PT739318E

PT739318E - Processo e aparelho para utilizar escoria de aco na producao de clinquer

Info

Publication number: PT739318E
Application number: PT95907439T
Authority: PT
Inventors: Rom D Young
Original assignee: Texas Industries Inc
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 2000-09-29
Also published as: ATE192424T1; CA2139793A1; AU681756B2; US5421880A; WO1995019324A1; KR100240322B1; JP3034307B2; US5421880C1; RU2148559C1; ES2147604T3; EP0739318A4; EP0739318B1; CN1138848A; TW492951B; EP0739318A1; BR9506490A; DE69516667D1; AU1567295A; DE69516667T2; CN1067662C

Description

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DESCRICÃO “Processo e aparelho para utilizar escória de aço na produção de clinquer”

Campo técnico

Este invento refere-se em geral ao fabrico de clinquer em fornos industriais rotativos longos. Em particular, o invento refere-se ao processo e ao aparelho para fabrico de clinquer em fornos industriais rotativos longos de via húmida ou de via seca convencionais, em que a escória de aço é adicionada na extremidade de entrada do forno industrial com uma corrente de material de alimentação, que contém cal, de tal modo que quando a corrente de material de alimentação e de escória de aço se move para o calor, na extremidade de aquecimento do forno, a escória de aço é fundida e dispersa dentro do material de alimentação para formar o clinquer.

Antecedentes da técnica

Como indicado na patente US n°. 5 156 676, a literatura está repleta de processos pelos quais pode ser realizada a calcinação e a formação de clinquer dos ingredientes de cimento. O processo típico que utiliza um forno industrial rotativo, quer de via húmida ou de via seca, é bem conhecido. As matérias-primas do cimento, tais como pedra calcária, a argila e a areia, ou materiais semelhantes, são finamente triturados e intimamente misturados para proporcionarem uma mistura substancialmente homogénea na entrada ou na extrémidade de alimentação do forno industrial. O forno industrial é inclinado para baixo com um ângulo tal que a extremidade de aquecimento do forno industrial se encontra por baixo da extremidade de alimentação. O forno industrial tem geralmente quatro zonas de operação, que incluem uma zona de pré-calcinação, uma zona de calcinação, uma zona de formação de clinquer e uma zona de arrefecimento. O combustível convencional é combinado com ar pré-aquecido e injectado para dentro do forno industrial na extremidade de aquecimento. Nos processos de fabrico de cimento são empregues convencionalmente combustíveis tais como o gás natural, o petróleo ou o carvão pulverizado.

À medida que as matérias-primas do cimento finamente divididas passam para dentro do forno industrial rotativo, na extremidade de alimentação do mesmo, os materiais são aquecidos desde a temperatura ambiente até cerca de 538°C 84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 2

(1000°F) na zona de pré-calcinação. Nesta zona, o calor dos gases da combustão vindos da zona de calcinação é utilizado para aumentar a temperatura das matérias-primas. Além disso, no forno industrial, sistemas em cadeia ou semelhantes podem ser fixos no interior do forno industrial e são empregues para melhorar a eficiência da permuta de calor entre os gases e as matérias-primas. A temperatura das matérias-primas é aumentada a partir de cerca de 538°C (1000°F) até cerca de 1098°C (2000°F), quando as mesmas passam através da zona de calcinação e nesta zona o CaC03 é decomposto com libertação de C02. O material calcinado à temperatura de cerca de 1098°C (2000°F) passa depois para dentro da zona de formação de clinquer ou calcinação, onde a temperatura aumenta até cerca de 1500°C (2732°F). É nesta zona que as matérias-primas primárias são convertidas nos compostos de cimento típicos tais como silicato tricálcico, silicato dicálcico, aluminato tricálcico, e aluminoferrite tetracálcica. O clinquer deixa então a zona de formação de clinquer onde o clinquer é arrefecido e depois disso processado adicionalmente, como, por exemplo, por trituração.

Além disso, a utilização de escória de alto forno triturada como um material aglutinante remonta a 1774. Na produção de ferro, o alto forno é carregado continuamente a partir do topo com fontes de óxido de ferro, fundente e combustível. São obtidos dois produtos no forno: o ferro fundido, que é recolhido no fundo do forno e a escória de alto forno de ferro líquida, que flutua na superfície do ferro. Ambos são periodicamente sangrados do forno a uma temperatura de cerca de 1500°C (2732°F). A escória consiste principalmente em sílica e alumina combinadas com cálcio e óxidos de magnésio do fundente. A actividade aglutinante desta escória para utilização em argamassa ou betão é determinada pela sua composição e a velocidade à qual o material fundido é arrefecido, quando o mesmo sai do forno.

