

[0114]Em um quarto aspecto da quarta forma de realização de exemplo, a invenção fornece um método em que as etapas (A) a (D) da primeira forma de realização de exemplo são realizadas e repetidas quando uma mudança em um processo de forno, um processo de moagem ou ambos, ocorre. Por exemplo, se o comprimento da chama mudar dentro do forno, as etapas (A) a (D) podem ser executadas. Como outro exemplo, se a taxa de pulverização de água dentro do moinho for alterada, as etapas (A) a (D) podem ser executadas.

[0115]Em uma quinta forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma entre a primeira até a quarta forma de realização de exemplo acima, o processador é programado para ajustar o sulfato que entra no moinho em termos de tipo de sulfato de cálcio, taxa de alimentação ou tanto o tipo quanto a taxa de alimentação. Por exemplo, isto pode ser realizado ajustando a taxa de alimentação de uma fonte de sulfato de cálcio no moinho ou a razão entre as formas de sulfato. Como outro exemplo, durante a introdução de materiais de sulfato no moinho, pode-se adicionar uma combinação de gesso e anidrita no moinho; e,

uma vez que estes estão no moinho, pode-se ajustar a temperatura e umidade dentro do moinho para controlar a desidratação de gesso no reboco.

[0116]Em um primeiro aspecto da quinta forma de realização de exemplo, a fonte de sulfato de cálcio introduzida no moinho na etapa (A), seja na forma de gesso, reboco ou anidrita, pode incluir versões sintéticas (por exemplo, gesso sintético), fosfogesso, assim como formas naturais (por exemplo, anidritas naturais). Os sulfatos podem incluir sulfatos álcali ou alcalino terrosos (por exemplo, sulfato de cálcio, sulfato de sódio, sulfato de potássio).

[0117]Em um segundo aspecto da quinta forma de realização de exemplo, a razão entre diferentes formas de sulfato que entram no moinho é determinada por meio do uso de um sensor que monitora a fonte de sulfato que entra no moinho. Por exemplo, um sensor NIR pode ser programado para detectar as quantidades relativas de gesso e anidrita (já que reboco é raramente adicionado no moinho, mas surge quando o gesso é desidratado uma vez dentro do moinho) dentro da fonte de sulfato sendo introduzida no moinho. O processador pode ser programado para usar estas informações para ajustar a taxa de alimentação de sulfato total, ajustar taxas individuais de gesso e/ou ajustar os processos de moagem que podem controlar as razões entre as diferentes formas de sulfato depois de serem introduzidas no moinho (incluindo o gesso para razão de reboco).

[0118]Tanto a quantidade quanto a forma de sulfato podem afetar as características de um cimento, tais como sua resistência e Delta. Assim, em um terceiro aspecto da quinta forma de realização de exemplo, o método exemplar compreende ainda o armazenamento de dados em relação às quantidades totais e relativas das diferentes formas de sulfato que entram no moinho e, isto pode ser realizado durante as etapas (A) a (C), e os dados podem ser armazenados na memória acessível ao processador (por exemplo, para o uso como valores de referência posteriores). Ao combinar as informações de sulfato, assim como as predições de desempenho geradas a partir da etapa (C), as relações entre os ajustes de sulfato e as características de desempenho podem ser desenvolvidas e usadas para fabricar ajustes mais eficientes no processo de produção de cimento.

[0119]Em uma sexta forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a quinta forma de realização de exemplo acima, o processador pode ser programado para ajustar materiais cimentícios suplementares (SCM) que entram no moinho (por exemplo, sendo introduzidos no moinho na etapa (A)) em termos de tipo ou taxa de alimentação ou tanto o tipo quanto a taxa de alimentação. Isto pode ser feito, por exemplo, ajustando a taxa de alimentação de uma fonte SCM no moinho, a razão de diferentes tipos de SCM introduzidos no moinho ou a respectiva taxa de alimentação de diferentes fontes SCM no moinho. Por exemplo, se uma predição com base nos sensores de NIR, LD, T e/ou M/RH indicar que a resistência (por exemplo, 1, 28 dias) do cimento acabado é 10 % maior do que um alvo de resistência pré-definido, a quantidade de cinzas volantes pode ser ajustada até que a resistência prognosticada do cimento acabado (incluindo a proporção ajustada de cinzas volantes) seja reduzida ao alvo. Um método similar pode ser adotado se a resistência prognosticada for menor do que o alvo.

[0120]Em um primeiro aspecto da sexta forma de realização de exemplo, a fonte de materiais cimentícios suplementares (SCMs) introduzida no moinho na etapa (A) é escolhida a partir de calcário, cinzas volantes, escória de alto forno granulado, argila, argila calcinada, pozolana natural ou uma mistura dos mesmos.

[0121]Em um segundo aspecto da sexta forma de realização de exemplo, a composição química de SCMs que entram no moinho pode ser monitorada usando um ou mais sensores para medir SCM que entra no moinho. Por exemplo, um sensor NIR pode ser programado para detectar a fonte adicional de aluminatos dentro de SCMs que devem ser contabilizados a fim de ajustar com precisão o equilíbrio de sulfato-aluminato, que pode afetar a resistência do cimento. SCMs também podem ter um impacto mais negativo no desenvolvimento inicial de resistência devido ao maior teor amorfo e, portanto, merecem monitoramento e consideração nas etapas de comparação e ajuste.

[0122]Em um terceiro aspecto da sexta forma de realização de exemplo, o método exemplar compreende ainda o armazenamento de informações em relação à composição de SCM em um banco de dados acessível ao processador durante o desempenho de etapas (A) a (C), e os dados podem ser armazenados na memória acessível ao processador (por exemplo, para o uso como valores de referência posteriores). Ao combinar a característica de composição (por exemplo, teor de C3A, teor amorfo), informações, assim como as predições de desempenho geradas a partir da etapa (C) da primeira forma de realização de exemplo, e relações entre os ajustes de SCM e características de desempenho podem ser desenvolvidas e usadas para fabricar ajustes mais eficazes no processo de produção de cimento.

[0123]Em uma sétima forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a sexta forma de realização de exemplo acima, o processador é programado para ajustar a introdução de aditivos químicos no moinho em termos de tipo, formulação, quantidades, taxa de dosagem ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, a taxa de dosagem de um determinado produto químico ou grupo de produtos químicos pode ser ajustada. As quantidades relativas de produtos químicos usadas em uma formulação podem ser ajustadas. Como um exemplo adicional, o processador pode ser programado para ajustar a taxa pela qual aditivos químicos específicos são introduzidos no moinho.

[0124]O aditivo de cimento pode ser um aditivo de aumento de moagem convencional, um aditivo de aumento de resistência ou outro agente, ou combinação dos mesmos, que modifica uma ou mais propriedades do cimento durante a moagem, do cimento durante a hidratação, ou do material de cimento depois de endurecido em concreto, argamassa, alvenaria ou uma estrutura. A quantidade de aditivo de cimento pode ser ajustada com base em uma predição de resistência ou outros parâmetros de desempenhos, tais como Delta, calor total liberado durante um período de tempo especificado (por exemplo, 24 horas), tempo fixo, queda, estabilidade dimensional, nível de pré-hidratação, etc. Por exemplo, se uma predição com base nos sensores de NIR, LD, T e/ou M/RH indicar que a resistência do cimento acabado é 10 % menor do que uma resistência alvo pré-definida para uma determinada idade (por exemplo, 1 dia ou 28 dias), a quantidade de um aditivo de cimento de aumento de resistência pode ser ajustada até que a resistência prognosticada do cimento acabado (incluindo o ajuste da proporção de aditivo de cimento) seja aumentada para o alvo. Se a resistência prognosticada for maior do que o alvo, a configuração do classificador pode ser ajustada para diminuir a área de superfície específica de Blaine de modo a reduzir o consumo de energia do moinho, fornecendo assim, uma economia de energia e custos. O ajuste da dosagem do aditivo químico também pode causar uma mudança na temperatura devido à mudança na eficácia da moagem. Usando uma combinação de ajustes tanto para a alimentação de sulfato quanto para as condições do moinho, uma ampla variedade de quantidades absolutas de gesso/reboco/anidrita pode ser obtida.

[0125]Em um primeiro aspecto desta sétima forma de realização de exemplo, o aditivo de cimento pode ser uma alcanolamina convencional ou ácido acético (incluindo qualquer sal ou derivado dos mesmos). Por exemplo, isto pode incluir trietanolamina (“TEA”), ácido acético, triisopropanolamina (“TIPA”), dietanolisopropanolamina (“DEIPA”), etanoldipropanol-amina (“EDIPA”), tetrahidroxietiletileno diamina (“THEED”), metil-dietanolamina (“MDEA”), etanol diglicina (“EDG”), um glicol, um glicerol e misturas dos mesmos. Outros aditivos convencionais podem ser utilizados como desejado pelos técnicos no assunto.

[0126]Em um segundo aspecto desta sétima forma de realização de exemplo, o aditivo de cimento pode ser escolhido a partir do grupo de conjuntos de aceleradores e intensificadores de resistência compostos de cloreto, brometo, tiocianato, iodeto, perclorato, formiato, tiossulfato, nitrato e nitrito alcalino ou sais alcalinos terrosos (tais como sulfato de sódio) e misturas dos mesmos.

[0127]Em um terceiro aspecto desta sétima forma de realização de exemplo, o aditivo de cimento pode ser escolhido a partir do grupo de conjuntos de retardadores compreendido por sal de gliconato, ácido glicônico, melaço, sacarose ou xarope de milho ou misturas dos mesmos.

[0128]Em um quarto aspecto desta sétima forma de realização de exemplo, o aditivo de cimento pode ser escolhido a partir de antiespumantes compreendendo de (i) álcool graxo etoxilado, propoxilado ou alquilfenol, (ii) polialquileno poliamina polialcoxilada ou (iii) uma mistura dos mesmos.

[0129]Em um quinto aspecto desta sétima forma de realização de exemplo, o aditivo de cimento pode ser uma combinação dos aditivos de cimento acima que fornecem a melhoria de desempenho para o cimento moído. Por exemplo, produtos químicos de ácido orgânico, tais como ácido tartárico ou ácido podem ser adicionados para controlar o lado de C3A do equilíbrio de sulfato para complementar um ajuste de sulfato, se necessário (por exemplo, em situações onde não é mais possível adicionar sulfato por causa de limitações comunicadas por ASTM C1038/C1038M-14b).

[0130]Em um sexto aspecto desta sétima forma de realização de exemplo pelo menos uma característica composicional ou categórica do aditivo químico é armazenada em um banco de dados acessível ao processador durante o desempenho das etapas (A) a (C), e os dados podem ser armazenados na memória acessível ao processador (por exemplo, para o uso como valores de referência posteriores). As características composicionais podem incluir, por exemplo, as quantidades relativas de certos de certos produtos químicos dentro do aditivo químico (por exemplo, amina, antiespumante, etc.). Uma característica categórica pode ser simplesmente o rótulo de identificação de um determinado aditivo. Ao combinar estas informações, assim como as predições de desempenho geradas a partir da etapa (C), as relações entre os ajustes e as características de desempenho podem ser desenvolvidas e usadas para fabricar ajustes mais eficientes no processo de produção de cimento. Em outras palavras, a formulação do aditivo pode ser ajustada em tempo real com base na eficácia da formulação do aditivo no ajuste de uma ou mais características de desempenho.

[0131]Em uma oitava forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a sétima forma de realização de exemplo acima, o processador é programado para ajustar um processo de forno, um processo de moagem ou ambos.

[0132]Em um primeiro aspecto desta oitava forma de realização de exemplo, o processador é programado para ajustar a operação do classificador que é usada para remover partículas suficientemente finas para enviá-las para o silo de armazenamento e para recircular partículas mais grossas de volta para o moinho. Por exemplo, o classificador pode ser ajustado para selecionar partículas mais finas ou mais grossas. O classificador pode ser ajustado de várias maneiras para alterar a distribuição do tamanho de partícula e/ou área de superfície específica do cimento acabado, incluindo a velocidade do ar dentro do classificador, a velocidade de rotação das placas de distribuição, configurações de palhetas, taxas de carregamento e outros fatores. Muitos aspectos de desempenho do cimento são afetados pela distribuição de tamanho de partícula e/ou área de superfície específica, incluindo resistência, tempo fixo, operacionalidade, etc. Ao realizar ajustes no classificador, estas características de desempenho podem ser ajustadas. O classificador também pode ser ajustado em resposta a outras alterações no processo de moagem, tal como para a introdução de um auxiliar de moagem. Pelo fato de que os auxiliares de moagem podem aumentar a eficácia do processo de moagem e classificação, o classificador pode ser ajustado para considerar as eficiências transmitidas pelos auxiliares de moagem para realizar o potencial de economia de energia e custos.

[0133]Em um segundo aspecto desta oitava forma de realização de exemplo, o processador pode ser programado para ajustar a operação da taxa de pulverização de água dentro do moinho. Uma maneira de ajustar a fonte de sulfato é controlar a temperatura e umidade dentro do moinho e, assim, a desidratação do gesso em reboco (e, além disso, em anidrita em alguns casos), isto é, a razão entre as formas de sulfato (gesso/reboco/anidrita). A temperatura e umidade podem ser ajustadas através do controle dos sistemas de água e temperatura do moinho. Usando modelos preditivos ou retorno em tempo real de sensores (por exemplo, sensores de temperatura, umidade ou umidade relativa), o processador pode ser programado para ajustar a taxa de pulverização de água para ajustar a temperatura e umidade e, portanto, a taxa ou quantidade de desidratação de gesso para o reboco. Minimizar a pulverização de água ajuda a evitar ou minimizar a pré- hidratação do cimento.

[0134]Em um terceiro aspecto desta oitava forma de realização de exemplo, o processador pode ser programado para ajustar a quantidade de ar fornecida para ventilar o moinho, ajustando a potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado ao moinho. Além da pulverização de água, o ventilador que puxa o ar pelo moinho também pode controlar a temperatura (e, portanto, as formas de sulfato). Novamente, um modelo preditivo ou retorno em tempo real de sensores pode ser usado para determinar desvios de alvos pré-definidos e, portanto, quais ajustes precisam ser feitos para incorrer em uma mudança nas formas de gesso/reboco/anidrita.

