BRPI1103563A2 - processo de produÇço de cimentÍcios com utilizaÇço de xistos betuminosos e/ou de resÍduos do seu beneficiamento em forno de calcinaÇço - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE PRODUÇçO DE CIMENTÍCIOS COM UTILIZAÇçO DE XISTOS BETUMINOSOS E/OU DE RESÍDUOS DO SEU BENEFICIAMENTO EM FORNO DE CALCINAÇçO. O presente processo permite a obtenção de cimentícios e pozolana artificial ativada, desenvolvida a partir de xistos betuminosos e/ou resíduos de seu beneficiamento, doravante denominados simplesmente "xistos", misturados entre si e/ou com argilas na alimentação do forno rotativo, em proporções que variam de 1% até 100% de xistos na mistura. Estes xistos ou misturas de xistos com argilas, quando calcinadas em temperaturas entre 600<198>C e 900<198>C, em um forno horizontal, em ambiente redutor, geram o chamado cimentício ou pozolana artificial ativada, o que torna o cimentício ou a pozolana artificial reativo quando em contato com água, conferindo ao material propriedades aglomerantes.
Description
PROCESSO DE PRODUgAO DE CIMENTICIOS COM UTILIZA^AO DE XISTOS BETUMINOSOS E/OU DE RESIDUOS DO SEU BENEFICIAMENTO EM FORNO DE CALCINACAO
Relatorio descritivo da Patente de Ιηνβηφδο de processo de produ^So de cimenticios com utiliza9ao de xistos betuminosos, ou pirobetuminosos, e/ou de residuos do seu beneficiamento em forno de calcina9ao, visando a obten9ao de um produto com larga utiliza9ao nos mais diversificados tipos de indiistrias, como, por exemplo，a industria da constru9ao civil, a indiistria cimenteira, como material adicional ao cimento (cimenticio), a indiistria concreteira, como material adicional ao concreto, e a indiistria da argamassa, como material adicional a argamassa.
O presente processo permite a obten9ao de cimenticios e pozolana artificial ativada, desenvolvida a partir de xistos betuminosos e/ou residuos de seu beneficiamento, doravante denominados simplesmente "xistos", misturados entre si e/ou com argilas na alimenta9ao do forno rotativo, em propor9oes que variam de 1% ate 100% de xistos na mistura. Estes xistos ou misturas de xistos com argilas, quando calcinadas em temperaturas entre 600°C e 900°C, em um forno horizontal, em ambiente redutor, geram ο chamado cimenticio ou pozolana artificial ativada, ο que torna ο cimenticio ou a pozolana artificial reativo quando em contato com agua, conferindo ao material propriedades aglomerantes.
O processo, ora proposto, consiste em calcinar xistos e/ou a misturas deste material com argilas em um forno horizontal, devendo, tanto os xistos como a mistura de xisto e argilas, ser dosados por equipamento de dosagem e alimentados juntamente ao forno.
Dependendo das caracteristicas dos xistos e/ou da mistura destes com argila, e tambem do combustivel utilizado no forno, a propor9ao de xisto
junto da alimenta^o varia de 1% ate 100%. A temperatura do forno, medida na zona de queima devera estar entre 600°Ca900°C.
O ambiente dentro do forno devera ser redutor, com ο nivel de CO, variando na saida do forno, 0,10 a 2,00%.
O tempo de residencia do material no forno devera ser de 40 a 70
minutos.
O combustivel utilizado no forno podera ser ο gas natural; coque, nacional ou importado, moido; moinha vegetal moida; carvao vegetal moido; carvao mineral moido; oleo diesel; oleos pesados，ou gases provenientes de gerador de gases.
O cimenticio ou pozolana artificial ativada na saida do forno podera ser resfriado por ar em contra corrente, ou resfriado pela temperatura ambiente em um estoque.
O controle de qualidade do xisto calcinado e/ou da mistura de xistos e argilas produzidos no forno horizontal e realizado pela "Perda ao Fogo" ou "Perda por Calcinagao" dos cimenticios ou pozolana artificial ativada na saida do forno, que, dependendo dos xistos e/ou das misturas de xistos e argilas, podera ficar de 0,50 a 11%.