Além disso, na produção de aço ocorre um processo semelhante em que a escória de aço líquida flutua na superfície do aço. De novo, a escória de aço consiste principalmente em sílica e alumina combinadas com cálcio e óxidos de magnésio. Tanto a escória de aço como a escória de alto forno, causam grandes problemas aos fabricantes para se verem livres das mesmas.

Tanto a escória de aço como a escória de alto forno é composta por

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 3 partículas que são muito duras. As partículas de escória de aço são suficientemente duras para cortar vidro. A escória de alto forno, quando utilizada, tem sido sempre numa forma de pó fino, o que significa que tem que ser utilizada uma grande quantidade de energia para triturar e pulverizar a escória na forma de pó fino. Um tal processo é descrito na patente US 2 600 515, em que uma escória de alto forno, numa mistura de pó fino com calcário, é alimentada em fornos de cimento rotativos e é introduzida directamente para dentro da chama do forno industrial. O pó de escória é soprado ao mesmo tempo e pelos mesmos canais que o combustível, nomeadamente carvão pulverizado, nafta ou gás. Este processo tem várias desvantagens. Uma das desvantagens mais significativas é que são requeridas quantidades enormes de energia para pulverizar e secar o material, de modo que o mesmo possa ser soprado para dentro do forno.

Muitos dos compostos quírpicos na escória de aço e escória de alto forno são comuns aos compostos químicos do cimento e o seu calor de formação já foi conseguido nos seus respectivos processos. A análise dê difracção por raios X da escória de aço mostra ter a composição: um silicato dicálcico (β) beta altamente fundido 2CaO ' Si02 (C2S). Este composto, com a adição de CaO, pode ser convertido para 3CaO Si02 (C3S) na zona de queima do forno industrial rotativo. A experiência tem mostrado que a escória de aço não tem efeito prejudicial no funcionamento de um forno industrial rotativo de cimento. A emissão de materiais voláteis do forno industrial rotativo é melhorada, porque a escória foi previamente tratada por calor e a maior parte dos materiais voláteis foram removidos, isto é, o dióxido de carbono, carbono, orgânicos voláteis e materiais semelhantes. Contudo, como indicado, é requerida a trituração fina ou fragmentação ou pulverização da escória, adicionando-se assim um passo caro ao processo de fabrico de cimento.

Descrição do invento

Porque foi reconhecido à muito que muitos dos compostos químicos na escória de aço são comuns aos compostos químicos do cimento e porque a escória de aço está disponível em grandes quantidades e apresenta um problema de destruição maior, é vantajoso ser-se capaz de utilizar a escória de aço no processo de fabrico de cimento, se a mesma poder ser utilizada num estado mais grosseiro do que o estado pulverizado, presentemente requerido, e se a mesma poder ser adicionada aos materiais de alimentação a serem fornecidos ao forno 84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 4

industrial na extremidade de alimentação do forno industrial, em vez de. na extremidade de aquecimento do mesmo. O presente invento proporciona uma tal utilização da escória de aço e proporciona um processo e um aparelho para utilização de várias escórias vindas do processamento do aço, que foram esmagadas e crivadas, de modo a proporcionar um estado grosseiro com diâmetros de componentes de até 51 mm (2”), sendo a escória grosseira fornecida para dentro da extremidade de entrada do forno industrial com os materiais de alimentação, obtendo-se deste modo todas as vantagens da utilização de escória de aço sem a desvantagem do requisito de proporcionar a trituração fina, pulverização ou fragmentação da escória.

Como indicado anteriormente, a experiência tem mostrado não ter a escória de aço efeito prejudicial no funcionamento do forno industrial rotativo. A emissão de materiais voláteis a partir do forno industrial rotativo é melhorada porque a escória de aço foi anteriormente tratada termicamente e os materiais mais voláteis foram removidos, isto é dióxido de carbono, carbono, orgânicos voláteis, e materiais semelhantes. Devido à história anterior da escória de aço, a química da escória de aço requerida já foi conseguida durante o processo de fabrico do aço conservando-se assim a energia no processo de fabrico de cimento. Assim, existem várias vantagens da utilização desta escória.