[0135]Em um quarto aspecto desta oitava forma de realização de exemplo pelo menos um parâmetro de processo do forno ou moinho é armazenado em um banco de dados acessível ao processador durante o desempenho das etapas (A) a (C), e os dados podem ser armazenados na memória acessível ao processador (por exemplo, para o uso como valores de referência posteriores). Os parâmetros de processo podem compreender, por exemplo, a taxa de pulverização de água, a velocidade do ar, um tamanho de chama, uma taxa de combustível, uma velocidade de caçamba de elevador, etc. Ao combinar estas informações, assim como as predições de desempenho geradas a partir da etapa (C), as relações entre os ajustes do processo e as características de desempenho podem ser desenvolvidas e usadas para fazer ajustes mais eficientes no processo de produção de cimento.

[0136]O processador para propósitos da etapa (D) pode ser programado para realizar ajustes para obter uma variedade de mudanças no sistema de produção de cimento para melhorar a qualidade do cimento. Por exemplo, a quantidade de sulfato, a mistura de SCM e qualquer aditivo(s) de cimento podem ser otimizados, em termos de quantidades e em tempo real, para produzir um alvo ou resistência máxima em 1 dia (ou outras “idades”, tais como 28 dias). Como outro exemplo, a quantidade de pulverização de água, fluxo de ar e temperatura, também podem ser otimizados para maximizar a resistência. Qualquer um destes fatores ou combinação destes fatores podem ser, alternativamente, otimizados para um tempo fixo alvo ou para compatibilidade com uma mistura de concreto particular. Outra possibilidade é otimizar o equilíbrio de sulfato-aluminato para um determinado clima (por exemplo, climas quentes requerem mais sulfato). Além da otimização, características, tais como resistência, podem ser otimizadas para consistência. Ou seja, por exemplo, o sulfato pode ser otimizado para o determinado clínquer, mas a resistência pode ser reduzida (ou aumentada) para corresponder a uma resistência alvo, por exemplo, ajustando a finura do cimento (que depende de um loop de controle envolvendo uma predição de tamanho de partícula de, por exemplo, um sistema de sensor de difração a laser ou sistema de sensor NIR) e/ou ajustando o tipo ou quantidade de aditivo de cimento.

[0137]A escolha de quais ajustes fazer pode ser priorizada com base em vários fatores. Algumas fábricas de cimento podem ser capazes de ajustar apenas alguns dos processos descritos em (i) a (vii) da etapa (C) da primeira forma de realização de exemplo acima. Por exemplo, cimentos misturados (clínquer com SCMs) não são comuns nos EUA e requerem sistemas de alimentação adicionais. Entretanto, na Europa, cimentos misturados são típicos. Os ajustes também podem ser priorizados com base em seu efeito relativo sobre o desempenho. Por exemplo, como a finura tem um impacto principal na resistência do cimento (especialmente em idades iniciais), pode ser um dos primeiros processos a se ajustar (tal como ajustar as configurações do separador e/ou ajustar a dosagem do auxiliar de moagem). Entretanto, se a priorização for fundamentada no custo de fabricação, pode ser mais preferível moer partículas mais grossas e, em vez disso, adicionar ou ajustar aditivos de cimento que aumentar a resistência, diminuir a quantidade de SCMs ou ajustar o equilíbrio de sulfato. Em outro cenário, as emissões de CO2 podem ser uma prioridade e, neste caso, a quantidade de SCMs pode ser aumentada, o que pode exigir ajustes na finura, teor de aditivo de cimento ou equilíbrio de sulfato. A priorização também depende do sistema de sensores utilizados. Usar um sistema de sensor NIR com um sistema de sensor de difração a laser pode permitir que a fábrica de cimento meça e gerencie o equilíbrio de sulfato e, ao mesmo tempo, mantenha a resistência em um valor constante medindo e gerenciando a finura, bem como adicionando aditivos de cimento. A escolha dos ajustes também pode depender do equilíbrio de vários fatores de desempenho diferentes. Por exemplo, um nível de sulfato particular pode ser ideal para obter uma determinada resistência alvo, mas não tão favorável para obter um comportamento de ajuste aceitável ou queda, retenção de queda, bem como resposta à mistura. A presente invenção,

portanto, torna agora possível ter flexibilidade para gerenciar todos estes diferentes cenários.

[0138]Em uma nona forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a oitava forma de realização de exemplo acima, o método compreende adicionalmente coletar dados a partir de pelo menos um sensor não IR, não laser disposto ou localizado dentro ou na entrada ou saída de: (i) o moinho, (ii) uma entrada de fluxo de ar, saída ou canal conectado ao moinho ou (iii) um forno que produz material de clínquer de cimento introduzido no moinho. Os dados (por exemplo, sinal de saída, valor associado) a partir de pelo menos um sensor são preferivelmente armazenados e associados aos dados e/ou associados ao valor previamente armazenado na memória acessível ao processador, por exemplo, para servir como valores de referência posteriores úteis para a etapa (C). A saída de sinal de um sensor ou, um valor que está associado à saída de sinal ou ambos, pode ser armazenada na memória como um histórico do evento do processo e pode ser usada na etapa (C).

[0139]Em um primeiro aspecto da nona forma de realização de exemplo, os dados coletados a partir de temperatura, umidade, sensores de umidade relativa ou combinação dos mesmos, são armazenados com os dados armazenados na memória acessível ao processador, onde podem ser usados posteriormente, por exemplo, tal como para referência no processo de comparação descrito na etapa (C). Os dados de temperatura e umidade (que podem ser usados para calcular a umidade relativa), portanto, produzem dados adicionais ou valores associados que podem ser armazenados e usados posteriormente como valores de referência na etapa (C)) podem ajudar a determinar os estados de desidratação de gesso (para reboco) dentro do moinho. Também, pelo fato de que os sinais IR (isto é, NIR) são sensíveis à temperatura e umidade, a utilização de sensores de temperatura e umidade independentes pode ajudar a corrigir ou a eliminar os efeitos de umidade que poderia, de outro modo, afetar de forma adversa ou complicar predições analíticas de propriedades do cimento (por exemplo, Delta, resistência) com base nos sinais IR.

[0140]Em um segundo aspecto da nona forma de realização de exemplo, o método da invenção compreende ainda um sensor de difração de raio X (XRD), sensor de fluorescência de raio X (XRF), sensor termogravimétrico (TGA), analisador de distribuição de tamanho de partícula (PSD), análise de ativação imediata de nêutrons gama (PGNAA), e compreende ainda a obtenção de dados a partir de pelo menos um dos sensores mencionados anteriormente e o armazenamento dos dados na memória acessível ao processador para o uso na referência posterior, tal como os dados previamente armazenados descritos na etapa (C). XRD, XRF, TGA, PSD ou analisadores de correia cruzada, tal como um sensor PGNAA de ThermoFisher® Scientific (de Waltham, MA) podem ser usados para fornecer a análise química em uma base contínua, o que pode ajudar a confirmar, melhorar ou atualizar calibrações para predições de IR (por exemplo, Delta, resistência). Tais sensores também podem ser usados para acionar qualquer uma das etapas (A) a (D). Por exemplo, se a composição da farinha crua muda como detectado por um sensor PGNAA, as etapas (A) a (D) da primeira forma de realização de exemplo são executadas.

[0141]Em um terceiro aspecto da nona forma de realização de exemplo, métodos exemplares da invenção compreendendo adicionalmente o uso de um sensor ultrassônico ou outro sensor tipo telêmetro para gerar dados que podem ser armazenados na memória acessível ao processador (por exemplo, etapa (C)). Estas informações podem ser usadas, por exemplo, para determinar a distância de um sensor IR para as partículas medidas, à medida que são transportadas em uma correia transportadora ou dentro de uma calha ou outro canal aberto. Usando estas informações de distância, o sinal recebido de NIR pode ser corrigido em tempo real para quaisquer mudanças na distância da sonda para as partículas medidas. Como outro exemplo, um sensor de concentração de partículas pode ser localizado em um escorregador de ar em que as partículas são medidas pelo sensor NIR, e este sensor de concentração de partículas pode ser usado para corrigir em tempo real para quaisquer mudanças na concentração da partícula medido dentro do deslizamento de ar.

[0142]Além disso, o processador na etapa (C) da primeira forma de realização de exemplo pode ser programado para considerar entradas ou sinais adicionais em relação ao sistema de fabricação de cimento e estes podem ser usados para fabricar a comparação. Por exemplo, informações sobre a alimentação bruta (proporções de material bruto, composição química), processos de forno (por exemplo, temperatura, tamanho de chama, níveis de oxigênio, volume de saída), fonte de combustível e composição química, tamanho do clínquer e composição química, processos de moagem (temperatura, pulverização de água, ventilação, razão de enchimento de vazios do moinho, tamanho das esferas de aço usadas, carregamento da esfera (que pode ser associado aos níveis do sensor acústico)). Além disso, entradas categóricas, tais como o nome de um tipo de SCM ou tipo de aditivo podem ser usadas para ajudar a indicar quais tabelas de dados usar ao prognosticar o desempenho. Por exemplo, as predições de resistência ao usar um TEA contendo aditivo de cimento podem ser diferentes do que quando se utiliza um DEIPA contendo aditivo de cimento. O nome da formulação pode identificar qual relação preditiva usar.

[0143]Em uma décima forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer um da primeira a nona forma de realização de exemplo acima, o método compreende ainda fornecer um sensor IR ou laser dentro de uma caçamba de elevador, correia transportadora, escorregador de ar ou dispositivo de transporte pneumático dentro ou conectado ao moinho. Os sensores para medir a radiação refletida e/ou absorvida podem ser usados em partículas de cimento em movimento ou amostras de partículas de cimento que são removidas do fluxo de produção temporária ou permanentemente para o teste de radição IR. A remoção de uma amostra pode ser feita “manualmente” (quando desejado) ou “automaticamente” (em intervalos programados). Consequentemente, os sensores usados na etapa (B) para o monitoramento da radição IR refletida, absorvida e/ou transmitida podem ser localizados dentro de um amostrador operado manualmente ou amostrador automático.

[0144]Em um primeiro aspecto da décima forma de realização de exemplo, o método compreende ainda o uso de um amostrador automático, preferivelmente tal que se uma quantidade suficiente de amostra pode ser removida do fluxo de produto para teste de IR, testes adicionais podem ser realizados para medir a resistência, a saída de calor, tempo fixo, operacionalidade, retração ou expansão, teor de ar, pré- hidratação ou redução de clínquer, ou queimar as condições associadas ao cimento.

[0145]Em um segundo aspecto da décima forma de realização de exemplo, uma combinação de sensores em várias localizações pode ser utilizada. Uma configuração preferida envolve a localização de um sensor infravermelho próximo (NIR), um sensor de difração a laser (LD), um sensor de temperatura (T) e um sensor de umidade ou umidade relativa (M/RH) ao longo ou dentro de um conduíte, correia transportadora, canal ou tubo através ou ao longo do qual o cimento acabado é transportado do moinho para um silo ou outro recipiente de armazenamento. Outra configuração preferida é ter os sensores NIR, LD, T e M/RH localizados ao longo ou dentro de um conduíte, correia transportadora, canal, escorregador de ar ou tubo através do qual as partículas recirculadas são redirecionadas de volta para o moinho. Ainda outra configuração preferida é ter T e M/RH dentro do moinho de moagem e NIR e LD ao longo ou dentro de um conduíte, correia transportadora, canal, escorregador de ar ou tubo através ou ao longo do qual o cimento acabado é transportado do moinho para um silo ou outro recipiente de armazenamento.

[0146]Em um terceiro aspecto da décima forma de realização de exemplo, os sensores de temperatura podem ser montados depois do moinho para monitorar o cimento acabado sendo enviado para o silo de cimento (ou outro armazenamento para o cimento acabado), incluindo um sensor de temperatura adicional no silo em si. Além disso, os sensores de umidade ou umidade relativa também podem ser montados depois do moinho para monitorar o cimento sendo enviado para o silo de cimento.

[0147]Em um quarto aspecto da décima forma de realização de exemplo, múltiplos sensores (NIR, LD, T ou M/RH) ao longo de uma trajetória (tal como a trajetória ou conduíte do moinho para o silo de armazenamento; ou mesmo antes, dentro e depois do resfriamento do cimento) ou em diferentes níveis verticais dentro do silo de armazenamento, podem ser usados para permitir que o operador ou sistema de monitoramento controlado por processador preveja ou meça a quantidade de conversão de gesso em reboco devido à desidratação. Estas informações podem ser usadas para ajustar a fonte de sulfato de cálcio, tal que depois do transporte até o silo de cimento, o produto final tenha a quantidade e as formas desejadas de sulfato de cálcio. Um sensor de temperatura (opcionalmente em combinação com um sensor de umidade ou sensor de umidade relativa), por exemplo, também pode ser usado para prever a quantidade de desidratação de gesso para reboco. Em outras palavras, os ajustes da forma e do teor de sulfato também podem ser auxiliados por um sistema de alimentação adicional onde a temperatura do cimento acabado à medida que é transportado para o silo é monitorada até que a temperatura do cimento tenha resfriado a uma temperatura final (isto é, através de sensores de temperatura instalados no silo ou nas proximidades do refrigerador de cimento). Estas informações podem ser úteis, uma vez que o cimento que sai do moinho ainda pode estar a temperaturas elevadas (por exemplo, acima de 100 °C), e o gesso ainda pode desidratar e virar reboco. Medindo a temperatura de cimento e gesso/reboco na saída do moinho ou classificador, e conhecendo a temperatura no silo, a quantidade de desidratação pode ser prognosticada. Estas informações podem então ser retransmitidas para o processador que controla os níveis de sulfato, de modo que os ajustes possam ser feitos para considerar a desidratação no cimento depois que ele sai do moinho. Alternativamente, as configurações do resfriador de cimento podem ser ajustadas para evitar a desidratação adicional com base nas medições de temperatura.

[0148]Em um quinto aspecto da décima forma de realização de exemplo, a invenção fornece um método em que pelo menos dois sistemas de radiação/sensores de energia são utilizados, um dos quais é fundamentado no uso de um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor de radiação infravermelha e sensor de radiação infravermelha, o segundo dos quais é fundamentado no uso de um sistema de sensor de difração a laser tendo um emissor de laser e sensor de radiação para detectar a energia do laser que passa através do cimento acabado irradiado. Quando dois sistemas de radiação/sensores de energia são utilizados, duas medições independentes podem ser feitas. Estas medições independentes podem ser usadas para realizar uma variedade de tarefas diferentes, por exemplo, uma medição pode ser usada para determinar ou melhorar a precisão da outra medição. Ambas as medições também podem ser usadas em combinação para ajudar a treinar algoritmos (por exemplo, regressões ou conjuntos de aprendizado de máquina) para prever diferentes valores de desempenho (por exemplo, resistência, resultados exotérmicos, tais como Delta). Sempre que possível, as duas medições independentes podem ajudar a controlar diferentes parâmetros, tais como tamanho de partícula (por exemplo, com a medição de difração a laser) e equilíbrio de sulfato (por exemplo, com a medição de NIR medida pelo valor de Delta).