Na calcina5ao no forno horizontal poderao ser utilizados ο xisto da forma9ao Tremembe/SP, ο xisto da forma9ao Irati (SP，PR, SC e RS), ο xisto retortado (residuo do process。de beneficiamento da UN-SIX), finos de xisto (residuo do processo de beneficiamento da UN-SIX), ο xisto da formafao Candeias (BA e SE) ou outros xistos betuminosos com caracteristicas semelhantes, sozinhos e/ou misturados entre si, e/ou com argilas.
O xisto calcinado e produzido no forno horizontal a temperatura de 600°C a 900°C, devido a composigao do material natural e ao processo de
produgao. O xisto calcinado contem fases de clinquer，principalmente silicato bicalcico e aluminato monocalcio. Tambem contem, alem de pequenas quantidades de oxido de calcio livre e de sulfato de calcio, maiores quantidades de oxidos que reagem pozolanicamente, especialmente dioxido de silicio. Consequentemente, quando finamente moido, ο xisto betuminoso calcinado revela acentuadas propriedades hidraulicas como ο cimento Portland e, complementarmente, propriedades pozolanicas.
A atividade da argila e/ou mistura de argilas e xistos se deve a atividade pozolanica dos argilominerais, dos oxidos de aluminio do tipo gama e dos hidroxidos de aluminio, aos quais devem ser calcinados para produzir propriedades pozolanicas satisfatorias. Algumas argilas calcinadas sao excelentes pozolanas, especialmente argilas contendo caulinita e montmorilonita para ο controle da rea^So alcali-agregado.
As propriedades pozolanicas dos xistos e/ou da mistura de xistos e argilas calcinadas sao obtidas a cerca de 500°C, sendo as temperaturas otimas entre 600°C a 900°C, sendo que, acima de 900°C, perde-se a atividade pozolanica devido a forma9ao de compostos cristalinos estaveis.
As argilas usadas como pozolanas geralmente contem de 50 a 65% de SiO2 e de 17 A 38% de Al2O3. A atividade pozolanica aumenta na medida em que aumenta ο teor de AL2O3, ο que sugere que um composto de aluminio contribui para a atividade pozolanica, provavelmente formando um aluminato de calcio. Em favor desse fato tem-se que a caracteristica da bauxita calcinada, rica em oxido de aluminio gama, e um excelente material pozolanico.
Devido a influencia critica da temperatura de calcinado nas
propriedades das argilas, a produ9ao deve ser cuidadosamente controlada para obter-se uma pozolana uniforme. A varia9oes da atividade pozolanica
de argilas, em fun9ao da temperatura, estao correlacionadas com as varia9oes estruturais que ocorrem nos diferentes argilominerais. Essas transforma9oes sao esquematicamente representadas pelas equates:
3iA1203.2Si02.2H20) (400 a 700°0 -»6H20 + 3(A1203.2Si02)(metacaulim ou metacaulinita)j[975fCl->Nuclea5ao
O maior grau de desordem cristalina esta na fase Metacaulinita, contendo alumina e silica de elevada area especifica e de grande atividade quimica.
Desta forma e razoavel concluir que ο componente com atividade pozolanica no caso de argilas cauliniticas calcinadas e a Metacaulinita, e que ο produto formado pela rea9ao entre Metacaulinita e hidroxido de calcio e, consequentemente, uma mistura de silicatos e aluminatos de calcio, possivelmente hidratados. A caulinita nao calcinada nao possui nenhuma atividade pozolanica, e nao reage com hidroxido de calcio.
Com ο processo acima descrito temos tambem a redufao do Fe2O3, devido ao carbono do combustivel do xisto e do ambiente redutor no forno, com presen9a de CO. Com isto ha uma mudan9a na cor dos xistos e/ou misturas de xistos e argilas calcinadas no forno rotativo.
O cimenticio e a pozolana artificial ativada produzida no forno horizontal com ο metodo acima descrito, devera atender as normas NBR 5736 - Cimento Portland pozolanico; NBR 5737 - Cimentos Portland resistentes a sulfates; NBR 12653 - Materials pozolanicos; NBR 5751 - Materials pozolanicos - Determinapao de atividade pozolanica _ Indice de atividade pozolanica com cal; NBR 5752 - Materials pozolanicos - Determina9ao de atividade pozolanica com cimento Portland - lndice de atividade pozolanica com cimento, e NBR 5753 - Cimento Portland -
ensaio de pozolanicidade para cimento Portland pozolanico.