Primeiro, como indicado anteriormente, não é requerida a trituração fina, pulverização ou fragmentação da escória. Grandes quantidades de escória grosseira (definida aqui como escória de aço, que tem componentes até 51 mm (2”) no diâmetro) podem ser incorporadas na composição do clinquer com apenas alterações químicas menores, para alimentação de material regular ao forno industrial rotativo. O esmagamento e a crivagem é apenas requerida para as partículas de escória que tenham um diâmetro que exceda 51 mm (2”).

Segundo, não é requerida a secagem da escória. A humidade inerente vai de 1 % a 6%. No sistema de forno industrial rotativo de processo de via húmida, são realizadas reduções substanciais da humidade e poupanças. No sistema de forno industrial rotativo de processo de via seca, não é requerido que a escória de aço seja seca.

Terceiro, não foi verificado o entupimento do forno industrial devido ao anel de lama ou ao crescimento do clinquer. Em ambos os fornos rotativos de processo

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 5 de via húmida e de via seca, a escória de aço grosseira tem um efeito de limpeza sobre o crescimento do material, quando o mesmo se move através do forno industrial.

Quarto, a escória de aço grosseira pode ser utilizada como parte inicial do material de alimentação e é introduzido dentro do forno industrial na extremidade de alimentação do mesmo. A escória de aço e o material de alimentação húmido podem ser injectados para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial rotativo como materiais separados e podem ser injectados em conjunto na extremidade de alimentação do forno industrial sem um processo de mistura prévio.

Quinto, são apenas requeridas ligeiras alterações químicas na composição do material de alimentação para o material de alimentação normal incluir a escória de aço. Isto significa usualmente que o material de alimentação tem que ser enriquecido em conteúdo de cal.

Sexto, a estrutura do composto químico da escória de aço grosseira transforma-se na estrutura do clinquer desejada por difusão, durante o tratamento térmico dentro do forno industrial rotativo. Sétimo, são realizadas poupanças substanciais de energia, quando é utilizada a escória de aço devido à baixa temperatura à qual a escória de aço funde e porque não é requerida a trituração ou pulverização da escória de aço.

Oitavo, os aumentos de produção são quase proporcionais à quantidade de escória de aço utilizada.

Nono, as condições ambientais do processo do forno industrial rotativo melhoram devido ao baixo conteúdo volátil da escória de aço. Décimo, a reciclagem da escória de aço melhora o ambiente porque proporciona uma utilização importante para as grandes quantidades de escória de aço disponíveis e a destruição da escória de aço constitui presentemente um problema ambiental. Décimo primeiro, o custo de produção de cimento é, substancialmente, reduzido devido às poupanças de energia e ao fornecimento abundante de escória

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 6 de aço de baixo custo. Assim, é um objectivo do presente invento providenciar um processo melhorado e aparelho para operar um forno industrial rotativo para a produção de clinquer, utilizando escória de aço grosseira, um subproduto dos processos de fabrico de aço. É outro objectivo para o presente invento introduzir a escória de aço grosseira dentro de um forno industrial rotativo de fabrico de cimento na extremidade de alimentação do mesmo. É ainda outro objectivo do presente invento utilizar escória de aço grosseira, que tem vários tamanhos de partículas substancialmente a partir de um máximo de 51 mm (2”) em diâmetro e abaixo do mesmo.

Assim, o presente invento refere-se a um processo de fabrico de clinquer, que utiliza um forno industrial de cimento rotativo alongado, que tem uma extremidade de alimentação e uma extremidade de aquecimento, sendo a extremidade de aquecimento inclinada para baixo relativamente à extremidade de alimentação, compreendendo o processo os passos de dirigir o calor de uma fonte de calor para dentro da extremidade de aquecimento do forno industrial, introduzir uma corrente de material de alimentação, que contém cal para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial, de tal modo que a corrente de material de alimentação se move para o calor da extremidade de aquecimento do forno industrial, e adicionar uma quantidade predeterminada de escória de aço esmagada e crivada à corrente de material de alimentação na extremidade de alimentação do forno industrial, de modo que quando a corrente de material de alimentação e escória de aço se move para a extremidade de aquecimento do forno industrial, a escória de aço é fundida pelo calor e dispersa dentro do material de alimentação para formar o clinquer. O invento refere-se também a um aparelho para formar clinquer, que compreende um fomo industrial rotativo de cimento que tem uma extremidade de alimentação e uma extremidade de aquecimento, sendo a extremidade de aquecimento inclinada para baixo relativamente à extremidade de alimentação, uma fonte de calor na extremidade de aquecimento, para aquecimento do interior do forno industrial rotativo, e meios de transporte para introduzir uma corrente de material de alimentação, que contém cal e escória de aço para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial rotativo, de modo que, quando a corrente de material e a escória de aço se movem para a extremidade de

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 7 aquecimento do forno industrial, a escória de aço é dispersa pelo calor dentro do material de alimentação para formar o clinquer.