[0149]Em um sexto aspecto da décima forma de realização de exemplo, a invenção compreende ainda utilizar um sensor NIR para determinar a composição química do clínquer que entra no moinho. Este sinal pode ser comparado aos sinais do cimento moído, que necessariamente representa a composição do clínquer a granel, para refinar melhor as relações preditivas. É entendido que os sinais obtidos a partir do clínquer podem ser diferentes comparados aos sinais do cimento triturado, uma vez que a refletância NIR de um clínquer representará principalmente a superfície. Também é entendido que as proporções relativas dos componentes químicos da superfície de clínquer podem ser diferentes do volume do clínquer.

[0150]Em uma décima primeira forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que, na etapa (C), os dados armazenados obtidos a partir de cimento acabado ou hidratado, são escolhidos a partir de (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) dados de pré-hidratação; (viii) dados de condições de redução ou queima; (ix) dados de finura de cimento; ou (x) ou uma mistura dos mesmos.

[0151]Em um primeiro aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados em dados de resistência e são obtidos por fundição de uma composição compreendendo o cimento acabado irradiado e água, com agregados opcionais (areia ou cascalho ou ambos), e permitindo que a composição endureça depois de um período de tempo especificado (por exemplo, 6 horas, 1 dia, 2 dias, 3 dias, 7 dias, 28 dias, 56 dias, etc.). Depois de decorrido o tempo prescrito, o material (frequentemente fundido como um prisma (incluindo um cubo) ou cilindro) é submetido à carga de compressão. A resistência à compressão (que pode ser testada, por exemplo, de acordo com ASTM C109/C109M-16a ou EN-196-1:2016,) é calculada após a falha do corpo de prova.

Estes testes são usualmente realizados sob condições ambientais especificadas (por exemplo, especificações de temperatura, umidade), mas podem ser realizados em diferentes condições com base em onde o cimento será usado pelos clientes do fabricante de cimento (por exemplo, se o concreto produzido com o cimento fornecido for principalmente fundido em climas quentes, as amostras podem ser fundidas em temperaturas elevadas em relação ao que é especificado, por exemplo, ASTM C109/C109M-16a).

[0152]No segundo aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados em testes calorimétricos, em que o calor liberado de uma pasta de cimento (cimento e água), argamassa (pasta de cimento com areia) ou concreto (argamassa com cascalho) é registrado ao longo do tempo. Diferentes tipos de testes calorimétricos existem, tais como semi- adiabático e isotérmico (sistemas semi-adiabáticos permitem que o calor saia do sistema, enquanto o isotérmico se refere a um sistema onde o calor é medido a uma temperatura constante). Existem muitos diferentes para observar o calor liberado durante a hidratação de materiais cimentícios. Por exemplo, o calor total liberado durante um período de tempo (por exemplo, 24 horas) pode ser quantificado e foi correlacionado à resistência para cimentos similares. O calor liberado devido às diferentes reações também pode ser quantificado tanto na intensidade quanto no tempo em que as reações começam, estão em sua taxa mais alta ou terminam.

[0153]Em um terceiro aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados em dados de iniciação de ajuste, que, tipicamente, envolvem o conjunto inicial e os tempos finais fixos para uma amostra de cimento hidratado. Os tempos fixos podem ser determinados por testes de penetração (ou testes de proctor), onde a penetração no material é registrada ao longo do tempo, e o conjunto inicial e final são determinados quando a penetração atende a certos valores prescritos. Valores, tais como o conjunto inicial,

também podem ser determinados por outros tipos de testes, por exemplo, usando reflexão de onda de cisalhamento. Pelo fato de que os líquidos não refletem as ondas de cisalhamento, como o material endurece (conjuntos), a reflexão de onda de cisalhamento aumenta. O tempo fixo também foi estimado indiretamente a partir de dados de teste calorimétrico.

[0154]Em um quarto aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados nos dados de queda. Os dados de queda são uma maneira simplificada de se referir ao comportamento reológico. Os dados reológicos podem ser baseados ou incluir dados que refletem a tensão de escoamento, viscosidade, tixotropia (como medido, por exemplo, por um reômetro, ver, por exemplo, reômetro ICAR), ou medições mais práticas, tais como queda (que pode ser medida usando a queda na altura quando o concreto é desmoldado de um cone truncado) ou fluxo de queda (que é usualmente medido em termos de espalhamento horizontal do concreto em uma superfície de aço). No ambiente da fábrica de cimento, a operacionalidade pode ser medida em pastas de cimento, por exemplo, pelo teste de consistência normal (ver, por exemplo, ASTM C187-16), ou pelo uso de tabelas de fluxo com argamassas (ver, por exemplo, ASTM C230/C230M-14). Consequentemente, por exemplo, os dados de IR refletidos podem ser correlacionados à queda, fluxo de queda ou outras medições de reologia.

[0155]Em um quinto aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados em dados de estabilidade dimensional, que envolvem mudanças no volume ao longo do tempo, tais como retração e expansão. Existem muitas mudanças padrão incluindo ASTM C157/C157M-17 e ASTM C596-09(2017), por exemplo. Consequentemente, por exemplo, os dados de IR refletidos podem ser correlacionados às tais medições padrão.

[0156]Em um sexto aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, uma resposta de dosagem de aditivo de cimento para um ou mais dos dados armazenados é determinada. A resposta de dosagem é calculada como a quantidade de aditivo de cimento necessária para obter um determinado nível de desempenho de um parâmetro, tal como resistência em um determinado momento (por exemplo, 24 horas) e, alternativamente, tempo fixo, retração, distribuição de tamanho de partícula e/ou área de superfície específica ou outra resposta de cimento para o aditivo de cimento pode ser usada. Além disso, aditivos de cimento, tais como auxiliares de moagem, também podem afetas outras propriedades, tais como o rendimento do moinho. Estes dados, usualmente representados como uma resposta a diferentes dosagens, podem ser criados testando um determinado parâmetro de desempenho para uma faixa de dosagens. As respostas de dosagem podem então ser usadas para selecionar uma dosagem ou aditivo de cimento a ser usado durante a produção do cimento. Alternativamente, se uma dosagem inferior ao ideal ou tipo de aditivo de cimento estiver sendo usado, em vez de comutar a dose ou aditivo de cimento, os parâmetros de produção (por exemplo, forma ou quantidade de sulfato) podem ser ajustados para melhorar a resposta de dosagem. Além disso, se a forma de sulfato for menor do que o ideal, mas não pode ser facilmente alterada, a formulação de aditivo de cimento pode ser alterada com base no conhecimento de interação dos aditivos de cimento com essa forma de sulfato. Os aditivos de cimento podem, por exemplo, incluir melhoradores de qualidade (que podem melhorar a resistência ou outras propriedades), auxiliares de moagem, que podem melhorar a eficácia de moagem ou ambos.

[0157]Em um sétimo aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, uma resposta de dosagem de mistura química concreta para um ou mais dos dados armazenados é determinada. A resposta de dosagem é calculada como a quantidade de mistura necessária para obter um determinado desempenho, tal como resistência, tempo fixo, redução de retração ou outra resposta de desempenho. As misturas de concreto típicas incluem “misturas redutoras de água” (por exemplo, lignossulfonatos, naftaleno sulfonatos, polímeros dispersantes de policarboxilato), retardadores e outras misturas químicas que podem afetar o equilíbrio de sulfato (e, consequentemente, flash e conjunto falso) em muitas maneiras diferentes. Para um cimento que está próximo de ser sub-sulfatado (e, consequentemente, tem o risco de conjunto flash ou, em outros casos, conjunto estendido), o uso de misturas de concreto pode empurrar o sistema de cimento ainda mais para ser sub-sulfatado. Assim, a fábrica de cimento pode optar por otimizar para um Delta maior (isto é, uma maior quantidade de sulfato) de modo a evitar tais problemas (isto é, o Delta é otimizado para a presença da mistura de concreto). Assim, o Delta alvo prático pode ser maior do que o Delta na resistência ideal, de modo a acomodar demandas de condições de campo conhecidas.

[0158]Em um oitavo aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados no teor ou volume de ar capturado ou arrastado dentro de uma mistura de cimento, também conhecida como o teor de ar. Existem muitas medições padrão, incluindo ASTM C185-15a para argamassa ou ASTM C173/173M-16 para concreto. Os aditivos de cimento podem ter um efeito no ar gerado como medido usando estes métodos de teste. A geração de ar indesejável pode levar à resistências mais baixas para misturas de concreto ou argamassa criadas a partir do o cimento. Consequentemente, por exemplo, os dados de IR refletidos podem ser correlacionados com tais medições padrão.

[0159]Em um nono aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados no nível de pré-hidratação das partículas de cimento (o que indica a quantidade de água quimicamente absorvida na superfície das partículas de cimento). O nível de pré-hidratação das partículas de cimento pode ser quantificado usando Análise Termogravimétrica (TGA) e, mais especificamente, usando uma metodologia para calcular Wk como descrito em “Prehydration of cement: global survey and laboratory results”, em ZKG 6 (2018) por Silva, D. et al). Outras quantificações de níveis de pré-hidratação podem incluir a perda de peso total do material expressado em peso percentual.

[0160]Em um décimo aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados em dados de condições de redução ou queima de partículas de cimento. Durante a produção de cimento, mudanças no processo de forno e a composição de clínquer resultante podem levar à redução, sobreaquecimento e sob condições de queima. A redução das condições do forno com ‘deficiência de oxigênio’ pode ter um efeito prejudicial significante no clínquer e o desempenho do cimento resultante em termos de resistência, ajuste, operacionalidade de fluxo e desempenho do forno (custos de combustível e manutenção). A redução causa uma série de alterações na química e na mineralogia de um clínquer afetado, incluindo um teor elevado de C3A ortorrômbico e uma reatividade reduzida de alita, etc. O nível de redução em uma amostra de clínquer específica pode ser quantificado usando uma combinação de métodos. Primeiramente, pela determinação de alterações anormais na mineralogia de clínquer real determinada por Difração de Raio X Quantitativa por Rietveld (conhecida como QXRD ou, alternativamente, XRD), em comparação às qualidades estimadas calculadas a partir da composição elementar em massa-análise de Bogue (Ver, por exemplo, Bogue, “The Chemistry of Portland Cement”, Journal of Physical Chemistry, Vol. 52 (Reynolds Publishing Corporation (Nova Iorque NY 1947), que é determinada por Análise de Difração de Raios X (XRF). Tal redução de clínquer também pode ser quantificada por microscopia óptica que pode confirmar a presença de alterações atípicas na microestrutura do clínquer (Ver, por exemplo, Sibbick e Cheung, “Cement Clinker Microscopy as a Aid to Determine Performance Differences in the Presence of Chemical Additives, 36th International Cement

Microscopy Association Conference, Milão, Itália (2014)); e, finalmente, pelo uso de teste de redução química, tal como o teste de Magotteaux (Ver, por exemplo, Hardtl, R., “Magotteaux test for cement analysis, em Betonwerk + Fertigteil-Technik, Vol. 69 (2003), ou Manns, W., “Zur Braunverfärbung von Betonwaren-Möglichkeit der frühzeitigen Erkennung”, Betonwerk +_Fertigteil-Technik, Vol. 68 (2002)). Em uma maneira similar, outros processos de forno de cimento em termos de grau de queima (de cima para baixo) e outros fatores (problemas residuais de alimentação bruta, combinabilidade e resfriamento, etc.) podem ser determinados principalmente por microscopia óptica (tamanho do cristal de alita, cal livre e teor do aglomerado de belita, cristalinidade da fase de fluxo) de todo o clínquer não triturado. Entretanto, estas diferenças microestruturais e composicionais também podem ser verificadas por análises de XRD e XRF correspondentes. O clínquer sub-queimado, tipicamente, exibe uma combinação menor do que a ideal dos componentes de alimentação brutas nas fases primárias de silicato de cálcio e aluminato de cálcio, deixando a alimentação bruta parcialmente queimada, silicato de cálcio fundido indefinido e componentes de cal livre mais elevados do que os ideias. O clínquer sobreaquecido, tipicamente, exibe altos níveis de combinação em grandes cristais de alite bem formados e potencialmente de menor reatividade (> 60 mícrons de diâmetro) e, correspondentemente, menor belita, cal livre e fases de fluxo que podem impactar negativamente o desenvolvimento da resistência no envelhecimento tardio.

[0161]Em um décimo primeiro aspecto desta décima primeira forma de realização de exemplo, os dados armazenados são fundamentados nos dados de distribuição de tamanho de partícula das partículas de cimento, que envolvem o tamanho de um determinado conjunto de material particulado. Por exemplo, o tamanho médio ou média das partículas pode ser determinado com base na distribuição de tamanho. Outros valores podem ser a fração de massa do material acima ou abaixo de um determinado tamanho, por exemplo, -32 mícrons representa a fração do material abaixo de 32 mícrons, ou a área de superfície específica, como medido pelo teste de Blaine ou por um método de PSD de difração a laser. Além disso, as características da relação Rosner-Ramler, tal como a inclinação, também podem ser usadas. Vários instrumentos de análise de tamanho de partícula estão comercialmente disponíveis.

[0162]Em uma décima segunda forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima primeira forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que, na etapa (B), pelo menos um sistema de sensor é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura de partículas do solo ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura de partículas de solo irradiada ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, desse modo, obtém dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados de teste de resistência da mistura hidratada de partículas ou cimento acabado em uma idade pré-determinada.

[0163]Em uma décima terceira forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima segunda forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que, na etapa (B), pelo menos um sistema de sensor é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura de partículas de solo ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura de partículas de solo irradiada ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, desse modo, obtém dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados exotérmicos armazenados na memória acessível ao processador. Os dados exotérmicos são obtidos por medição calorimétrica, durante um período de tempo, de misturas de partículas de hidratação compreendendo clínquer moído e fonte de sulfato de cálcio, em que (i) a saída de calor total é armazenada; (ii) dois valores de tempo exotérmico diferentes são armazenados, um primeiro valor correspondente a um tempo T1 indicando quando a taxa de reação de silicato máxima ocorre depois da iniciação da hidratação do cimento, um segundo valor correspondente a um tempo T2 indicando o início visível de quando a velocidade da taxa de reação de aluminato de tricálcio renovada ocorre (se tiver ocorrido depois de T1), ou quando a conclusão da reação do aluminato ocorre (se tiver ocorrido antes de T1) depois da iniciação da hidratação do cimento; ou (iii) tanto (i) quanto (ii).