Claims (13)
1. PROCESSO DE PRODU^AO DE CIMENTICIOS COM UTILIZA^AO DE XISTOS BETUMINOSOS1 E/OU DE RESIDUOS DO SEU BENEFICIAMENTO EM FORNO DE CALCINA^AO, caracterizado pelo fato de consistir na calcinagao de xistos e/ou a misturas deste material com argilas em um forno horizontal，sendo, tanto os xistos como a mistura de xisto e argilas, dosados por equipamento de dosagem e alimentados juntamente ao forno, e onde，dependendo das caracteristicas dos xistos e/ou da mistura destes com argila, e tambem do combustivel utilizado no forno, a propor9ao de xisto junto da alimenta9ao varia de 1% ate 100%.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicagSo 1，caracterizado pelo fato da temperatura do forno, medida na zona de queima, estar entre 600°C a 900°C.
3. PROCESSO, de acordo com a reivindica^So 1, caracterizado pelo fato do ambiente dentro do forno ser redutor, com ο nivel de CO variando, na saida do forno, de 0,10 a 2,00%.
4. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1，caracterizado pelo fato do tempo de residencia do material no forno ser de 40 a 70 minutos.
5. PROCESSO, de acordo com a reivindicapSo 1，caracterizado pelo fato do combustivel utilizado no forno poder ser gas natural, coque, nacional ou importado, moido, moinha vegetal moida, carvao vegetal moido, carvao mineral moido, oleo diesel, oleos pesados ou gases provenientes de gerador de gases.
6. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1, caracterizado pelo fato do cimenticio ou pozolana artificial ativada na saida do forno poder ser resfriado por ar em contra corrente, ou resfriado pela temperatura ambiente em um estoque.
7. PROCESSO, de acordo com a reivindicafao 1，caracterizado pelo fato do controle de qualidade do xisto calcinado e/ou da mistura de xistos e argilas produzidos no forno horizontal ser realizado pela "Perda ao Fogo" ou "Perda por Calcina9ao" dos cimenticios ou pozolana artificial ativada na saida do forno, e, dependendo dos xistos e/ou misturas de xistos e argilas, poder ficar de 0,50 a 11%.
8. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1, caracterizado pelo fato da calcina9ao no forno horizontal poder utilizar xisto da forma9ao Tremembe/SP; xisto da forma9ao Irati (SP, PR, SC e RS); xisto retortado (residuo do processo de beneficiamento da UN-SIX); finos de xisto (residuo do processo de beneficiamento da UN-SIX); xisto da forma9ao Candeias (BA e SE), ou outros xistos betuminosos semelhantes, sozinhos e/ou misturados entre si e/ou com argilas.
9. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1，caracterizado pelo fato do xisto calcinado, devido a composi9ao do material natural e ao processo de produ9ao, ser produzido no forno horizontal a temperatura de 600°Ca900°C.
10. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1，caracterizado pelo fato do xisto calcinado conter fases de clinquer, principalmente silicato bicalcico e aluminato monocalcio, alem de pequenas quantidades de oxido de calcio livre e de sulfato de calcio, e quantidades maiores de oxidos que reagem pozolanicamente, especialmente dioxido de silicio.
11. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1，caracterizado pelo fato do xisto betuminoso calcinado, quando finamente moido, revelar acentuadas propriedades hidraulicas, e, complementarmente, propriedades pozolanicas.
12. PROCESSO, de acordo com a reivindica9ao 1, caracterizado pelo fato da atividade da argila e/ou mistura de argilas e xistos se dever a atividade pozolânica dos argilominerais, dos óxidos de alumínio do tipo gama e dos hidróxidos de alumínio, aos quais devem ser calcinados para produzir propriedades pozolânicas satisfatórias.
13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de se obter também a redução do Fe2C>3, devido ao carbono do combustível do xisto e do ambiente redutor no forno, com presença de CO.
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