Breve descrição dos desenhos

Estes e outros objectos mais pormenorizados do presente invento serão descritos de um modo mais completo na descrição pormenorizada seguinte dos desenhos, em que: a Fig. 1 é uma representação em diagrama do sistema de.forno industrial rotativo do presente invento para a formação de clinquer, em que o material de alimentação e a escória de aço são fornecidos em conjunto para dentro da extremidade de entrada do forno industrial rotativo; a Fig. 2 é uma representação em diagrama do material de alimentação e a escória de aço a serem fornecidos separadamente para dentro da extremidade de entrada do forno rotativo; a Fig. 3 é uma representação de um fluxograma do processo, em que o material de alimentação e a escória de aço são fornecidos para dentro da extremidade de entrada do forno numa mistura combinada; e a Fig. 4 é uma representação de um fluxograma de um processo alternativo, em que o material de alimentação e a escória de aço são introduzidos separadamente para dentro da entrada ou extremidade de alimentação do forno industrial rotativo. O melhor modo para implementar o invento O presente invento permite que a escória de aço seja adicionada à alimentação do forno industrial como um componente separado na extremidade de alimentação do forno industrial de cimento rotativo com vários tamanhos de partículas até um máximo de 51. mm (2”) no diâmetro. A maior parte da escória de aço tem partículas abaixo de 51 mm (2”) de diâmetro e assim é requerido um processo de esmagamento e de crivagem apenas para se conseguir o tamanho de partícula máximo desejado. Pelo presente invento não é requerida a trituração fina, pulverização ou fragmentação da escória de aço. O invento proporciona um processo de utilização de várias escórias dé aço num estado mais grosseiro do que 84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 8

ο anteriormente conhecido nos processos de forno industrial rotativo de cimento, que permite aos elementos nos compostos químicos da escória de aço, isto é, C2S, e semelhantes, tornarem-se numa parte integrante do clinquer. Como é compreendido pelos peritos na técnica, a química da escória deve ser compreendida e controlada como parte da totalidade dos ingredientes do cimento e assim a quantidade da escória de aço a ser adicionada ao material de alimentação deve ser equilibrada com os materiais de alimentação e os seus compostos químicos.

Num teste de queima em forno de laboratório de 100% de escória, foi determinado o ponto de fusão da escória de aço, que é a chave para a sua utilização num forno industrial de cimento. Como pode ser visto na Tabela I, o ponto de fusão foi determinado ser 1300°C (2372°F), o que permite a escória ser adicionada à extremidade de alimentação do forno industrial com tamanhos de partícula razoavelmente grandes de até 51 mm (2”) em diâmetro.

TABELA I ESCÓRIA DE AÇO

QUEIMA EM FORNO DE LABORATÓRIO

Temperatura °C Temperatura em °F Efeito na Escória 1000 1832 Nenhum 1100 2012 Nenhum 1200 2192 Ligeiramente pegajosa 1300 2372 Funde O Teste decorreu durante 15 minutos a cada temperatura.

Tamanho da Escória - Peças de aproximadamente 1 mm (3/8 “)

Os testes expostos na Tabela I decorreram durante 15 minutos a cada temperatura com partículas de escória com um tamanho aproximado de 1 mm (3/8”). Como um resultado dos testes, foi determinado que a escória não engrossará o lodo espesso na secção da corrente do forno industrial rotativo, causará anéis de lama ou aumentará perdas de pó, devido ao tamanho de partícula. Adicionalmente, reduzirá o conteúdo de humidade tanto como 2,2%. A escória de aço começa a fundir e combina-se com outras matérias-primas algures r r