[0164]Conforme usado neste relatório, o termo “dados exotérmicos” refere- se aos dados de temperatura obtidos usando um semi-adiabático ou, mais preferivelmente, dados de calor obtidos usando um calorímetro isotérmico (ver, por exemplo, TAM® Air Calorimeters comercialmente disponível). Tipicamente, a saída de calor é somada durante um período de 24 ou 48 horas, mas pode ser medida durante um período de tempo mais longo. Um técnico no assunto de hidratação de cimento entenderá que medir com precisão a saída de calor total não é um exercício trivial. A saída de calor medida é bastante variável dependendo da rapidez com a qual o operador que realiza o teste consegue misturar adequadamente o cimento com água e colocar a amostra no calorímetro, assim como a diferença de temperatura entre o calorímetro e os materiais. A saída de calor total pode ser calculada somando a saída de calor partindo de um período de tempo inicial (por exemplo, 1 hora, caso este em que a saída de calor do tempo = 1 a 24 horas é somada e considerado o calor total) ou, alternativamente, partindo de um tempo correspondente à taxa de calor mínima durante o período de indução. O calor total gerado é frequentemente correlacionado a uma resistência de 1 dia para um determinado tipo de cimento (por exemplo, Blaine, química, etc.).

[0165]Os valores de tempo correspondentes aos eventos específicos durante a evolução de calor podem fornecer uma indicação do equilíbrio de sulfato- aluminato. Sulfato (frequentemente na forma de gesso) é adicionado ao clínquer triturado, de modo que quando a água é adicionada, o sulfato reage com as fases de aluminato no clínquer triturado. Esta é a reação primária do aluminato e ocorre na ordem de segundos depois da água ser combinada com o cimento. Com base na quantidade e solubilidade do gesso (isto é, o reboco é mais solúvel do que o gesso e, à medida em que a temperatura aumenta, o gesso se torna menos solúvel), esta reação primária do aluminato pode ser controlada, o que permite que uma reação de silicato prossiga. Esta reação de silicato é o principal contribuinte para o ganho de resistência do cimento (e, portanto, concreto). Na maioria dos casos, um pico de silicato é visível ao observar a taxa de fluxo de calor ao longo do tempo durante um teste de calorimetria (ver, por exemplo, o “X’ na Fig. 5C). O momento em que isto ocorre é T1. Se o equilíbrio de sulfato-aluminato for suficiente, uma reação do aluminato renovada ocorrerá.

[0166]As Figs. 5A a E ajudam a ilustrar vários de cenários de hidratação que podem surgir pela aplicação de testes de calorimetria. As figuras ilustram estados sub-sulfatados para supersulfatados quando a quantidade de sulfato misturado com um clínquer moído é alterada. Com base na proximidade da reação do aluminato renovada com a reação de silicato, o início pode ser bastante visível ou, ao contrário, pode ser difícil discernir. Pode ser revelado como uma saliência ou ombro (ver, a marca hash aparecendo às 11,23 horas na Fig. 5D) ou um segundo pico claro (ver, a saliência aparecendo à direita da marca hash aparecendo às 10,05 horas na Fig. 5C). Muitos métodos existem para determinar o início do pico de aluminato renovado (por exemplo, ASTM C563-17, ASTM C1679-17). A determinação do início é melhor quando feita de forma compatível (e, neste caso, o T2 é identificado como o máximo local de uma 2a derivada da curva de fluxo de calor).

[0167]Em um primeiro aspecto da décima terceira forma de realização de exemplo acima, o método da presente invenção pode envolver, além do uso da saída do sensor NIR, outras informações, tais como a taxa de quantidade de gesso/alimentação ou outras predições (tais como a quantidade de gesso prognosticada, a quantidade de reboco prognosticada, o teor de C3A prognosticado, a quantidade prognosticada da forma ortorrômbica do mineral C3A) que também podem ser combinadas com o valor de saída de sinal NIR para fornecer uma predição mais exata do valor de Delta. Estas outras predições podem ser fornecidas com base no sinal NIR ou outros meios (tais como XRD periódico ou medições XRF).

[0168]A forma ortorrômbica de C3A é interessante, pois é notavelmente mais reativa na presença de sulfato do que é a forma alternativa de cristal cúbico. Seu conteúdo é controlado pelo equilíbrio complexo de sulfato e álcali no forno, que pode ser afetado não apenas pela composição de material bruto, mas também por mudanças no nível de enxofre do combustível, assim como pela redução das condições no forno, que tendem a esgotar o teor de sulfato, promovendo a formação de gases de dióxido de enxofre que saem do forno e não são incorporados ao clínquer. Devido à complexidade destas interações, mudanças inesperadas no componente C3A ortorrômbico podem ocorrer em quadros de tempo relativamente curtos. O processador pode ser programado para fazer uma comparação entre uma combinação de sinais de saída do sensor NIR, assim como, por exemplo, teor ortorrômbico de C3A (fornecido por XRD, por exemplo), aos dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados previamente obtidos por irradiação de cimentos acabados para detectar um sinal NIR de saída e acessar um teor ortorrômbico de C3A. Com base nesta comparação, uma predição de uma propriedade física ou química do cimento acabado correspondente pode ser feita ou a predição atual pode ser refinada e atualizada.

[0169]Em uma décima quarta forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima terceira forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que, na etapa (C), os dados de IR refletido armazenados correspondem aos dados exotérmicos compreendendo medições calorimétricas do cimento acabado moído hidratado; o método compreende adicionalmente:

[0170]determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que (-)1 hora ou maior do que (+)4 horas, onde T1 representa o tempo em que a taxa de reação de silicato máxima ocorre depois da iniciação da hidratação do cimento e T2 representa o tempo depois da iniciação da hidratação do cimento em que ocorre a taxa de reação de aluminato de tricálcio renovado (se tiver ocorrido depois de T1) ou em que a reação de aluminato é concluída (se tiver ocorrido antes de T1); e, se a diferença de T2 menos T1 for menor do que (-)1 hora ou maior do que (+)4 horas, ajustar a (i) quantidade, forma ou tanto a quantidade quanto a forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho; (ii) configurações do classificador, para alterar, desse modo, as quantidades relativas de partículas moídas que serão enviadas ao silo e que serão recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou tanto quantidade quanto tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água que será introduzida no moinho; (v) quantidade de ar fornecida por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) configuração do resfriador de cimento, para alterar, desse modo, a temperatura do cimento acabado ou (viii) combinação de qualquer um entre os precedentes.

[0171]Em um primeiro aspecto da décima quarta forma de realização de exemplo, o método envolve determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que 0 e maior do que 3 horas; e, se a diferença for menor do que 0 e maior do que 3 horas, então qualquer um dos ajustes ou combinação de ajustes anteriormente mencionados pode ser feito, com base em qualquer uma das condições de moinho anteriormente mencionadas.

[0172]Em um segundo aspecto da décima quarta forma de realização de exemplo, o método envolve determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que 0,5 e maior do que 2,5 horas; e, se a diferença for menor do que 0,5 e maior do que 2,5 horas, então qualquer um dos ajustes anteriormente mencionados (ou combinações dos mesmos) podem ser feitos, com base em qualquer uma das condições de moinho anteriormente mencionadas. Um Delta entre 0,5 e 2,5 horas, tipicamente, maximiza a resistência de 1 dia do clínquer. Esta faixa muda se outros alvos de desempenho forem desejados, por exemplo, se a resistência da idade posterior deve ser maximizada, o Delta deve ser aumentado em 1 a 2 horas. Assim que o cimento acabado chega ao cliente, a adição de cinzas volantes ou argilas (por exemplo, argilas calcinadas) à mistura de concreto pode adicionar aluminatos adicionais ao sistema de cimento. Neste caso, o equilíbrio de sulfato-aluminato será alterado. Uma mudança também pode ocorrer se o cimento for fundido em temperaturas elevadas. Neste caso, o aumento temperatura aumenta a reatividade do aluminato, mas diminui a solubilidade do sulfato. Isto leva a uma situação sub-sulfatada. De modo a evitar que esta situação ocorra, o alvo de Delta na fábrica de cimento pode ser deslocado para a direita (aumentado). Assim, as entradas do campo podem ser usadas para ajustar o Delta alvo.

[0173]Em uma décima quinta forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima quarta forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que, na etapa (C), os dados de IR refletido armazenados correspondem aos dados exotérmicos compreendendo medições calorimétricas do cimento acabado moído hidratado; o método compreende adicionalmente:

[0174]determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que o alvo pré-definido menos 1 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 2 horas, onde T1 representa o tempo em que a taxa de reação de silicato máxima ocorre depois da iniciação da hidratação do cimento e T2 representa o tempo depois da iniciação da hidratação do cimento em que ocorre a taxa de reação de aluminato de tricálcio renovada (se tiver ocorrido depois de T1) ou em que a reação de aluminato é concluída (se tiver ocorrido antes de T1); e, se a diferença for menor do que o alvo pré-definido menos 1 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 2 horas, (i) quantidade, forma ou tanto a quantidade quanto a forma de sulfato de cálcio introduzidas no moinho; (ii) configurações do classificador, para alterar, desse modo, as quantidades relativas de partículas moídas que serão enviadas ao silo e que serão recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou tanto a quantidade quanto o tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água que será introduzida no moinho; (v) quantidade de ar fornecida por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) ajuste do resfriador de cimento, para alterar, desse modo, a temperatura do cimento acabado ou (viii) combinação de qualquer um entre os precedentes.

[0175]Em um primeiro aspecto da décima quinta forma de realização de exemplo, o método envolve determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que o alvo pré-definido menos 0,5 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 1,5 hora; e, se a diferença for menor do que o alvo pré-definido menos 0,5 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 1,5 hora, então qualquer um dos ajustes anteriormente mencionados (ou combinações dos mesmos) podem ser feitos, com base em qualquer uma das condições de moinho anteriormente mencionadas.

[0176]Em um segundo aspecto da décima quinta forma de realização de exemplo, o método envolve determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que o alvo pré-definido menos 0,25 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 1 hora; e, se a diferença for menor do que o alvo pré-definido menos 0,25 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 1 hora, então qualquer um dos ajustes anteriormente mencionados (ou combinações dos mesmos) podem ser feitos, com base em qualquer uma das condições de moinho anteriormente mencionadas.

[0177]O Delta ideal para maximizar a resistência é variável. Embora seja frequente nas faixas de tempo identificadas acima, de modo que representem alvos de ponto de partida apropriados, vários fatores podem alterá-lo. Por exemplo, se a atividade de aluminato no clínquer ou SCM aumenta, mas o sulfato no cimento está na forma de gesso solúvel mais lentamente, uma quantidade maior pode ser necessária para aumentar a quantidade de sulfato que pode se dissolver nos tempos iniciais e, assim, controlar as reações iniciais de aluminato, de modo que a hidratação do silicato não seja restringida. Esta quantidade maior de gesso para resistência ideal levaria a um Delta maior, ainda que o tempo real em que esse gesso extra é necessário, fosse muito mais cedo. A capacidade da presente invenção para detectar tal mudança no clínquer ou composição de SCM e adaptar a composição ou as configurações de controle de moinho para acomodar a mudança é uma de suas principais vantagens.

[0178]Em uma décima sexta forma de realização de exemplo, que é com base em qualquer uma da primeira a décima quinta forma de realização de exemplo, o método compreende ainda comparar os dados do sensor retirados da etapa (B) a pelo menos dois ajustes de dados acessíveis ao processador armazenados diferentes. Por exemplo, na etapa (C), os sinais de saída do sensor obtidos na etapa (B) são comparados aos dois tipos diferentes de dados armazenados relacionados aos diferentes atributos ou propriedades de cimento; ou, como outro exemplo, relacionados aos dois períodos de tempo diferentes dos quais os dados foram coletados. É possível que ajustes nas condições de processamento para alterar a resistência resultem em alterações no Delta e vice-versa. Por exemplo, se a área de superfície específica de Blaine for aumentada para aumentar a resistência, o clínquer moído se tornará mais reativo em termos de fases de aluminato, o que deslocará o Delta para valores de tempo mais baixos. Assim, mais sulfato pode ser adicionado para compensar. Preferivelmente, as comparações e ajustes subsequentes são feitos de forma iterativa.

[0179]Em um primeiro aspecto da décima sexta forma de realização de exemplo, pelo menos duas ou mais comparações feitas na etapa (C) são comparadas adicionalmente com os respectivos alvos; e com base nos desvios dos respectivos alvos, um processador seleciona ajustes e a ordem dos ajustes, em que os ajustes compreendem (i) a quantidade, forma ou tanto a quantidade quanto a forma de sulfato de cálcio introduzidas no moinho na etapa (A); (ii) a configuração do classificador, para alterar, desse modo, as quantidades relativas de partículas moídas que serão enviadas ao silo e que serão recirculadas novamente no moinho; (iii) a quantidade ou tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) a quantidade de água que será introduzida no moinho; (v) a quantidade de ar fornecida pelo ajuste da potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) a quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) a configuração do resfriador de cimento, para alterar, desse modo, a temperatura do cimento acabado ou (viii) uma combinação de qualquer um entre os precedentes.

[0180]Em uma décima sétima forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima sexta forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método compreendendo adicionalmente a medição do tamanho de partícula do clínquer e sulfato de cálcio sendo moído no moinho; e, em resposta adicional à comparação da etapa (C) entre os dados obtidos de IR refletido e IR refletido armazenado, ajustando uma característica de tamanho de partícula ou propriedade do clínquer e sulfato de cálcio sendo moído ou ambos.

[0181]Em um primeiro aspecto desta décima sétima forma de realização de exemplo, dados IR e, mais especificamente, dados NIR são usados para prever uma característica de tamanho de partícula do cimento moído, tal como a área de superfície específica (medida como, por exemplo, Blaine), tamanho médio de partícula, Dx10, Dx50, Dx90, D[4,3], D[3,2], extensão de 90 a 10, -32 mícrons, -45 mícrons, área de superfície específica, alpino (Ver, por exemplo, M.C. Pasikatan et al., J. Near Infrared Spectrosc. 9, 153 a 164 (2001)), e o método envolve fazer um ajuste para alterar a característica ou distribuição de tamanho de partícula. Se os valores de IR detectados não corresponderem aos valores armazenados correspondentes a um tamanho de partícula desejado, por exemplo, um ajuste pode ser feito alterando as configurações do classificador de modo a obter a característica de tamanho de partícula desejada.

[0182]Em um segundo aspecto desta décima sétima forma de realização de exemplo, os dados com base em medições de difração a laser podem ser similarmente usados para prever as características de tamanho de partícula do cimento moído e, similarmente, isto pode ser comparado aos valores armazenados, tal que se os valores de difração a laser medidos não correspondem aos valores de difração a laser armazenados correspondentes a uma característica de tamanho de partícula desejada, por exemplo, um ajuste pode ser feito alterando as configurações do classificador de modo a obter a(s) característica(s) de tamanho de partícula desejada.

[0183]Em um terceiro aspecto desta décima sétima forma de realização de exemplo, os dados periódicos coletados usando o sistema de sensor LD, que pode estar offline, podem ser usados para atualizar ou refinar a calibração NIR para a predição de uma característica de tamanho de partícula do cimento moído.

[0184]Em um quarto aspecto desta décima sétima forma de realização de exemplo, os dados periódicos coletados usando um sensor de temperatura, sensor de umidade, XRD, XRF, PGNAA ou uma combinação dos mesmos, que pode estar offline, podem ser usados para atualizar ou refinar a calibração NIR para a predição de uma característica de tamanho de partícula do cimento moído. Por exemplo, XRD, XRF, PGNAA podem fornecer indicações de ferro que podem ajudar a interpretar o sinal NIR.

[0185]Em uma décima oitava forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima sétima forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método compreendendo adicionalmente calcular um valor correspondente ao grau ou nível de pré-hidratação do cimento, incorporar o valor na memória acessível ao processador e, iniciar uma decisão de ajustar as condições de processo de moagem ou recirculação e ajustar pelo menos uma entre as condições de processo de moagem ou recirculação. Por exemplo, na etapa (B), pelo menos um sistema de radiação/sensor de energia é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura de partículas moídas ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura moída irradiada de partículas ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, obtendo, desse modo, os dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados do resultado de teste indicando o grau ou nível de pré-hidratação do cimento.

[0186]Em um primeiro aspecto desta décima oitava forma de realização de exemplo, o método envolve a comparação do sinal de saída do sensor IR aos dados armazenados e o cálculo do grau ou nível de cimento pré-hidratação, os dados armazenados sendo previamente obtidos por aquecimento de amostras de cimento e medindo a perda de peso dentro de uma faixa de temperatura definida. O nível de pré-hidratação é medido com mais precisão usando um instrumento de análise termogravimétrica (TGA).

[0187]A medição quantitativo do nível de “pré-hidratação” pode ser melhor avaliado com referência à Fig. 7, que ilustra tanto a mudança de peso do cimento como uma função de temperatura quanto a derivada da mudança no peso em relação à temperatura como o cimento é aquecido desde a temperatura ambiente até pelo menos 450 °C. O nível de pré-hidratação nível, designado pelo símbolo Wk, definido como a porcentagem de perda de massa de uma amostra de cimento à medida que é aquecida, começando logo após o gesso terminar de desidratar (cerca de 125 °C no exemplo na Fig. 7) e terminando logo antes do portlandita (hidróxido de cálcio Ca(OH)2) começar a se decompor (cerca de 350 °C no exemplo na Fig. 7).

[0188]Em um segundo aspecto da décima oitava forma de realização de exemplo, com base na medição do nível de pré-hidratação (por exemplo, Wk), um ajuste é feito para (i) a quantidade de água que será introduzida no moinho na etapa (A), (ii) a quantidade de aditivo químico introduzido no moinho na etapa (A), (iii) a quantidade de ar fornecida (ajustando a potência ou velocidade do ventilador conectado para ventilar o moinho); (iv) a quantidade de resfriamento fornecida pelo refrigerador de cimento; ou (v) uma combinação dos mesmos.

[0189]Em um terceiro aspecto da décima oitava forma de realização de exemplo, uma comparação adicional é feita, que é fundamentada em uma relação pré-definida entre o nível de pré-hidratação e o Delta do cimento, a quantidade e/ou tipo de sulfato (que é determinada com base na comparação feita na etapa (C)) é ajustada em resposta a uma mudança no nível de pré-hidratação medido do cimento (que é fundamentado em uma comparação separada feita na etapa (C)), para corrigir o valor de Delta, de modo que seja mais preciso, corresponde ou atende a um valor alvo pré-determinado. Isto pode ser realizado como um processo iterativo.

[0190]Em um quarto aspecto da décima oitava forma de realização de exemplo, com base em uma relação pré-definida entre o nível de pré-hidratação e a resistência do cimento (por exemplo, na idade de 1 dia), a finura ou outros parâmetros (como discutido previamente) que afetam a resistência são ajustados em resposta a uma mudança no nível de pré-hidratação medido do cimento, para controlar a resistência para cima ou para baixo para corresponder a um valor alvo pré-determinado. Isto pode ser realizado como um processo iterativo.

[0191]Em uma décima nona forma de realização de exemplo, que pode ser baseada em qualquer uma da primeira a décima oitava forma de realização de exemplo acima, a invenção fornece um método em que, na etapa (B), pelo menos um sistema de radiação/sensor de energia é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura de partículas moídas ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura moída irradiada de partículas ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, obtendo, desse modo, os dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados do resultado de teste e indica em uma tela de monitor, impressão ou por alarme visual ou sonoro quando o grau de redução no clínquer atende ou excede um valor de limite pré-estabelecido.

[0192]Um ambiente de forno de redução (deficiente em oxigênio) além de um limite pode ter um efeito prejudicial significante no desempenho (resistência) do clínquer produzido e do cimento resultante. Vários fatores podem influenciar o desenvolvimento de condições redutoras. Mudanças na composição de farinha crua, moagem (tamanho) e taxa de alimentação (e fluxo) podem afetar a taxa de consumo de oxigênio e, portanto, a conversão das condições do forno de ambiente rico em oxigênio para o ambiente deficiente em oxigênio, sem quaisquer alterações nas outras variáveis no sistema. As outras variáveis que também podem influenciar as condições do forno incluem alterações no tipo de combustível (valores caloríficos, carvão para coque de petróleo, uso de combustíveis alternativos) e as alterações para o processo de forno (posição e forma da chama, taxas e fontes de fluxo de ar, temperatura, etc.). Para treinar o NIR para prever a redução, o resultado do teste pode ser obtido a partir de um teste de redução química, tal como o teste de Magotteaux (ver, por exemplo, Hardtl, R., “Magotteaux test for cement analysis, em Betonwerk + Fertigteil-Technik, Vol. 69 (2003), ou Manns, W., “Zur Braunverfärbung von Betonwaren-Möglichkeit der frühzeitigen Erkennung,” Betonwerk +_Fertigteil- Technik, Vol. 68 (2002)), ou em resultados de análises químicas, tais como XRD, XRF e, ainda mais, por análise química.

[0193]Em uma vigésima forma de realização de exemplo, a presente invenção fornece um sistema para fabricar cimento, compreendendo: um moinho para a moagem de materiais brutos incluindo clínquer, uma fonte de sulfato escolhida a partir de gesso, reboco, anidrita de cálcio ou uma mistura dos mesmos e, opcionalmente, aditivos de cimento, para produzir uma mistura de partículas moídas compreendendo clínquer moído e sulfato de cálcio; um classificador para separar a mistura de partículas moídas, por meio do qual uma primeira porção das partículas ou do cimento acabado é enviada a um silo ou outro recipiente para conter o cimento acabado e por meio do qual uma segunda porção das partículas é recirculada no moinho para mais moagem; pelo menos um sistema de sensor escolhido a partir do sistema de sensor infravermelho, sistema de sensor de difração a laser ou ambos, para detectar emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia por ou através da mistura de partículas moídas ou cimento acabado e gerar sinais de saída correspondentes à energia detectada; e um processador configurado ou programado para comparar os sinais de saída gerados por pelo menos um sistema de sensor com dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados compreendendo os valores de sinal de saída previamente obtidos a partir de sensores que medem a emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia no espectro infravermelho, espectro de difração a laser ou nos espectros infravermelho e difração a laser (os dados armazenados sendo correlacionados a uma propriedade física ou química do cimento acabado correspondente, cimento hidratado ou produto cimentício feito com o cimento, por exemplo, (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) dados de nível de pré- hidratação; (viii) dados de condições de redução ou queima; (ix) dados de distribuição de tamanho de partícula de cimento; ou (x) uma combinação dos mesmos); e o processador configurado ou programado adicionalmente para ajustar (i) quantidade, forma ou tanto a quantidade quanto a forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho; (ii) configuração do classificador, para alterar, desse modo, as quantidades relativas de partículas moídas que serão enviadas ao silo e que serão recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou tanto a quantidade quanto o tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água que será introduzida no moinho; (v) a quantidade de ar fornecida por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) a configuração do resfriador de cimento, para alterar, desse modo, a temperatura do cimento acabado ou (viii) combinação de qualquer um entre os precedentes (por exemplo, de modo a modificar uma propriedade física ou química do cimento acabado).

[0194]Em vários aspectos exemplares da décima nona forma de realização de exemplo descrita acima, o sistema da invenção pode incorporar várias características e aspectos exemplares como previamente descritos para a segunda a décima oitava forma de realização de exemplo como descrito acima.

[0195]Em uma vigésima primeira forma de realização de exemplo, que pode ser com base em qualquer uma da primeira a vigésima forma de realização de exemplo anterior, a invenção fornece um método ou sistema que compreende, etapas e/ou componentes para: (A) fornecer uma indicação (por exemplo, alarme sonoro ou visual ou indicação, monitor ou tela portátil, mensagem de texto, e-mail, etc.) que uma propriedade física ou química ou quantidade dos materiais brutos, farinha crua, clínquer, a fonte de sulfato de cálcio, o aditivo químico, o SCM ou o cimento acabado mudou; (B) realizar pelo menos um teste para determinar uma propriedade física ou química no cimento acabado escolhida a partir de (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) pré- dados de nível de hidratação (isto é, medição de quantidade ou grau de mudança química e/ou produto reação formado na superfície da partícula de cimento devido à reação entre a umidade absorvida e certas fases do cimento); (viii) dados de condições de redução ou queima; (ix) dados de distribuição de tamanho de partícula de cimento; e (x) uma combinação dos mesmos; (C) detectar a partir do cimento acabado testado na etapa (B) usando pelo menos um sistema de sensor escolhido a partir do sistema de sensor infravermelho, sistema de sensor de difração a laser ou ambos; pelo menos um sistema de sensor fornecendo sinais de saída correspondentes à refletância, transmitância ou absorção de energia por ou através da mistura de partículas moídas ou cimento acabado; (D) armazenar tanto os resultados do teste de (B) quanto de (C) em uma base de dados acessível por um processador; e (E) fazer um ajuste para um modelo que prevê pelo menos uma das propriedades físicas ou químicas listadas acima nas subpartes (B(i)) a (B(ix)), fazendo um ajuste para um valor alvo para pelo menos um de (i) a (ix) ou ambos.

[0196]Em um primeiro aspecto desta vigésima primeira forma de realização de exemplo, a indicação é (i) uma mudança na fonte de combustível; (ii) um desvio pré-definido de uma propriedade química como medido por IR, LD, QXRD, XRF, PGNAA ou uma combinação dos mesmos; (iii) um desvio pré-definido na temperatura ou umidade do moinho; (iv) um desvio pré-definido nos materiais brutos relativos que entram no forno; (v) uma mudança em uma condição de processamento de forno; (vi) uma mudança em uma condição de processamento de moinho; ou (vii) uma notificação de que uma amostra manual ou automatizada de cimento foi coletada.

[0197]Em um segundo aspecto desta vigésima primeira forma de realização de exemplo, a amostra é obtida por meio de um amostrador automático e, mais preferivelmente, uma amostra obtida através de um amostrador automático que não é composta ao longo do tempo.

[0198]Em um terceiro aspecto desta vigésima primeira forma de realização de exemplo, a indicação é uma mudança em qualquer valor prognosticado derivado de uma comparação entre um sinal IR e (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) dados de nível de pré- hidratação; (viii) dados de condições de redução ou queima ou; (ix) dados de distribuição de tamanho de partícula de cimento; ou (x) uma combinação dos mesmos.

[0199]Em um quarto aspecto da vigésima primeira forma de realização de exemplo, o modelo é ajustado recalibrando o modelo com os novos dados. A comparação descrita para a etapa (C) da primeira forma de realização de exemplo pode ser realizada através do uso de tabelas de consulta ou usando algoritmos configurados para gerar os resultados do teste prognosticado. Por exemplo, isto pode ser feito por meio do uso do valor da saída de sinal NIR para identificar um sinal similar armazenado na memória e recuperar os dados do resultado do teste associado. Isto também pode ser feito por meio do uso de uma função matemática, com base nos valores do sensor NIR, LD, T, M/RH, para gerar um valor de resultado de teste prognosticado (por exemplo, um valor de resistência). O algoritmo ou função matemática pode ser derivada com base em técnicas de regressão padrão, tais como regressão linear, regressão de mínimos quadrados parciais, técnicas de regressão combinadas com análise de componente principal ou abordagens de análise de fator ou mesmo aprendizado de máquina, que inclui tanto supervisionados (por exemplo, máquinas de vetor de suporte, métodos de Bayesian, métodos de floresta aleatória, etc.) e não supervisionados métodos de aprendizado de máquina (k significa agrupamento, redes neurais, etc.).

[0200]Em uma vigésima segunda forma de realização de exemplo, que pode ser com base em qualquer uma da primeira a vigésima primeira forma de realização de exemplo anterior, a invenção fornece um sistema e método para analisar o desempenho de um cimento, compreendendo: etapas e/ou sistema para (A) detecção de uma mistura de partículas moídas ou cimento acabado obtido a partir da etapa (A) usando sinais de saída de sistema de sensor infravermelho correspondentes à emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia por ou através da mistura de partículas moídas ou cimento acabado; (B) comparar,

usando um processador, sinais de saída fornecidos pelo sistema de sensor infravermelho aos dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados previamente obtidos pela detecção dos cimentos acabados por pelo menos um sistema de sensor (os dados armazenados sendo correlacionados a uma propriedade física ou química do cimento acabado correspondente, cimento hidratado ou produto cimentício feito com o cimento, por exemplo, (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) dados de nível de pré-hidratação, ou; (viii) dados de condições de redução ou queima; (ix) dados de distribuição de tamanho de partícula de cimento; e (C) retornar uma propriedade física ou química prognosticada do cimento acabado correspondente.