84 348

EP 0 739 318/PT 9 entre a zona de calcinação e a zona de queima no forno industrial rotativo. Devido ao baixo ponto de fusão, não é necessário triturar, pulverizar ou fragmentar este material, tal como no técnica anterior, que requer que 80% do material passe através de um crivo de 75 μηι (malha 200) para uma combinação química com outros ingredientes. A formação de C2S foi já realizada na escória de aço e a formação de C3S tem lugar no forno industrial rotativo na mesma zona de temperatura onde o mesmo funde. A análise de difracção por raio X da escória de aço mostra ser a composição silicato dicálcico, beta (β) altamente fundido 2CaO ' Sio2 (C2S). Este composto, com adição de CaO, pode ser convertido para 3CaO ' Si02 (C3S) na zona de queima do forno industrial rotativo. O C3S é o principal composto de suporte de resistência no cimento. O aparelho do presente invento está representado na Fig. 1. O aparelho 10 inclui um forno industrial rotativo 12, suportado de uma maneira bem conhecida por flanges 14, que rodam com o forno industrial. O forno industrial tem uma extremidade de alimentação 16 e uma extremidade de aquecimento ou zona de queima 18. A extremidade de aquecimento 18 é inclinada para baixo relativamente à extremidade de alimentação 16, como é bem conhecido na técnica. A fonte de combustível 20 cria uma chama 22, na extremidade de aquecimento 18 do forno industrial rotativo 12, de modo a proporcionar uma temperatura de aproximadamente 1500°C (2732°F). As matérias-primas do cimento ou o material de alimentação tal como pedra calcária, argila, areia e materiais semelhantes são transportadas por uma correia transportadora de velocidade variável 24 até ao forno industrial rotativo 12. Se for utilizada lama húmida, a correia transportadora de velocidade variável 24 transportará o material de alimentação para um moinho 26 e do moinho 26 para a extremidade de alimentação 16 do forno industrial rotativo 12. O material de alimentação move-se numa corrente 28 através do forno industrial rotativo 12 para a chama 12. São realizados processos químicos bem conhecidos dentro do forno industrial 12 e o clinquer 30 sai da extremidade de aquecimento 18 do forno industrial para processamento adicional. Os dispositivos de controlo de poluição 32 e 34, bem conhecidos na técnica, encontram-se na extremidade de aquecimento e na extremidade de alimentação, respectivamente, do forno industrial 12. Na extremidade de aquecimento 18, fora do dispositivo de controlo de poluição 32, os efluentes gasosos 38 são expelidos para a atmosfera e os produtos efluentes regenerados 40 são recuperados.

Na extremidade de alimentação 16, o equipamento de controlo de poluição 34 remove os efluentes gasosos 36, os quais são expelidos e regenera os produtos

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 10 efluentes em 42.

No presente invento, a escória de aço 44 é transportada por um dispositivo transportador 46, tal como uma correia transportadora de velocidade variável, para o material de alimentação 48 que está a ser fornecido através de uma tremonha de pó 56 (Fig. 2) na extremidade de alimentação 16 do forno industrial rotativo 12. Um controlador 25 controla a velocidade das correias transportadoras 24 e 46, de modo que a proporção adequada de escória de aço 44 seja proporcionada em relação ao material de alimentação, dependendo das composições químicas dos mesmos. Tal controlo é bem conhecido na especialidade e não será aqui explicado em pormenor. A Fig. 2 é uma representação em diagrama do aparelho para proporcionar uma alimentação separada de escória de aço e d e material de alimentação para dentro da extremidade de entrada do forno industrial rotativo 12.

Na Fig. 2, pode ser observado que a escória de aço 50 é deixada cair para dentro de uma tremonha 52 e transportada para cima através de um sistema de transporte 54, onde a mesma depositada em 55 de modo a passar através da tremonha de pó 56 para a extremidade de entrada 16 do forno industrial rotativo 12. A alimentação do material para a extremidade de entrada do forno industrial pode ser feita de uma qualquer maneira conhecida. De igual modo, o material de alimentação 58 é deixado cair para dentro de uma tremonha 60 onde o mesmo é transportado para cima pelo meio transportador 62 e deixado cair em 64 para dentro da tremonha 56 para fornecimento para dentro da extremidade de entrada 16 do forno industrial rotativo 12. Qualquer dos aparelhos de Fig. 1 ou Fig. 2 produz os resultados desejados. A Tabela II explicita os resultados das análises químicas de 6 amostras de escória de aço colhidas no fundo de uma pilha de material de escória de aço. Evidentemente, as análises químicas da escória de aço podem variar de valores na Tabela II dependendo da escória.

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 11 TABELAI!