[0201]Em um primeiro aspecto da vigésima segunda forma de realização de exemplo, pelo menos duas propriedades físicas ou químicas do cimento são prognosticadas a partir do sinal de saída do sistema de sensor infravermelho.

[0202]A invenção pode ser realizada em muitos modos diferentes e não deve ser interpretada (nem as expressões em relação ao que a “invenção é ou fornece” devem ser interpretadas) como uma limitação à formas de realização exemplar apresentada neste relatório; em vez disso, estas formas de realização são fornecidas de modo que esta divulgação seja minuciosa e completa e transmitida totalmente ao escopo da invenção para os técnicos no assunto.

EXEMPLIFICAÇÕES

[0203]Em um primeiro exemplo, um método ilustrativo e sistema da invenção para ajustar os níveis de sulfato na moagem de fabricação de cimento são esboçados no fluxograma da Fig. 8 e ilustrados na Fig. 9.

[0204]No bloco 102 da Fig. 8, um moinho de cimento (212 da Fig. 9) (por exemplo, um moinho de esferas, moinho de rolo vertical, etc.) é alimentado com uma combinação de clínquer (214), uma fonte de sulfato (por exemplo, gesso) (216) e,

opcionalmente, um ou mais SCMs (por exemplo, cinzas volantes, escória) (218) e/ou aditivos de cimento (por exemplo, intensificadores de resistência, auxiliares de moagem, modificadores de conjunto, modificadores de operacionalidade, sulfato de sódio, redutores de cromo) (220) a algumas taxas conhecidas e expostas durante o processo de moagem para uma pulverização de água (222) a uma taxa conhecida e um ventilador de ventilação (224) ajustado a uma velocidade conhecida. Um processador de computador (226) recebe informações sobre as taxas de alimentação e características de cada componente (por exemplo, um nome de identificação). Além disso, um sensor próximo do infravermelho (NIR) (228) pode obter um sinal de reflexão a partir do clínquer, SCM e fonte de sulfatos, independentemente ou como um grupo. Estes sinais podem ser enviados e, em seguida, analisados pelo processador através de tabelas de consulta pré- determinadas ou funções de correlação para determinar características, tais como sulfatos álcali do clínquer; teor de aluminato do SCM; razões de gesso/anidrita da fonte de sulfato (o reboco é formado pela desidratação do gesso durante o processo de moagem). Para o aditivo químico, identificadores (por exemplo, nome do produto) ou informações detalhadas sobre as formulações (por exemplo, teor de TEA teor) também podem ser enviados para o processador.

[0205]No bloco 104 da Fig. 8, o processador também recebe informações sobre o volume de saída do moinho, assim como espectros NIR (230 da Fig. 9), um sinal de difração a laser (LD) (232) e, opcionalmente, uma temperatura, umidade ou umidade (234) do cimento acabado saindo do moinho ou, opcionalmente, uma temperatura, umidade ou umidade (254) da chaminé (260). Estes sinais (incluindo aqueles no SCM/sulfato/etc.) podem ser coletados, por exemplo, a cada minuto. Os múltiplos espectros NIR em tempo real podem ser coletados usando o mesmo espectrômetro NIR através da entrada de diferentes canais de sensores. Por exemplo, o espectrômetro Bruker MATRIX-F FT-NIR permite a coleta de sinais de seis sensores diferentes. Os sinais são coletados usando cabeças de sensor que transferem o sinal para o espectrômetro por meio de cabos de fibra óptica que preservaram a qualidade do sinal. Isto permite não apenas múltiplos pontos de amostragem, mas também permite que o próprio espectrômetro seja colocado em uma área protegida, livre de poeira de cimento e outros elementos prejudiciais (por exemplo, umidade e calor).

[0206]Para sensores de NIR situados para monitorar o material sendo transportado em correias, a distância entre a superfície do leito de material (por exemplo, cimento ou SCM) e o sensor pode variar com o tempo, conforme o leito de material passa abaixo do sensor. Isto pode afetar o sinal NIR medido. Um invólucro protetor feito de um material opticamente transparente (por exemplo, baixa absorção de luz), tal como quartzo, safira ou vidro pode ser usado para submergir o sensor nas partículas do material. Isto pode permitir que a distância entre o sensor e as partículas do material permaneça constante.

[0207]Alternativamente, um sensor de distância, tal como um telêmetro ultrassônico, pode ser instalado próximo ao detector de NIR, de modo que uma medição de distância possa ser feita e usada para ajustar a medição ou predição de NIR em tempo real. Tal telêmetro é comercialmente disponível com a marca ULTRASONIC® (Ver, por exemplo, https://www.maxbotix.com/Ultrasonic_Sensors.htm). Além da distância do material ao detector, a profundidade do leito do material deve ser suficiente, dependendo da configuração interna do instrumento NIR. Na maioria dos casos, uma altura do leito de mais do que 1 cm é suficiente.

[0208]Cimento e outras partículas finas também podem ser transportados por meio de um tubo pneumático ou com escorregador de ar ou outros canais de fluxo de ar em vez de uma correia em movimento. Neste caso, uma janela opticamente transparente pode ser instalada em linha com o tubo (ou em um tubo de derivação conectado ao tubo). Os sinais NIR podem então ser coletados. Para os instrumentos NIR situados para monitorar o escorregador de ar, a concentração das partículas do leito fluidizado pode afetar o sinal NIR. Neste caso, o sinal NIR pode ser ajustado com base em mudanças nos parâmetros, tais como a taxa de fluxo do escorregador de ar.

[0209]Preferido para o uso na presente invenção são detectores de IR adequados para medir a luz difusa (por exemplo, luz que é espalhada por um leito de partículas).

[0210]O sistema também pode incluir mais do que um sensor NIR. Em um exemplo, diferentes sensores de NIR podem ser programados para varrer apenas uma janela estreita de comprimentos de onda para melhorar a velocidade e/ou precisão na qual os espectros são coletados. Por exemplo, um NIR pode ser dedicado para determinar uma quantidade de gesso enquanto outro pode ser dedicado para uma medição de Delta. Pode ser que diferentes predições de parâmetros (por exemplo, Delta ou resistência) exijam diferentes faixas ou valores espectrais. Também é possível programar um esquema de salto de comprimento de onda, onde regiões discretas dos espectros de comprimento de onda são coletadas em vez de todo o espectro.

[0211]Um exemplo de um sinal NIR é mostrado nas Figs. 10A a D. Um sinal bruto é fornecido na Fig. 10A, durante uma faixa de número de ondas entre 4000 e 12000 cm-1. A intensidade bruta é relatada. Na Fig. 10B, um padrão, uma transformação de variável normal é aplicada para normalizar a linha de base. Nas Figs. 10C e 10D, a primeira e segunda derivadas são fornecidas respectivamente. Na geração de modelos preditivos, um ou mais destes sinais podem ser usados como entradas para o modelo.

[0212]Com base no sinal NIR, as propriedades do cimento acabado podem ser determinadas usando as tabelas de consulta ou funções de correlação. Estas funções ou modelos de correlação podem ser geradas usando várias técnicas padrão incluindo regressão linear múltipla, regressão multivariada, regressão de componente principal, regressão de mínimos quadrados parciais, aprendizado de máquina ou outros métodos. Por exemplo, uma técnica bem conhecida usada para desenvolver correlações de NIR (para concentrações de espécie), é a regressão de mínimos quadrados parciais (PLS). Ver, por exemplo, Wold, S.; Sjöström, M.; Eriksson, L. (2001). “PLS-regression: a basic tool of chemometrics”. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systemws. 58 (2): 109 a 130 e Patente US No. 5.475.220, que é específica para análise de fase de cimento. Outras abordagens podem envolver por exemplo, transformações de Fourier (ver, por exemplo, McClure, W.F.; Hamid, A.; Giesbrecht, F.G.; Weeks, W.W.; (1984). “Fourier analysis enhances NIR diffuse reflectance spectroscopy.” Applied Spectroscopy. 38 (3): 322 a 328), e métodos de aprendizado de máquina (Ver, por exemplo, Borin A.; Ferrão M.F.; Mello C.; Maretto D.A.; Poppi R.J.; (2006). “Least-squares support vector machines and near infrared spectroscopy for quantification of coomon adulterants in powdered milk”. Analytica Chimica Acta. 579 (1): 25 a 32).

[0213]Estes modelos ou tabelas de consulta são construídos através de sinais NIR de múltiplas amostras de cimento e medindo a propriedade de interesse desejada (por exemplo, resistência ou tempo de ajuste) para as amostras de cimento hidratado correspondentes (no caso de resistência, por exemplo) ou amostras não hidratadas (no caso de um parâmetro de finura ou pré-hidratação, por exemplo). Como associação é, em seguida, feita entre o sinal NIR e a propriedade de interesse, permitindo que a propriedade seja prognosticada apenas a partir do sinal NIR.

[0214]Além das propriedades prognosticadas a partir dos sinais NIR recebidos no cimento acabado, o sinal LD é usado para determinar uma característica de finura do cimento (por exemplo, área de superfície específica,

tamanho médio da partícula, fração abaixo de um certo tamanho de peneira, etc.). Ver, por exemplo, os analisadores de tamanho de partícula Insitec comercialmente disponíveis em Malvern. Esta característica de finura é mais preferivelmente obtida a partir do sinal NIR.

[0215]Com base nas predições dos sinais NIR e LD, o cimento acabado produzido pode ser ajustado para um ou mais alvos desejados. Por exemplo, um cimento acabado pode exigir atender a um alvo de Delta e alvo de resistência. Embora os alvos máximos possam ser especificados, em geral, um equilíbrio de múltiplas propriedades é desejado, o que pode não ser o ideal para nenhuma propriedade. Pode ser mais desejável um produto de cimento compatível. Assim, por exemplo, um Delta de 2 horas com uma resistência de 42,5 MPa pode ser um alvo para um determinado cimento acabado.

[0216]O alvo pode ser atribuído de várias maneiras, dependendo das preferências ou necessidades do produtor de cimento. Por exemplo, um produtor de cimento pode estar produzindo um cimento com uma certa classe de resistência (por exemplo, classe 42,5 (resistência mínimo de 42,5 MPa, resistência máxima de 62,5 MPa na idade de 28 dias). Os alvos para o Delta também podem ser determinados usando padrões, tais como testes ASTM C563-17 ou equivalente. Nestes casos, é possível usar os conteúdos de sulfato correspondentes aos resultados de resistência ou calorimetria e combinar estes dados com sinais NIR do cimento correspondente (os sinais NIR obtidos antes de hidratar o cimento). Os inventores descobriram que o Delta ideal, (isto é, o Delta correspondente à resistência mais alta) pode ser prognosticado com base nos sinais NIR. Isto fornece uma enorme vantagem tanto como o Delta alvo quanto o Delta atual (com uma determinada quantidade de sulfato adicionado) podem ser prognosticados em tempo real. Atualmente, não há nenhum método para fornecer um Delta ideal em tempo real. Ainda assim, o produtor de cimento também pode adaptar, por exemplo, seu Delta à região ou mercado que está vendendo. Em climas mais quentes, uma temperatura mais alta pode diminuir a solubilidade do reboco. Se o reboco for usado para controlar a reação rápida do aluminato, pode ocorrer deficiência de sulfato. Além disso, a reatividade dos aluminatos aumenta, o que pode aumentar muito a suscetibilidade à configuração do flash ou configuração prolongada. Portanto, o produtor de cimento pode querer um aumento de Delta. Como outro exemplo, se o mercado do produtor de cimento, tipicamente, produz cimento que é posteriormente combinado com altos volumes de cinzas volantes de classe C, um aumentado também pode ser desejado para evitar a configuração de flash comum ou configuração estendida com cinzas volantes de classe C (como os cinzas volantes contribuem com mais aluminato para o sistema cimentício geral sem sulfato suficiente para equilibrar). Ou, o produtor de cimento pode decidir fazer um ajuste ao Delta ideal prognosticado por NIR. Em outras palavras, como o ideal prognosticado por NIR pode indicar o Delta necessário para otimizar a resistência, o produtor pode querer aumentar o Delta por, por exemplo, 1 hora a partir deste Delta ideal, de modo a contabilizar a região (por exemplo, um clima quente onde o Delta será reduzido) ou mercado (por exemplo, onde as cinzas volantes são frequentemente adicionadas ao concreto e fornecerão aluminato extra que levará a um Delta reduzido). Os alvos também podem ser atribuídos para atender a outras restrições relacionadas, tais como custo, emissões de dióxido de carbono, retenção de operacionalidade, resposta à mistura, obtenção de resistência inicial necessária sem exceder a resistência máxima legal, etc.

[0217]Na Fig. 11, os valores de Delta ideal prognosticados com base nos sinais NIR são comparados aos valores de Delta ideal reais nos cimentos correspondentes. Dez clínqueres individuais foram triturados em um moinho de esferas de laboratório. Cada clínquer triturado depois foi misturado com vários níveis de gesso e reboco. Para cada mistura, um sinal NIR foi obtido usando um espectrômetro Bruker MATRIX-F FT-NIR. Os sinais de saída similares aos das Figs.

10A a 10D foram obtidos.

Além disso, para cada mistura, uma amostra de argamassa foi criada de acordo com EN-196-1:2016, que inclui a mistura com uma amostra de areia padrão e razão de água para cimento.

Várias propriedades, tais como operacionalidade, ar, resistência e Delta foram obtidas.

Os valores de Delta foram obtidos através da análise de curvas de fluxo de calor geradas por um TAM® Air Calorimeter, gerando sinais de saída similares aos das Figs. 5A a 5E.

De modo a desenvolver o sinal de saída NIR – a relação de Delta ideal mostrada na Fig. 11, a resistência máxima (neste exemplo, a resistência à compressão depois de 1 dia) foi determinada para um conjunto de clínqueres triturados com diferentes níveis de sulfato, cada um com um Delta diferente medido.

O Delta ideal, portanto, corresponde à resistência máxima atingida.

Este Delta ideal é válido para um determinado clínquer (que foi produzido em um determinado exemplo no tempo). Os conjuntos de dados incluindo os sinais de saída NIR e os valores de Delta ideal medidos foram particionados em conjuntos de validação cruzada, usando um método K-fold estratificado repetido.

Para cada conjunto, um modelo de mínimos quadrados parciais (PLS) foi ajustado para uma partição de treinamento e validado nos dados remanescentes (a partição de teste). Na implementação do modelo PLS, o número de componentes que geram o melhor ajuste de acordo com a precisão média de todos os conjuntos de validação cruzada foi escolhido.

Este PLS depois foi aplicado a todos os dados e o ajuste é mostrado na Fig. 11. Na Fig. 11, o Delta ideal prognosticado é plotado contra o Delta ideal medido real, com a linha cheia representando uma relação de um para um.

Para este modelo particular, aplicado em 432 pontos, mais de 91 % dos valores prognosticados estavam dentro de 0,5 hora dos valores medidos reais.

Observe que esta predição é válida para uma grande faixa de químicas e propriedades físicas do clínquer (por exemplo, área de superfície específica de Blaine).

[0218]Além dos alvos fornecidos para Delta e resistência com base, por exemplo, em predições NIR ou características de finura, limites auxiliares podem ser fornecidos para evitar que certos processos levem a propriedades de cimento de condições de moagem abaixo do ideal. Por exemplo, uma taxa máxima e mínimo do alimentador de gesso ou taxas de mudança de tal taxa do alimentador pode ser estabelecida. Do mesmo modo, limites na velocidade de pulverização de água e ventilador podem ser aplicados. Uma vez que as relações entre, por exemplo, a pulverização de água, nível de pré-hidratação e desidratação de gesso, podem ser complexas, limitar o processo pode limitar problemas de interação inesperados (por exemplo, a taxa de pulverização de água ou o refrigerador de cimento podem afetar tanto a temperatura quanto a umidade no moinho). Estes limites podem ajudar a evitar condições de descontrole onde podem ocorrer resultados catastróficos.

[0219]De modo a obter os alvos, as predições tanto de Delta quanto da resistência podem ser determinadas. Na Fig. 12, os valores de Delta prognosticados com base nos sinais NIR são comparados aos valores de Delta medidos reais nos cimentos correspondentes. O modelo foi gerado usando os mesmos conjuntos de cimento a partir dos quais o Delta ideal foi calculado, o que novamente inclui dez clínqueres individuais. Para este modelo particular, aplicado em 365 pontos que representam dez clínqueres individuais, 98 % dos dados foram prognosticados dentro de 0,5 hora do valor medido real. Note que isto foi realizado em uma ampla gama de química de clínquer (representada pelo formato do ponto de dados), níveis de sulfato e áreas de superfície específicas de Blaine (representadas pela tonalidade do ponto de dados) e, surpreendentemente, tem mostrado uma precisão muito alta. Espera-se que dentro de uma determinada planta, a faixa tanto de químicas de clínquer quanto de áreas de superfície específicas seja mais estreita do que os dados usados para gerar a Fig. 12, o que pode levar a melhorias na precisão. Assim, com base na predição, um valor de Delta atual do cimento acabado pode ser determinado. Com base em um desvio do alvo, várias opções diferentes podem ser escolhidas. Por exemplo, no caso de o Delta ser maior do que o alvo, o teor de sulfato pode ser reduzido. A quantidade de redução pode ser determinada com base em uma relação pré-determinada entre uma dose de sulfato e Delta. Entretanto, um método mais preferido é fazer um pequeno ajuste no teor de sulfato (neste caso, uma redução) que seja grande o suficiente para ser detectado pelo sinal NIR, mas pequeno o suficiente para não causar uma mudança catastrófica nas propriedades do cimento (isto é, evitar subdosagem ou dosagem excessiva). Depois que mudança foi feita, outro sinal NIR e predição podem ser executados para medir o desvio do Delta em relação ao alvo. Este processo pode ser repetido até que o Delta esteja dentro de uma distância pré-definida do alvo. Um processo similar pode ser realizado se o Delta for menor do que o alvo (por exemplo, a fonte de sulfato pode ser incrementalmente aumentada). Além disso, a invenção permite que não apenas o sulfato total, mas também as quantidades de gesso e reboco sejam ajustadas. O teor de reboco não é tão simples quanto adicionar ou subtrair a fonte de sulfato porque existem casos onde um determinado teor de sulfato total é necessário junto com um a razão específica de gesso para reboco. Nestes casos, podem ser realizadas alterações nos parâmetros de processamento de moinho, afetando assim a quantidade de desidratação de gesso para reboco. Por exemplo, se a razão de gesso/reboco deve ser diminuída, a temperatura no moinho pode ser aumentada e/ou a taxa de pulverização de água pode ser diminuída. Entretanto, o sistema de moinho é complexo e esta ação pode afetar a pré-hidratação ou outros fatores que afetam a resistência. É com tais complexidades de sistema que uma medição em tempo real tanto de Delta quanto de resistência permite o controle verdadeiro.

[0220]Como outro método de controle, um esquema de otimização evolutiva pode ser implementado. A otimização evolutiva é um algoritmo de inteligência artificial inspirado pela evolução biológica. Em relação à presente invenção,

pequenas ações, que podem ser aleatórias, são realizadas para introduzir uma mudança no processo de produção de cimento. As medições são feitas (através do uso de NIR, por exemplo) para determinar os efeitos das pequenas ações. Pelo fato de que as medições podem ser feitas em tempo real, muitas pequenas ações podem ser realizadas. Cada ação e medição é registrada e o algoritmo começa a aprender a melhor forma para otimizar um objetivo pré-definido, por exemplo, para obter um alvo de resistência de 42,5 MPa e um Delta de 2 horas. Este método fornece uma vantagem sobre um método de otimização tradicional, visto que os métodos tradicionais dependem do entendimento da relação precisa entre as ações e as mudanças medidas (por exemplo, aumentando Blaine e alcançando uma certa mudança na resistência como medida por NIR). Por causa da complexidade do sistema, é muito difícil compreender as relações e os efeitos da interação (por exemplo, mudanças no Delta à medida que afetam mudanças na resistência e vice- versa).

[0221]Como um segundo exemplo, na Fig. 13, os valores de resistência prognosticados com base em sinais NIR são comparados aos valores de resistência reais medidos em cimentos correspondentes. O modelo foi gerado usando os mesmos conjuntos de cimento a partir dos quais o Delta foi calculado, que novamente inclui dez clínqueres individuais. Neste caso, depois que o modelo PLS foi gerado (na mesma forma como descrito acima), 77 % dos valores prognosticados estão dentro de 5 % da resistência medida real. Este é um grau surpreendentemente alto de precisão, considerando que a função de correlação usada para fazer a predição foi desenvolvida usando uma ampla gama de químicas de clínquer (representadas como a forma do ponto de dados) e áreas de superfície específicas de Blaine (representadas como a tonalidade do ponto de dados). Espera-se que quando a faixa de variação nas propriedades do clínquer e do cimento for menor, como seria esperado ao medir apenas o cimento fabricado a partir de uma única planta usando clínquer do mesmo forno, a precisão deve melhorar. Isto é suportado pela Fig. 14, que mostra que a precisão é maior quando apenas uma fonte de clínquer é considerada, nas áreas específicas de Blaine similares (98 % dos valores prognosticados estão dentro de 5 % da resistência medida real). Para o conhecimento dos inventores, uma relação direta entre resistência e sinais NIR não foi mostrada previamente.

[0222]Com uma predição de resistência, conforme mostrado nas Figs. 13 ou 14, não apenas o desvio de uma resistência alvo pode ser determinado, mas a mudança na resistência em relação ao Delta também pode ser determinada. Assim, um método iterativo é possível onde tanto o Delta prognosticado quanto a resistência são constantemente monitorados em combinação com outros parâmetros medidos possíveis e ajustados, levando a uma compreensão de como o Delta ideal varia com outros fatores. A presente invenção permite isto com base na frequência da ordem dos minutos, que é da mesma ordem de magnitude que o tempo de permanência do cimento no moinho. Além disso, isto também permite que cada ajuste (para um ou mais parâmetros/processos) seja de pequeno incremento, pelo fato de que aplicação de sensores online permite a predição tanto de Delta quanto da resistência de uma multiplicidade de vezes em um curto período de minutos, reforçando a confiança estatística na direção da mudança de desempenho provocada pelo referido pequeno ajuste. Tendo confiança no resultado do ajuste, os ajustes adicionais podem ser feitos. Tal método permite um processo iterativo rápido para acomodar mudanças no clínquer, fonte de sulfato, SCM, desempenho do aditivo, etc. Esta é uma melhoria distinta em relação ao que está disponível para os produtores de cimento atualmente. Por exemplo, se um produtor de cimento estivesse hoje usando calorimetria para controlar um Delta ideal pré-determinado, o Delta pode ser conhecido, na melhor das hipóteses, a cada 8 a 16 horas (dependendo de quando o Delta realmente ocorre no cimento). Isto tem duas desvantagens distintas. Primeiramente, o clínquer, fonte de sulfato ou composição de SCM, finura do cimento e outras propriedades podem muito bem ter mudado nas 12 horas desde que a amostra de cimento foi coletada, de modo que o ajuste indicado pelo teste de calorimetria pode não ser mais o correto ou ideal. Em outras palavras, o alvo ou o Delta ideal é considerado como constante para um clínquer, mesmo através da química do clínquer, fonte de sulfato ou, SCM ou a finura do cimento mudou, resultante possivelmente em uma mudança do Delta ideal. Em segundo lugar, se a calorimetria indicar que Delta está longe do valor ideal, então isto significa que o cimento sub-ideal foi produzido nas últimas 12 horas. No caso de otimização e ajuste com base nas medições de resistência, este problema é ainda maior, visto que, por definição, exige pelo menos 24 horas para obter uma medição de resistência de 1 dia resistência.

[0223]Além disso, ao considerar o gerenciamento de mais do que um parâmetro (neste caso, resistência e Delta), a incapacidade de monitoramento em tempo real na prática atual torna o controle ainda mais difícil. Por exemplo, de modo a ajustar Delta, um teste de calorimetria deve ser realizado, o que leva 8 horas no mínimo. Depois que o resultado é recebido, um ajuste é feito, por exemplo, para a taxa de alimentação de sulfato. Depois disto correr, outra amostra deve ser coletada para determinar o efeito na resistência. Este teste leva 24 horas. Se um ajuste for feito na resistência, em seguida, o Delta deve ser verificado novamente, o que mais 8 horas. Assim, um “ciclo” completo de ajustes leva 40 horas com a tecnologia atual. Em 40 horas, por exemplo, 4000 MT de cimento podem ser feitos e, como foi estabelecido no parágrafo anterior, é possível que a composição do clínquer, fonte de sulfato ou SCM já tenha mudado. Além disso, devido ao longo tempo de espera, mudanças maiores devem ser feitas, com maior risco de que não esteja na direção certa. Um sistema de medição e gerenciamento em tempo real aplicado iterativamente contorna estes problemas e permite que o produtor de cimento produza um produto compatível.

[0224]Uma solução em tempo real é especialmente necessária se as alterações forem feitas fora do moinho, isto é, no forno. Com base na química do clínquer como determinado por um sensor NIR no cimento produzido ou no fluxo de clínquer que entra no moinho, pode ser desejável fazer alterações nas razões do material bruto no forno. Isto seria muito menos vantajoso se realizado em intervalos de 8 ou mais horas (isto é, como é possível com a calorimetria atualmente). Além de mudanças na farinha crua do forno, mudanças no processamento também podem ser feitas com base no monitoramento do clínquer e amostra acabada.

[0225]Durante a classificação do cimento dentro do classificador (236 da Fig. 9), as partículas grossas são recirculadas de volta para o moinho (238) enquanto as partículas finas são transferidas para o silo de cimento (250) como cimento acabado (244). No bloco 106 da Fig. 8, um sinal LD da porção recirculada pode ser obtido. Com base neste sinal, uma característica de finura pode ser calculada, a qual, quando combinada com uma característica de finura do cimento acabado, pode ser usada para determinar como alterar a distribuição de tamanho de partícula do cimento acabado. O controle do classificador inclui vários métodos: velocidade do ar, carregamento de volume, etc. Com base nos sinais LD combinados, um método pode ser mais preferencial do que outro. Alternativamente, um sensor NIR pode substituir ou aumentar o sensor LD para fornecer também uma característica de finura.

[0226]Também é previsto que um sensor acústico que monitora o moinho possa fornecer informações para o enchimento (de esferas de aço) do moinho. Estas informações podem ser úteis para os ajustes de tamanho de partícula.

[0227]Outra característica benéfica permitida pelo monitoramento e gerenciamento em tempo real do processo de cimento é a capacidade de tornar constantes certas propriedades seletivamente. Esta é uma vantagem do ponto de vista da modelagem, pois as predições podem se tornar mais precisas. Por exemplo, na Fig. 15, o Delta foi mantido constante enquanto a resistência foi prognosticada. Em comparação às Fig. 13, a precisão da validação cruzada melhorou 6 pontos percentuais. Assim, pode ser vantajoso primeiro ajustar o Delta para o alvo desejado e, em seguida, ajustar a resistência (iterativamente). Alternativamente, a área de superfície específica de Blaine pode ser mantida constante (ou pelo menos a variação pode ser minimizada por meio de um sistema de controle de loop fechado, por exemplo). Neste caso, novamente, a melhora na predição de resistência pode ser demonstrada.

[0228]No bloco 108 da Fig. 8, um sensor de temperatura (T), umidade (M) ou umidade relativa (RH) (ou uma combinação dos mesmos) (234 ou 254 da Fig. 9) pode ser usado para fornecer uma indicação de desidratação do gesso. Estas informações podem ser usadas para corrigir a desidratação por meio do ajuste da taxa de alimentação de sulfato ou outros processos de moagem (por exemplo, pulverização de água) para ajustar a razão entre gesso e reboco. Um sensor NIR também pode ser usado para determinar a temperatura, umidade ou umidade relativa ou mesmo a taxa de desidratação diretamente. Similarmente, no bloco 108 da Fig. 8, o conduíte (por exemplo, correia ou escorregador de ar) entre o moinho e o silo pode ser instrumentado com sensores T, M, RH ou uma combinação dos mesmos (234 da Fig. 9) ou o refrigerador de cimento entre o moinho e o silo para monitorar a desidratação durante o transporte para o moinho. E, finalmente, o mesmo tipo de sensor pode ser instrumentado no próprio silo (250) para fornecer fatores de correção devido à desidratação, conforme mostrado no bloco 108 da Fig.