ESCÓRIA DE AÇO

Amostra # 1 2 3 4 5 6 Média Si02 14,92 13,80 13,26 13,26 14,44 13,91 13,93 AI2O3 7,37 7,01 6,51 6,21 7,70 6,51 6,89 Fe203 25,31 25,31 27,02 26,94 25,95 26,09 26,10 CaO 34,10 37,07 37,07 32,18 34,28 34,77 34,91 MgO 6,54 7,54 7,33 6,75 7,38 6,41 6,99 S03 0,23 0,26 0,11 0,16 0,19 0,08 0,17 P205 TI02 Cr203 1,27 1,19 1,22 1,20 1,07 1,01 1,16 ΜΠ2Ο3 7,00 6,63 6,17 6,54 6,62 6,54 6,58 Na20 0,13 0,12 0,10 0,17 0,14 0,07 0,12 K20 0,02 0,02 0,02 0,03 0,02 0,01 0,02 ZnO 0,07 0,13 0,02 0,02 0,02 0,01 0,05 SrO 0,04 0,04 0,02 0,04 0,04 0,04 0,04 Perda 2,60 2,69 1,98 0,90 0,29 (0,09) 1,40 TOTAL 99,60 101,81 100,83 94,39 98,14 95,35 98,35 F.L 0,33 0,72 0,44 0,55 0,50 0,44 0,50 COMBINADA H20 @ 371°C (700°F) 1,45 1,25 1,04 0,90 0,92 1,00 1,09

Pode ser observado que as composições da escória de aço são muito uniformes e adequadas para a manufactura de cimento. Pode também ser visto que a média de cálcio livre é 0,50% e que a média LOI (Perda na Ignição) é 1,40. A humidade livre é 1% e a humidade combinada é 1%.

Uma análise de difracção por raios X da escória de aço mostra ser a composição silicato dicálcico (β) beta altamente fundido 2CaO Si02(C2S). Este composto pode ser convertido para silicato tricálcico, ^OaO . 2 Si02 (C3S), na zona de queima utilizando CaO adicional. A reacção é 2CaO Si02 + CaO + calor 3CaO ' 12 84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ

Si02. Ο C3S é ο principal composto de resistência no cimento. A Tabela III mostra os cálculos da mistura típica para um material de alimentação que tem 0% de escória de aço, 89,67% de pedra calcária, 4,42% de xisto, 4,92% de areia, e 0,99% de minério.

TABELA III

CÁLCULO DA MISTURA LA TIPO I - 0% ESCÓRIA LS XISTO AREIA MINÉRIO Si02 8,25 49,25 90,0 0,81 AI2O3 2,31 18,60 3,24 0,28 Fe203 1,30 5,79 1,90 96,17 CaO 47,6 3,30 0,51 0,51 MqO 0,46 1,25 0,07 0,70 S03 0,90 3,37 0,13 0,11 p2o5 0,00 0,00 0,00 0,00 Ti02 0,00 0,00 0,00 0,00 Na20 0,10 0,73 0,03 0,03 K20 0,50 3,10 0,31 0,04 ANA LISE DO CLINQUE R LODO CLINQUER SÍO2 14,01 21,78 AI2O3 3,06 4,75 Fe203 2,46 3,83 CaO 42,86 66,62 MqO 0,48 0,74 SO3 0,96 0,75 P2O5 0,00 0,21 TiO? 0,00 0,21 NaO 0,12 0,19 K20 0,60 0,50 TOTAL 99,59 S/R 2,42 A/F 1,35 C3S 63,33 C2S 14,66 C3A 7,22 C4AF 11,65 A Tabela IV mostra os cálculos da mistura para um alimentação de 90,79%

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 13 de pedra calcária, 3,64% de xisto, 5,36% de areia, e 0,21% de minério com a adição de 5% de escória e a Tabela V mostra os cálculos da mistura para um material de alimentação de 91,43% de pedra calcária, 2,75% de xisto, 5,82% de areia, e 0% de minério com a adição de 10% de escória.

TABELA IV

CÁLCULO DA MISTURA LA TIPO I - 5% ESCÓRIA LS XISTO AREIA MINÉRIO ESCÓRIA SiO? 8,25 49,25 90,00 0,81 13,93 ai2o3 2,31 18,60 3,24 0,28 6,89 Fe?03 1,30 5,79 1,90 96,17 26,1 CaO 47,60 3,30 0,51 0,51 36,9 MqO 0,46 1,25 0,07 0,70 6,99 so. 0,90 3,37 0,13 0,11 0,00 p2o5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 TiO? 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Na?0 0,10 0,73 0,03 0,03 0,12 K?0 0,50 3,10 0,31 0,04 0,02 ANÁLISE DO CLINQUER LAMA CLINQUER _SiQ 14,11 21,78 _Al2°3 2,95 4,75 Fe203 1,69 3,83 CaO 43,36 66,62 MgO 0,47 1,05 ω O L4 0,95 0,70 _ 0,00 0,20 TiO? 0,00 0,20 Na,0 0,12 0,18 K,0 0,58 0,50 TOTAL 99,81 S/R 2,43 A/F 1,34 CaS 63,61 C,S 14,46 c3a 7,71 c4af 11,65

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 14

TABELA V

CÁLCULO DA MISTURA LA TIPO I - 10% ESCÓRIA LS XISTO AREIA MINÉRIO ESCÓRIA SiOp 8,25 49,25 90,00 0,81 13,93 Al?03 2,31 18,60 3,24 0,28 6,89 Fe203 1,30 5,79 1,90 96,17 26,1 CaO 47,60 3,30 0,51 0,51 36,9 MqO 0,46 1,25 0,07 0,70 6,99 so3 0,90 3,37 0,13 0,11 0,00 p2o5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Ti02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Na,0 0,10 0,73 0,03 0,03 0,12 K20 0,50 3,10 0,31 0,04 0,02 ANÁLISE DO CLINQUER LAMA CLINQUER Si02 14,13 21,47 ai?o3 2,81 4,69 Fe203 1,46 4,68 CaO 43,64 65,69 MqO 0,46 1,35 so* 0,92 0,70 . p2o5 0,00 0,20 TiO, 0,00 0,20 Na?0 0,11 0,17 K90 0,56 0,50 TOTAL 99,65 S/R 2,20 A/F 1,09 CsS 61,39 C9S 15,25 c3a 5,55 c4af 14,25

Pode ser visto claramente, a partir das Tabelas III, IV e V, que a adição de escória é adequada como a matéria-prima para o fabrico de clinquer. A Fig. 3 representa o processo do presente invento, em que o material de alimentação e a escória de aço são combinados como representado na Fig. 1

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 15 antes da entrada no forno industrial na extremidade de alimentação do mesmo. No passo 76 é proporcionado o material de alimentação e combinado no passo 78 com a escória de aço, que foi esmagada e crivada para se obter um diâmetro máximo de 51 mm (2”) no passo 80. O material combinado é então fornecido à extremidade de alimentação do forno industrial rotativo no passo 82.

Na Fig. 4, o processo alimenta separadamente a escória de aço e o material alimentação para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial, como representado na Fig. 2. Em tal caso, no passo 66 é proporcionado o material de alimentação e transportado por um meio de transporte no passo 68, para a entrada ou extremidade de alimentação do forno industrial rotativo. A escória de aço é esmagada e crivada para se obter um diâmetro máximo de 51 mm (2") no passo 72 e o produto final resultante é transportado no passo 74, para a entrada da extremidade de alimentação do fomo industrial rotativo. No passo 70, o material de alimentação e a escória de aço são aquecidos no forno industrial rotativo até ser formado o clinquer.

Assim, foi descrito um processo e um aparelho para a formação de clinquer com a adição de escória de aço grosseira, a qual é alimentada com o material de alimentação para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial rotativo. A escória de aço grosseira é definida aqui como escória de aço, que foi esmagada e crivada até um diâmetro máximo de 51 mm (2”). Muitas vantagens são obtidas pelo presente invento. Não é requerida a trituração fina, pulverização ou fragmentação da escória. Grandes quantidades de escória grosseira até 51 mm (2”) de tamanho de partícula podem ser incorporadas dentro da composição do clinquer com apenas alterações químicas menores requeridas no material regular fornecido ao forno industrial rotativo. Não é requerida a secagem da escória. A humidade inerente normalmente flui vai de um a seis por cento. No sistema de forno industrial rotativo de processo de via húmido, são realizadas poupanças e redução substancial de humidade. No sistema de forno industrial rotativo de processo de via seca, a escória de aço pode ser seca, mas não é necessário.

Com o presente invento, a escória de aço grosseira pode ser utilizada na produção de clinquer por meio do forno industrial rotativo, como parte de alimentação inicial. A escória de aço e material de alimentação húmido (ou seco) são injectados para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial 16 84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ rotativo como materiais separados. Os mesmos podem também ser injectados em conjunto na entrada livre do forno industrial com uma mistura anterior. Não foi verificado o entupimento do forno industrial devido ao anel de lama ou desenvolvimento do clinquer não só no processo de via húmida mas também no processo de via seca dos fornos industriais rotativos, a escória de aço tem um efeito de limpeza no desenvolvimento do material, a medida o mesmo se move através do forno industrial.