8. Novamente, um sensor NIR pode ser usado para recolher informações similares.

[0229]Além da desidratação do gesso, é previsto pelos inventores que a pré- hidratação também pode ser prognosticada a partir de leituras dos sensores T, M, RH ou NIR nestas mesmas localizações.

[0230]O desempenho dos aditivos de cimento depende do tipo e teor de sulfato (gesso, hemi-hidrato, anidrita), da finura do cimento e do grau de pré- hidratação do cimento. Portanto, as modificações no tipo e dosagem do aditivo de cimento precisam considerar as vantagens e desvantagens de outros fatores mutáveis. Os próximos quatro exemplos ilustram algumas destas relações.

[0231]Os aditivos de cimento podem afetar Delta. Uma redução no Delta pode ocorrer quando ingredientes que quelam o alumínio (tal como alcanolaminas ou açúcares) estão presentes no aditivo de cimento. Um teor maior de sulfato pode garantir que o Delta esteja dentro da faixa preferida para a resistência máxima. A adaptação a um Delta ou a um alvo de resistência à compressão pode, portanto, envolver a alteração da composição do aditivo de cimento e/ou o ajuste do teor de sulfato.

[0232]A Fig. 16 mostra a resistência à compressão em 1 dia de argamassas EN-196-1:2016 preparadas com um cimento moído no laboratório usando um clínquer industrial ASTM C 150 tipo II/V como uma função da dose ativa de etanol dissódico diglicinato (Na2-EDG; dose em ppm de cimento) e o teor adicionado de SO3 (como gesso e reboco). 3325 gramas de clínquer triturado foram moídos com 63,5 gramas de gesso e 39,4 gramas de reboco em um moinho de esferas de laboratório até uma área de superfície específica de Blaine de 3.400 cm2/g para produzir um cimento inicial com 1,50 % de SO3. A razão em peso de SO3 desta moagem é gesso:reboco 1:0,74). Os outros dois níveis de SO3 (2,02 % e 3,08 %) foram obtidos por mistura a seco de gesso e reboco na mesma razão em peso de SO3 que o cimento inicial antes da mistura de argamassa. O gráfico mostra que existe a diminuição de resistência de 1,5 a 2,0 MPa para cada nível de SO3 adicionado e a tendência de desempenho de Na2-EDG é independente das mudanças no teor de SO3 na faixa testada.

[0233]No próximo exemplo, as Figs. 17, 18 e 19 mostram a resistência à compressão em 1 dia de argamassas EN-196 preparadas com cimentos moídos no laboratório usando clínqueres industriais ASTM C 150 tipo I ou I/II como uma função de ambos, a dose ativa dos diferentes aditivos em ppm de cimento e SO3. A resposta de resistência é representada como um gráfico de contorno. Para produzir estas amostras, 3325 gramas de clínquer triturado foram moídos em um moinho de esferas de laboratório para uma área de superfície específica de Blaine de 3.300 ou

4.300 cm2/g sem qualquer fonte de sulfato de cálcio. Os níveis de SO3 testados para cada clínquer foram obtidos misturando a seco gesso e reboco para o cimento moído antes da mistura de argamassa.

[0234]As Figs. 17 e 18 comparam dois diferentes aditivos (dietanol isopropanolamina (DEIPA), e trietanol amina (TEA)) dentro do mesmo cimento. Os gráficos de contorno nas Figs. 17 e 18 demonstram a complexidade da eficácia do aditivo, pois depende tanto da dosagem do aditivo quanto do teor de sulfato para o Cimento 2. A presente invenção pode garantir que as faixas apropriadas de ambos sejam satisfeitas para maximizar a eficácia do aditivo. Na Fig. 19, DEIPA é adicionado a um cimento diferente (Cimento 3). Em comparação às Figs. 17 e 19, é demonstrado que a resposta é diferente, dependendo do cimento. Assim, de modo a otimizar aditivos para propriedades, tais como resistência, predições em tempo real de sulfato e resistência com base, por exemplo, no sinal NIR, pode ajudar a determinar as dosagens de aditivo ideais. Por exemplo, os ajustes podem ser feitos para mover o sistema em uma certa faixa de sulfato.

[0235]Os princípios, formas de realização preferidas e modos de operação da presente invenção foram descritos no relatório descritivo anterior. A invenção, que se destina a ser protegida neste relatório, entretanto, não deve ser interpretada como limitada às formas particulares divulgadas, visto que estas devem ser consideradas ilustrativas em vez de restritivas.

Os técnicos no assunto podem fazer variações e mudanças sem se afastar do espírito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para fabricar cimento, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (A) introduzir, em um moinho, materiais brutos compreendendo clínquer, uma fonte de sulfato escolhida a partir de gesso, reboco, anidrita de cálcio ou uma mistura dos mesmos e, opcionalmente, pelo menos um aditivo de cimento; moer os materiais brutos, para produzir uma mistura moída de partículas compreendendo clínquer moído e sulfato de cálcio; e separar a mistura moída de partículas dentro de um classificador pelo qual uma primeira porção das partículas ou o cimento acabado são enviados a um silo ou outro recipiente para conter o cimento acabado e pelo qual uma segunda porção das partículas é recirculada no moinho para mais moagem; (B) fornecer pelo menos um sistema de sensor escolhido a partir do sistema de sensor infravermelho, sistema de sensor de difração de laser ou ambos, e detectar emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia por ou através da mistura moída de partículas ou cimento acabado fornecido na etapa (A), e gerar sinais de saída correspondentes à energia detectada; (C) comparar os sinais de saída gerados na etapa (B) aos dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados compreendendo os valores de sinal de saída previamente obtidos a partir de sensores que medem a emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia no espectro infravermelho, espectro de difração de laser nos espectros infravermelho e difração de laser, os dados armazenados sendo correlacionados a uma propriedade física ou química do cimento acabado correspondente, cimento hidratado ou produto cimentício feito com o cimento; e (D) em resposta à comparação na etapa (C), ajustar (i) a quantidade e a forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho na etapa (A); (ii) classificador,

desse modo, para alterar as quantidades relativas de partículas moídas sendo enviadas ao silo e sendo recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou quantidade e tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água sendo introduzida no moinho; (v) quantidade de ar fornecido por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; ou (vii) combinação de qualquer um entre os precedentes.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas pelo menos mensalmente ou em intervalos de tempo mais curtos.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas para pelo menos 100.000 tonelada métricas (MT) sucessivas de clínquer de cimento sendo moído no moinho ou em intervalos de volume mais curtos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (A) a (D) são realizadas e repetidas após uma alteração detectada no processo de produção de cimento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (A), o processador é programado para ajustar o sulfato que entra no moinho em termos de tipo de sulfato de cálcio, taxa de alimentação ou tipo e taxa de alimentação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é programado para ajustar materiais cimentícios suplementares (SCM) que entram no moinho em termos de tipo, taxa de alimentação ou tipo e taxa de alimentação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é programado para ajustar a introdução de aditivos químicos no moinho em termos de tipo, formulação, quantidades, taxa de dosagem ou uma combinação dos mesmos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é programado para ajustar um processo de forno, um processo de moagem ou ambos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente coletar dados a partir de pelo menos um sensor não-IR, não-laser disposto ou localizado dentro de, ou na entrada ou saída de: (i) o moinho, (ii) uma entrada de fluxo de ar, saída ou canal conectado ao moinho ou (iii) um forno que produz material de clínquer de cimento introduzido no moinho.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer um sensor IR ou laser dentro de um caçamba de elevador, correia transportadora, escorregador de ar ou dispositivo de transporte pneumático dentro de ou conectado ao moinho.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (C), os dados armazenados estão associados aos dados obtidos sobre o cimento acabado ou hidratado, são escolhidos a partir de (i) dados de teste de resistência, (ii) dados exotérmicos; (iii) dados de iniciação de ajuste; (iv) dados de queda; (v) dados de estabilidade dimensional; (vi) dados de teor de ar; (vii) dados de pré-hidratação; (viii) dados de condições de redução ou queima; (ix) dados de finura de cimento; ou (x) ou uma mistura dos mesmos.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (B), pelo menos um sistema de sensor é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura moída de partículas ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura moída irradiada de partículas ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, desse modo, obtendo dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados de teste de resistência da mistura moída hidratada de partículas ou cimento acabado em uma idade pré-determinada.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (B), pelo menos um sistema de sensor é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura moída de partículas ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura moída irradiada de partículas ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, desse modo, obtendo dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados exotérmicos armazenados na memória acessível ao processador.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (C), os dados de IR refletido armazenados correspondem aos dados exotérmicos compreendendo medições calorimétricas do cimento acabado moído hidratado; o método compreendendo adicionalmente: (A) determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que (-)1 hora ou maior do que (+)4 horas, onde T1 representa o tempo em que a taxa de reação de silicato máxima ocorre depois da iniciação da hidratação do cimento e T2 representa o tempo depois da iniciação da hidratação do cimento em que ocorre a taxa de reação de aluminato de tricálcio renovado (se depois de T1) ou em que a reação de aluminato é concluída (se ocorrer antes de T1); e (B) se a diferença de T2 menos T1 for menor do que (-)1 hora ou maior do que (+)4 horas, ajustando a quantidade de gesso, reboco, anidrita de cálcio ou uma combinação dos mesmos dentro da fonte de sulfato introduzida no moinho por meio do ajuste da taxa de alimentação de sulfato no moinho e, opcionalmente, ajuste de pelo menos uma condição de moagem escolhida a partir de (i) quantidade de água introduzida no moinho, (ii) potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho, (iii) quantidade de aditivo ou aditivos introduzidos no moinho; ou (iv) uma combinação dos mesmos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (C), os dados de IR refletido armazenados correspondem aos dados exotérmicos compreendendo medições calorimétricas do cimento acabado moído hidratado; o método compreendendo adicionalmente: (A) determinar se a diferença entre o tempo T2 menos o tempo T1 é menor do que o alvo pré-definido menos 1 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 2 horas, onde T1 representa o tempo em que a taxa de reação de silicato máxima ocorre depois da iniciação da hidratação do cimento e T2 representa o tempo depois da iniciação da hidratação do cimento em que ocorre a taxa de reação de aluminato de tricálcio renovado (se depois de T1) ou em que a reação de aluminato é concluída (se ocorrer antes de T1); e (B) se a diferença for menor do que o alvo pré-definido menos 1 hora ou maior do que o alvo pré-definido mais 2 horas, (i) quantidade, forma ou quantidade e forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho; (ii) configurações do classificador, desse modo, para alterar as quantidades relativas de partículas moídas sendo enviadas ao silo e sendo recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade, tipo ou quantidade e tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv) quantidade de água sendo introduzida no moinho; (v) quantidade de ar fornecido por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; (vii) ajuste do resfriador de cimento, desse modo, para alterar a temperatura do cimento acabado ou (viii) uma combinação dos mesmos.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (C), o método compreende adicionalmente comparar os dados do sensor retirados da etapa (B) a pelo menos dois ajustes de dados acessíveis por processador armazenados diferentes.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente medir o tamanho de partícula do clínquer e sulfato de cálcio sendo moído no moinho; e, em resposta adicional à comparação da etapa (C) entre os dados do IR refletido obtidos e do IR refletida armazenado, ajustar uma característica ou propriedade do tamanho de partícula do clínquer e sulfato de cálcio sendo moído ou ambas.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer o cálculo de um valor correspondente ao grau ou nível de pré-hidratação do cimento, incorporar o valor na memória acessível ao processador e iniciar a decisão de ajustar as condições de processo de moagem ou recirculação e ajustar pelo menos uma entre as condições de processo de moagem ou recirculação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (B), pelo menos uma radiação de energia/sistema de sensor é um sistema de sensor infravermelho que apresenta um emissor infravermelho para irradiar a mistura moída de partículas ou cimento acabado e um sensor infravermelho para detectar a radiação infravermelha refletida (IR) a partir da mistura moída irradiada de partículas ou cimento acabado, o sistema de sensor infravermelho, desse modo, obtendo dados de IR refletido; e, na etapa (C), o processador compara os dados de IR refletido aos dados de IR refletido armazenados correspondentes aos dados do resultado de teste e indica na exibição do monitor, impressão ou alarme visual ou sonoro indica o grau de redução no clínquer ou, de outro modo, que um limite pré-estabelecido de redução de clínquer foi atingido ou excedido.

20. Sistema para fabricar cimento, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um moinho para a moagem de materiais brutos, incluindo clínquer, uma fonte de sulfato escolhida a partir de gesso, reboco, anidrita de cálcio ou uma mistura dos mesmos e, opcionalmente, aditivos de cimento, para produzir uma mistura moída de partículas compreendendo clínquer moído e sulfato de cálcio; um classificador para separar a mistura moída de partículas pelo qual uma primeira porção das partículas ou o cimento acabado são enviados a um silo ou outro recipiente para conter o cimento acabado e pelo qual uma segunda porção das partículas é recirculada no moinho para mais moagem; pelo menos um sistema de sensor escolhido a partir do sistema de sensor infravermelho, sistema de sensor de difração de laser ou ambos, o sistema de sensor que detecta emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia por ou através da mistura moída de partículas ou cimento acabado e o sistema de sensor que gera sinais de saída correspondentes à energia detectada; e um processador configurado ou programado para comparar sinais de saída gerados por pelo menos um sistema de sensor com dados armazenados na memória acessível ao processador, os dados armazenados compreendendo valores de sinal de saída previamente obtidos a partir de sensores que medem a emanação, refletância, transmitância ou absorção de energia no espectro infravermelho, espectro de difração de laser ou nos espectros infravermelho e difração de laser; e o processo configurado ou programado adicionalmente para ajustar (i) quantidade e forma de sulfato de cálcio introduzido no moinho na etapa (A); (ii) um classificador, desse modo, para alterar as quantidades relativas de partículas moídas sendo enviadas ao silo e sendo recirculadas novamente no moinho; (iii) quantidade,

tipo ou quantidade e tipo de aditivos de cimento introduzidos no moinho; (iv)

quantidade de água sendo introduzida no moinho; (v) a quantidade de ar fornecido por meio do ajuste de potência ou velocidade de um ventilador ou soprador conectado para ventilar o moinho; (vi) quantidade ou tipo de material cimentício suplementar introduzido no moinho; ou (vii) combinação de qualquer um entre os precedentes.