Apenas são requeridas ligeiras alterações químicas para o material alimentação normal acomodar a escória de aço. Isto significa normalmente que o material de alimentação deve ser mais rico em conteúdo de cal. A estrutura do composto químico da escória de aço grosseira transforma-se para a estrutura de clinquer desejada, durante o tratamento térmico dentro do forno industrial rotativo por difusão. Porque não é requerida a trituração, pulverização ou fragmentação da escória de aço, são realizadas poupanças de energia substanciais, utilizando este invento para produzir clinquer. Os aumentos de produção são quase proporcionais à quantidade de escória utilizada. Adicionalmente, as condições ambientais do processo de forno industrial rotativo melhoram, devido ao baixo conteúdo volátil da escória de aço. Adicionalmente, a reciclagem da escória de aço melhora o ambiente e proporciona uma saída útil para a escória de aço em vez da escória de aço ocupar vastas áreas de espaço de terra para armazenamento. Assim, a reciclagem da escória de aço melhora o ambiente e reduz substancialmente o custo da produção do cimento.

Embora o invento tenha sido descrito em ligação com uma concretização preferida, não se pretende limitar o âmbito do invento à forma particular explicitada, mas, pelo contrário, pretende-se cobrir tais alternativas, modificações, e equivalentes, quando possam ser incluídas dentro do âmbito do invento como definido pelas reivindicações anexas.

Lisboa, 29. M. 2000

Por TEXAS INDUSTRIES, INC.

ENG.· ANTÓNIO JOÂO DA CUNHA FERREI RA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4.° 1600 LISBOA

Claims

84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo de fabricar clinquer, utilizando um forno industrial rotativo comprido, que tem uma extremidade de alimentação e uma extremidade^ de aquecimento, que compreende os passos de: dirigir o calor da fonte de calor para dentro da dita extremidade de aquecimento do forno industrial; introduzir uma corrente de material de alimentação, que contém cal, na dita extremidade de alimentação do forno industrial, de modo que a corrente de material de alimentação se mova para o dito calor na extremidade de aquecimento do forno industrial; e adicionar uma quantidade de escória de aço à dita corrente do material de alimentação na dita extremidade de alimentação do forno industrial, de modo que quando a corrente de material de alimentação e de escória de aço se move para a dita extremidade de aquecimento, a escória de aço é fundida pelo dito calor e dispersa dentro do material de alimentação para formar o clinquer, caracterizado por a quantidade de escória de aço ser esmagada e crivada antes de ser introduzida para dentro da extremidade de alimentação do forno.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, que inclui ainda o passo de esmagar e crivar a dita escória de aço, para obtenção de partículas substancialmente com um diâmetro máximo de 51 mm (2”) para adição à dita corrente de material de alimentação.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a escória de aço é adicionada à extremidade de alimentação do forno industrial como um material separado do material de alimentação.
4 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a escória de aço e o material de alimentação são misturados antes de serem introduzidos para dentro da extremidade de alimentação do forno industrial. 84 348 ΕΡ Ο 739 318/ΡΤ 2/2
5 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, que utiliza um forno industrial rotativo de processo de via húmida para receber a corrente de material de alimentação e a escória de aço.
6 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, que inclui ainda o passo de utilizar um forno industrial rotativo de processo de via seca para receber a corrente de material de alimentação e a escória de aço.
7 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores 1 a 6, em que a dita escória de aço têm uma composição química de 2CaO . Si02 (C2S).
8 - Aparelho implementar um processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores 1 a 7, provido com um forno industriai de cimento rotativo alongado, que tem uma extremidade de alimentação e uma extremidade de aquecimento, sendo a extremidade de aquecimento inclinada para baixo relativamente à extremidade de alimentação, bem como com uma fonte de calor para dirigir o calor para dentro da extremidade de aquecimento, compreendendo ainda o dito aparelho: meios para introdução de uma corrente de material de alimentação, que contém cal, na dita extremidade de alimentação do forno industrial, de modo que a corrente de material de alimentação se mova para o dito calor na extremidade de aquecimento do forno industrial; meios para esmagamento e crivagem de uma quantidade de escória de aço; e meios para adição da quantidade de escória de aço à dita corrente de material de alimentação na dita extremidade de alimentação do forno industrial, de tal modo que, quando a corrente de material de alimentação e de escória de aço se move para a dita extremidade de aquecimento, a escória de aço é fundida pelo dito calor e dispersa para dentro do material de alimentação para formar o clinquer. Lisboa, 29. J!f 2000 Por TEXAS INDUSTRIES, INC.

Sfls4» ANTÓNIO JOAO DÁ CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74 - 4·' 1200 LISBOA